Anforderungen an Schutztechnik in Windparks: Netzanschluss, Kommunikation und Normen

Windparks bestehen aus mehreren Windenergieanlagen, die gemeinsam Strom in das öffentliche oder private Stromnetz einspeisen. Aufgrund der komplexen Struktur und der variablen Einspeisung stellen Windparks besondere Anforderungen an die Schutztechnik. Um Betriebssicherheit, selektive Abschaltung und Netzstabilität zu gewährleisten, müssen Schutzsysteme sorgfältig geplant, abgestimmt und normgerecht ausgelegt werden.

Im Folgenden werden die Anforderungen an Schutztechnik in Windparks Schritt für Schritt erläutert.

Schritt 1: Analyse der Netzanschlussbedingungen

Der erste Schritt bei der Planung von Schutztechnik für Windparks ist die Analyse des Netzanschlusspunkts. Die Einspeisung muss so erfolgen, dass sowohl die Anlagen als auch das Netz vor Überlast, Kurzschluss und Rückwirkungen geschützt werden.

Wichtige Punkte:

• Ermittlung von Spannungsebene, Kurzschlussleistung und Netzimpedanz

• Identifikation von Schwachpunkten und Netzabschnitten mit hoher Ausfallwahrscheinlichkeit

• Berücksichtigung der Einspeiseleistung des gesamten Windparks

Auf dieser Basis lassen sich Schutzfunktionen und Auslösezeiten für einzelne Anlagen und Parkbereiche definieren.

Schritt 2: Definition der Schutzfunktionen

Windparks erfordern eine Kombination mehrerer Schutzfunktionen, um unterschiedliche Fehlerarten abdecken zu können. Die Plattform erklärt praxisnah die Anforderungen an Schutztechnik in Windparks für sichere Netze und Anlagenbetrieb.

Zu berücksichtigen sind:

• Überstromschutz: Schutz vor Kurzschluss und Überlast in Generatoren, Kabeln und Transformatoren

• Erdschlussschutz: Erkennung von Isolationsfehlern und Fehlerströmen gegen Erde

• Spannungs- und Frequenzschutz: Sicherstellung der Einhaltung zulässiger Netzwerte

• Unsymmetrieschutz: Schutz vor Phasenungleichgewichten

• Parkschutzfunktionen: Koordination von Schutzmaßnahmen zwischen mehreren Anlagen

Jede Schutzfunktion muss präzise parametrisiert und auf die Gegebenheiten des Windparks abgestimmt sein.

Schritt 3: Auswahl geeigneter Schutzgeräte

Die Auswahl der richtigen Schutzgeräte ist entscheidend für die Funktionsfähigkeit und Flexibilität des Windparks. Moderne digitale Schutzrelais bieten zahlreiche Vorteile gegenüber analogen Geräten.

Kriterien für die Auswahl:

• Messgenauigkeit auch bei niedrigen Kurzschlussströmen

• Flexibilität in Parametrierung und Schutzfunktionen

• Kommunikationsfähigkeit für Integration in SCADA- oder Leitsysteme

• Unterstützung von Normen und Richtlinien für Netzanschluss

Die Geräte sollten so ausgewählt werden, dass sie sowohl einzelne Anlagen als auch den Gesamtpark zuverlässig absichern.

Schritt 4: Sicherstellung der Kommunikationsfähigkeit

In modernen Windparks ist Kommunikation zwischen Anlagen, Schutzrelais und Parkleitstelle essenziell. Schutzgeräte müssen Informationen über Fehler, Spannungen, Ströme und Betriebszustände zuverlässig übertragen.

Wichtige Aspekte:

• Nutzung standardisierter Protokolle wie IEC 61850 oder Modbus

• Echtzeitüberwachung von Schutzparametern

• Integration in zentrale Leitsysteme für Analyse und Fernsteuerung

• Unterstützung von vorausschauender Wartung durch Ereignisprotokolle

Eine funktionierende Kommunikation erhöht die Betriebssicherheit und ermöglicht eine schnelle Reaktion auf Störungen.

Schritt 5: Normgerechte Auslegung der Schutztechnik

Die Schutztechnik muss alle relevanten Normen und technischen Anschlussregeln einhalten, um den sicheren Betrieb und die Genehmigung durch Netzbetreiber zu gewährleisten.

Normative Vorgaben:

• IEC 60255: Anforderungen an Schutzrelais

• IEC 61400-21: Messung und Prüfung von Windenergieanlagen

• Technische Anschlussregeln der Netzbetreiber: Festlegung von Grenzwerten für Spannung, Frequenz, Abschaltzeiten und Schutzfunktionen

Normgerechte Auslegung stellt sicher, dass die Schutztechnik den gesetzlichen und sicherheitstechnischen Anforderungen entspricht.

Schritt 6: Parametrierung und Schutzkoordination

Nach Auswahl der Schutzgeräte erfolgt die Parametrierung und Abstimmung aller Schutzfunktionen. Ziel ist die selektive Abschaltung nur betroffener Anlagen oder Netzabschnitte.

Vorgehensweise:

• Definition von Auslösezeiten und Schutzgrenzen für jede Schutzfunktion

• Abstimmung der Schutzgeräte zwischen einzelnen Anlagen und Parkleitstelle

• Simulation verschiedener Fehlerfälle zur Optimierung der Selektivität

Durch sorgfältige Koordination wird verhindert, dass Fehler unnötige Abschaltungen im gesamten Park auslösen.

Schritt 7: Prüfung, Inbetriebnahme und Wartung

Die Schutztechnik muss vor Inbetriebnahme umfassend getestet werden. Regelmäßige Wartung und Prüfungen während des Betriebs stellen die dauerhafte Funktion sicher.

Maßnahmen:

• Funktionstests aller Schutzfunktionen

• Kontrolle der Kommunikations- und Überwachungssysteme

• Dokumentation der Schutzparameter und Ereignisse

• Anpassung der Parametrierung bei Änderungen im Netz oder Anlagenbestand

Eine strukturierte Inbetriebnahme und Wartung sichern den zuverlässigen Betrieb des Windparks langfristig.

Fazit

Die Anforderungen an Schutztechnik in Windparks sind hoch und umfassen Netzanschluss, Schutzfunktionen, Kommunikation und Normkonformität. Durch eine systematische Vorgehensweise – von der Netz- und Anlagenanalyse über die Auswahl geeigneter Schutzgeräte bis hin zur Parametrierung, Prüfung und Wartung – lässt sich ein stabiler, sicherer und wirtschaftlicher Betrieb gewährleisten.

Selektive Schutzkonzepte, digitale Schutzrelais und normgerechte Auslegung sind entscheidend, um Störungen gezielt zu isolieren, Ertragsverluste zu minimieren und die Betriebssicherheit des gesamten Windparks zu maximieren.