DE102010045920A1 - Overvoltage protection device for lightning protection of e.g. land-based wind-power plants, has interfaces forming electrical interruption during and/or after receiving separation signal, so that bridge is separated from cable end - Google Patents

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Abstract

The device has an electrically conductive bridge (4) forming a current path between two cable ends within a wind-power plant (2) and connecting cable ends in an electrical conducting manner. The bridge has interfaces (6a, 6b) in region of the ends, and the interfaces connect the ends with the bridge in an electrical conducting manner. A receiving circuit (14) receives a separation signal. The interfaces form an electrical interruption during and/or after receiving the separation signal, so that the bridge is electrically separated from the respective cable end in the region of the interfaces.

Description

Der Gegenstand betrifft einen Überspannungsschutz für Windkraftanlagen, insbesondere einen Blitzschutz für Windkraftanlagen (Windkraftwerke).The subject matter relates to overvoltage protection for wind turbines, in particular lightning protection for wind turbines (wind power plants).

Windkraftanlagen sind heutzutage fester Bestandteil der Energieversorgung und sorgen im Strommix für einen hohen Anteil an erneuerbarer Energie. Zur Energiegewinnung sind ”off-shore” als auch ”land-based” Windkraftanlagen bekannt. Diese sind heutzutage zwischen 100 und 150 m hoch und verfügen über leistungsstarke Generatoren in ihren Gondeln. Über die Generatoren werden große Leistungen mit Spannungen im Bereich von einigen kV bei gleichzeitig sehr hohen Strömen erzeugt. Kabelstränge führen die elektrische Energie von der Gondel der Windkraftanlagen zu einem Umrichter im Sockel des Turms der Windkraftanlage. Der Umrichter speist die elektrische Energie in das Energieversorgungsnetz eines Energieversorgers spannungs-, frequenz-, und phasenrichtig ein. Aufgrund der hohen Spannungen und hohen Ströme sind solche Umrichter sehr komplex und teuer. Die Umrichter machen daher einen erheblichen Anteil der Gesamtkosten der Windkraftanlage aus und müssen sicher vor Beschädigung geschützt werden.Wind turbines are now an integral part of the energy supply and ensure in the electricity mix for a high proportion of renewable energy. For power generation, "off-shore" as well as "land-based" wind turbines are known. These are now between 100 and 150 m high and have powerful generators in their gondolas. The generators generate high power with voltages in the range of a few kV with very high currents. Cable harnesses carry the electrical energy from the nacelle of the wind turbines to a converter in the base of the tower of the wind turbine. The inverter feeds the electrical energy into the energy supply network of an energy provider in terms of voltage, frequency, and phase. Due to the high voltages and high currents, such converters are very complex and expensive. The converters therefore account for a significant proportion of the total cost of the wind turbine and must be safely protected from damage.

Heutzutage stellt sich das Problem, dass Blitzeinschläge häufig zu einer Zerstörung der Umrichter führen. Bekannte Blitzschutzmaßnahmen greifen nicht, da aufgrund der hohen Ströme und der hohen Spannungen in den Energiekabeln Lichtbögen entstehen, die selbst bei Auslösung des Blitzschutzes eine vollständige elektrische Trennung verhindern. Es fließt weiter ein sehr hoher Strom über den Lichtbogen, der dazu führt, dass der Umrichter zerstört werden kann.Nowadays, the problem arises that lightning strikes often lead to destruction of the inverter. Known lightning protection measures do not apply, because of the high currents and the high voltages in the power cables arcs that prevent a complete electrical separation even when lightning protection is triggered. It continues to flow a very high current through the arc, which leads to the fact that the inverter can be destroyed.

Aus diesem Grunde lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, einen wirksamen Überspannungsschutz für Windkraftanlagen zur Verfügung zu stellen, der die Bildung von Lichtbögen verhindert.For this reason, the object of the present invention was to provide an effective overvoltage protection for wind turbines available, which prevents the formation of arcs.

Diese Aufgabe wird durch einen Überspannungsschutz für Windkraftanlagen nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a surge protection for wind turbines according to claim 1.

Es ist erkannt worden, dass das Entstehen von Lichtbögen an einer einzigen Trennstelle nicht verhindert werden kann. Daher wird vorgeschlagen, den Überspannungsschutz mit zwei räumlich voneinander getrennten Trennstellen vorzusehen, wobei die Trennstellen über eine Brücke miteinander elektrisch verbunden sind. Somit ist gegenständlich zwischen zwei Kabelenden eine elektrisch leitende Brücke vorgesehen, die die Kabelenden elektrisch leitend miteinander verbindet. Insbesondere sind Kabelenden eines Versorgungsstrangs, insbesondere im Bereich von Sektionsgrenzen des Turms der Windkraftanlage, mit Hilfe der Brücke verbunden.It has been recognized that arcing at a single point of separation can not be prevented. Therefore, it is proposed to provide the surge protection with two spatially separated separation points, wherein the separation points are electrically connected to each other via a bridge. Thus, objectively between two cable ends an electrically conductive bridge is provided, which connects the cable ends electrically conductive with each other. In particular, cable ends of a supply line, in particular in the region of section boundaries of the tower of the wind turbine, are connected by means of the bridge.

Die Windkraftanlage ist vorzugsweise aus einem Turm mit zumindest drei Sektionen gebildet. Die Kabel in den jeweiligen Sektionen sind vorkonfektioniert im Turm montiert und müssen bei der Montage der Sektionen des Turmes lediglich miteinander elektrisch leitend verbunden werden. Hierzu ist die Brücke vorzugsweise als Ausgleichselement gestaltet, welches ein Längenausgleich zwischen den Kabelenden gewährleistet. Aufgrund von Fertigungstoleranzen kann es dazu kommen, dass die Kabelenden an den Sektionsgrenzen einen unterschiedlichen Abstand zueinander haben. Mittels der Brücke ist es möglich, sowohl den Längenunterschied auszugleichen, als auch die Kabelenden elektrisch leitend miteinander zu verbinden.The wind turbine is preferably formed of a tower with at least three sections. The cables in the respective sections are pre-assembled in the tower and only have to be electrically connected to one another during assembly of the sections of the tower. For this purpose, the bridge is preferably designed as a compensation element, which ensures a length compensation between the cable ends. Due to manufacturing tolerances, it may happen that the cable ends at the section boundaries have a different distance from each other. By means of the bridge, it is possible to compensate both the difference in length, and to connect the cable ends electrically conductive with each other.

Die Brücke ist im Bereich der jeweiligen Kabelenden mit einer Trennstelle versehen und über die Trennstelle mit den Kabelenden elektrisch leitend verbunden. Die Brücke ist an ihren beiden Enden mit den Trennstellen versehen.The bridge is provided in the region of the respective cable ends with a separation point and electrically connected via the separation point with the cable ends. The bridge is provided at its two ends with the separation points.

Gegenständlich wird vorgeschlagen, dass ein Eingang zum Empfangen eines Trennsignals vorgesehen ist und dass beim und/oder nach dem Empfang des Trennsignals die Trennstelle eine elektrische Unterbrechung bilden, so dass die Brücke im Bereich der jeweiligen Trennstellen von den jeweiligen Kabelenden elektrisch getrennt ist.It is objectively proposed that an input is provided for receiving a disconnection signal and that the disconnection point forms an electrical interruption during and / or after the reception of the disconnection signal, so that the bridge is electrically separated from the respective cable ends in the region of the respective disconnection points.

Somit bietet der gegenständliche Überspannungsschutz zwei räumlich voneinander getrennte Trennstellen. An jeder der Trennstellen wird im Fall einer detektierten Überspannung eine elektrische Trennung bewirkt. Die Trennung erfolgt bevorzugt simultan, so dass an beiden Trennstellen im wesentlichen gleichzeitig die elektrische und mechanische Trennung erfolgt. Ein Lichtbogen, der sich an einer Trennstelle ausbildet, bricht zusammen, da der Strompfand auch an der jeweils anderen Trennstelle getrennt wird. Dadurch, dass die Kabelenden räumlich voneinander getrennt und lediglich über die Brücke elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wird gewährleistet, dass sich kein Lichtbogen unmittelbar über die Kabelenden ausbildet.Thus, the subject surge protection provides two spatially separated separation points. At each of the disconnection points, an electrical disconnection is effected in the case of a detected overvoltage. The separation preferably takes place simultaneously, so that the electrical and mechanical separation takes place essentially simultaneously at both separation points. An arc, which forms at a point of separation, collapses, since the current is also separated at the other separation point. The fact that the cable ends are spatially separated from each other and electrically connected to each other only via the bridge, it is ensured that no arc forms directly over the cable ends.

Das Trennsignal kann von einem Blitzsensor stammen und führt zu einem Trennen der Trennstelle im Falle eines Blitzeinschlags.The isolation signal can come from a flash sensor and leads to a separation of the separation point in the event of a lightning strike.

Um sicherzustellen, dass die Trennung zwischen den Kabelenden und der Brücke im Bereich der Trennstelle sicher erfolgt, ohne dass sich die auf die Trennstellen wirkenden Kräfte im Moment der Trennung negativ beeinflussen, wird vorgeschlagen, dass die Kabelenden ortsfest zueinander angeordnet sind und die Brücke ein Kabel ist, welches länger ist, als der Abstand der Kabelenden zueinander. Somit bietet die Brücke eine ausreichend hohe Flexibilität, die ein Trennen der Trennstelle ermöglicht. Eine Kraft, die auf eine erste Trennstelle wirkt, wirkt dann nicht mehr unmittelbar auf die zweite Trennstelle, da die Brücke lang genug ist, die durch die erste Kraft bewirkte Verschiebung der Trennstelle aufzunehmen.To ensure that the separation between the cable ends and the bridge in the area of the separation point is done safely, without affecting the separation points acting forces at the moment of separation negative, it is proposed that the cable ends are fixed to each other and the bridge is a cable which is longer is, as the distance between the cable ends to each other. Thus, the bridge provides a sufficiently high level of flexibility that allows separation of the separation point. A force acting on a first separation point, then no longer acts directly on the second separation point, since the bridge is long enough to absorb the displacement of the separation point caused by the first force.

Insbesondere ist die Brücke U-förmig zwischen den Kabelenden angeordnet. Hierbei ist es beispielsweise möglich, dass die Brücke im Bereich des U-Bodens fest an dem Gehäuse der Windkraftanlage, hier den Turm, befestigt ist. Dies verhindert, dass im Falle des Blitzeinschlags die Brücke unbefestigt ist und zum Boden fällt. Aufgrund der großen Höhen in den Windkraftanlagen könnte dies zu erheblichen Verletzungen führen. Daher ist es zu vermeiden, dass die Brücke in dem Turm herunterfällt.In particular, the bridge is arranged in a U-shape between the cable ends. It is possible, for example, that the bridge in the region of the U-bottom is fixedly attached to the housing of the wind turbine, here the tower. This prevents the bridge in case of lightning strike being unpaved and falling to the ground. Due to the high altitudes in the wind turbines, this could lead to significant injuries. It is therefore important to avoid dropping the bridge in the tower.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass den Trennstellen jeweils ein Hilfsantrieb zugeordnet ist. Ein Hilfsantrieb kann dafür sorgen, dass auf die Trennstellen eine Trennkraft wirkt. Daher wird vorgeschlagen, dass der Hilfsantrieb beim Empfang des Trennsignals eine die elektrische Trennung bewirkende Trennkraft auf die Trennstelle ausübt.According to an advantageous embodiment, it is proposed that the separating points are each assigned an auxiliary drive. An auxiliary drive can ensure that a separation force acts on the separating points. Therefore, it is proposed that the auxiliary drive on receipt of the separation signal exerts a separation effecting the electrical separation on the separation point.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Hilfsantrieb ein durch das Trennsignal aktivierbarer, insbesondere pyrotechnischer Hilfsantrieb ist. Ein pyrotechnischer Hilfsantrieb hat den Vorteil, dass die auf die Trennstelle wirkende Trennkraft groß ist und eine sichere Trennung der Trennstelle bewirkt werden kann. Außerdem hat der pyrotechnische Hilfsantrieb den Vorteil, dass er sehr flink ist und beim Empfang des Trennsignals sehr schnell auslöst. Die Auslöseverzögerung beträgt weniger als 1 s, insbesondere weniger als 100 ms, bevorzugt weniger als 50 ms. Dies führt dazu, dass im Falle eines Blitzeinschlags der Umrichter nicht zerstört wird, da die Trennstellen schnell genug trennen.According to an advantageous embodiment, it is proposed that the auxiliary drive is an activatable by the separation signal, in particular pyrotechnic auxiliary drive. A pyrotechnic auxiliary drive has the advantage that the separation force acting on the separation point is large and a secure separation of the separation point can be effected. In addition, the pyrotechnic auxiliary drive has the advantage that it is very fast and triggers very quickly when receiving the separation signal. The tripping delay is less than 1 s, in particular less than 100 ms, preferably less than 50 ms. As a result, the inverter will not be destroyed in the event of a lightning strike, as the separation points separate quickly enough.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird auch vorgeschlagen, dass beim Empfang des Trennsignals die Brücke im Bereich der jeweiligen Trennstelle von dem jeweiligen Kabelende mechanisch getrennt ist. Neben einer elektrischen Trennung wird auch eine mechanische Trennung der Brücke von dem Kabelende bewirkt. Die mechanische Trennung kann bedeuten, dass die Trennstelle von dem Kabelende räumlich getrennt wird. Diese räumliche Trennung kann durch die von dem Hilfsantrieb bewirkte Kraft erfolgen. Eine räumliche Trennung kann darin liegen, dass die Trennstelle von dem Kabelende weggeschossen wird und somit ein ausreichend großer Abstand zwischen dem Kabelende und der Trennstelle hergestellt wird, dass ein Lichtbogen zusammenbricht.According to an advantageous embodiment, it is also proposed that upon receipt of the separation signal, the bridge in the region of the respective separation point is mechanically separated from the respective cable end. In addition to an electrical separation, a mechanical separation of the bridge is effected by the cable end. The mechanical separation may mean that the separation point is spatially separated from the cable end. This spatial separation can be done by the force caused by the auxiliary drive. A spatial separation can be that the separation point is shot away from the cable end and thus a sufficiently large distance between the cable end and the separation point is made that an arc collapses.

Dadurch, dass an beiden Kabelenden gleichzeitig eine Trennung erfolgt, wird das Entstehen eines Lichtbogens verhindert.The fact that at both ends of the cable at the same time a separation, the emergence of an arc is prevented.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Kabelende und die Trennstelle eine Aufnahme und einen hierzu korrespondierenden Vorsprung aufweisen. Das Kabelende kann die Aufnahme oder den Vorsprung aufweisen und die Trennstelle dann den korrespondierenden Vorsprung bzw. die Aufnahme. Hierbei ist es unerheblich, ob in dem Kabelende die Aufnahme oder der Vorsprung angeordnet ist. Wesentlich ist lediglich, dass die Trennstelle dann das jeweils hierzu korrespondierende Teil aufweist.According to an advantageous embodiment, it is proposed that the cable end and the separation point have a receptacle and a projection corresponding thereto. The cable end can have the receptacle or the projection and the separation point then the corresponding projection or the receptacle. It is irrelevant whether the receptacle or the projection is arranged in the cable end. It is only essential that the separation point then has the respective corresponding part.

Die Brücke ist mechanisch und elektrisch mit den Kabelenden über die Aufnahme und den Vorsprung verbunden. Die Aufnahme kann beispielsweise ein sich verjüngender Zylinder sein und der Vorsprung ein sich verjüngender Konus, der in die Aufnahme gesteckt werden kann. Der Konus und die Aufnahme können so gestaltet sein, dass diese selbsthemmend sind und beim Zusammenschieben bereits kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Die Selbsthemmung kann so groß sein, dass diese ausreicht, die Zugkraft, die durch die Brücke auf die Verbindung zwischen Aufnahme und Vorsprung ausgeübt wird, hält. Die Zugkraft, die durch die Brücke ausgeübt wird, kann beispielsweise die Gewichtskraft der Brücke sein.The bridge is mechanically and electrically connected to the cable ends via the receptacle and the projection. The receptacle can be, for example, a tapering cylinder and the projection a tapered cone that can be inserted into the receptacle. The cone and the receptacle can be designed so that they are self-locking and are already connected positively together when pushed together. The self-locking can be so large that it is sufficient, the tensile force exerted by the bridge on the connection between recording and projection holds. The tensile force exerted by the bridge may be, for example, the weight of the bridge.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiels wird vorgeschlagen, dass der Hilfsantrieb zum Trennen der Aufnahme von dem Vorsprung gebildet ist. Hierbei kann der Hilfsantrieb beispielsweise in der Aufnahme angeordnet sein und beispielsweise über ein Zünddraht gezündet werden.According to an advantageous embodiment, it is proposed that the auxiliary drive for separating the receptacle is formed by the projection. In this case, the auxiliary drive can be arranged for example in the receptacle and ignited, for example, via a firing wire.

Eine sichere Trennung unter Verhinderung der gegenseitigen Beeinflussung zwischen den beiden Trennstellen wird beispielsweise dadurch erreicht, dass der Hilfsantrieb eine Kraft winklig zur Geraden zwischen den Kabelenden auf die Trennstelle ausübt. Insbesondere eine Kraft normal zur Gerden zwischen den Kabelenden bewirkt eine sichere Trennung entlang der Trennstelle.A secure separation while preventing mutual interference between the two separation points is achieved for example by the fact that the auxiliary drive exerts a force at an angle to the line between the cable ends on the separation point. In particular, a force normal to the devices between the cable ends causes a secure separation along the separation point.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel schlägt vor, dass die Brücke Kabelenden im Bereich eines Sektionsgrenze des Turms der Windkraftanlagen miteinander verbindet. Wie eingangs bereits erläutert, sind die Kabel in den Windkraftanlagen vorkonfektioniert und bereits in den jeweiligen Sektionen fest angeordnet. Um die Kabel in den einzelnen Sektionen elektrisch miteinander zu verbinden, kann die Brücke verwendet werden. Dadurch wird zum Einen ein Überspannungsschutz gewährleistet und zum Anderen kann die Brücke Längendifferenzen zwischen den Kabeln ausgleichen. Dies vereinfacht die Montage und ermöglicht zugleich einen Überspannungsschutz.Another embodiment proposes that the bridge connects cable ends in the region of a section boundary of the tower of the wind turbines. As already explained, the cables are pre-assembled in the wind turbines and already fixed in the respective sections. In order to electrically connect the cables in the individual sections, the bridge can be used. This ensures on the one hand overvoltage protection and on the other hand, the bridge can compensate for differences in length between the cables. This simplifies the Mounting and at the same time allows overvoltage protection.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass ein Blitzsensor das Trennsignal erzeugt. Der Blitzsensor kann beispielsweise auf der Gondel der Windkraftanlage angeordnet sein und das Trennsignal unmittelbar beim Einschlag eines Blitzes an die Hilfsantriebe übermitteln. Dadurch wird ein gleichzeitiges Trennen der Trennstellen bewirkt und eine Zerstörung des Umrichters verhindert.According to an advantageous embodiment, it is proposed that a flash sensor generates the separation signal. The lightning sensor can be arranged for example on the nacelle of the wind turbine and transmit the separation signal immediately upon the impact of a lightning to the auxiliary drives. This causes a simultaneous separation of the separation points and prevents destruction of the inverter.

Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The article will be explained in more detail with reference to drawings showing an exemplary embodiments. In the drawing show:

1 eine Windkraftanlage mit einem Überspannungsschutz; 1 a wind turbine with an overvoltage protection;

2a eine Detailansicht einer Trennstelle im geschlossenen Zustand; 2a a detailed view of a separation point in the closed state;

2b eine Detailansicht der Trennstelle nach 2a im geöffneten Zustand; 2 B a detailed view of the separation point after 2a in the open state;

3a eine Detailansicht einer Trennstelle im geschlossenen Zustand; 3a a detailed view of a separation point in the closed state;

3b eine Detailansicht einer Trennstelle nach 3a im geöffneten Zustand; 3b a detailed view of a separation point after 3a in the open state;

4 eine Überspannungsschutzeinrichtung mit zwei Trennstellen und einer Brücke. 4 an overvoltage protection device with two disconnecting points and a bridge.

1 zeigt eine Windkraftanlage 2. Eine Gondel 2a ist auf einem Turm 2b, der aus Sektionen 8a, 8b und 8c gebildet ist, montiert. Jede der Sektionen kann bis zu 30 Meter hoch sein. In einer jeweiligen Sektion 8a, 8b sind Kabel 10a, 10b, 10c bereits vorkonfektioniert montiert. Die Kabel 10a–c verbinden einen in der Gondel 2a angeordneten Generator (nicht dargestellt) mit einem Umrichter 5 im Sockel des Turmes 2b. Jede Sektion 8a–c des Turmes 2b ist somit mit Kabeln 10a–c vorkonfektioniert und die Kabel 10 sind ortsfest an den Sektionen 8 angeordnet. 1 shows a wind turbine 2 , A gondola 2a is on a tower 2 B that's made up of sections 8a . 8b and 8c is formed, mounted. Each of the sections can be up to 30 meters high. In a respective section 8a . 8b are cables 10a . 10b . 10c already pre-assembled. The cables 10a -C connect one in the gondola 2a arranged generator (not shown) with a converter 5 in the base of the tower 2 B , Every section 8a -C of the tower 2 B is thus with cables 10a -C pre-assembled and the cables 10 are stationary at the sections 8th arranged.

Zu erkennen ist, dass über eine Sektionsgrenze 9a hinweg die Kabel 10a, 10b über eine Brücke 4 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Hierzu ist die Brücke 4 jeweils über Trennstellen 6a, 6b mit den im wesentlichen ortsfest in den Sektionen 8a, 8b montierten Kabelenden der Kabel 10a, 10b verbunden.It can be seen that over a section border 9a away the cables 10a . 10b over a bridge 4 electrically conductively connected to each other. This is the bridge 4 each via separation points 6a . 6b with the essentially stationary in the sections 8a . 8b mounted cable ends of the cables 10a . 10b connected.

Ferner ist zu erkennen, dass ein Blitzsensor 16 gebildet aus einer Elektronik 16a und Antennen 16b in der Gondel 2a der Windkraftanlage 2 angeordnet ist. Von dem Blitzsensor 16 kann über eine Steuerleitung 18 ein Trennsignal an eine Empfangsschaltung 14 übermittelt werden. Die Empfangsschaltung 14 ist parallel mit den jeweiligen Trennstellen 6a, 6b bzw. diesen zugeordneten Hilfsantrieben 24 verbunden. Die Schaltung 14 leitet das Trennsignal über eine Steuerleitung 14a an die jeweiligen Hilfsantriebe 24.It can also be seen that a flash sensor 16 formed from an electronics 16a and antennas 16b in the gondola 2a the wind turbine 2 is arranged. From the flash sensor 16 can via a control line 18 a disconnection signal to a receiving circuit 14 be transmitted. The receiving circuit 14 is parallel to the respective separation points 6a . 6b or these associated auxiliary drives 24 connected. The circuit 14 conducts the isolation signal via a control line 14a to the respective auxiliary drives 24 ,

Im Fall eines Blitzeinschlags wird dieser in dem Blitzsensor 16 detektiert und über die Steuerleitung 18 an die Schaltung 14 übermittelt. Die Schaltung 14 erzeugt ein Trennsignal, welches über die Steuerleitung 14a an die jeweiligen Trennstellen 6a, 6b bzw. die diesen zugeordneten Hilfsantriebe 24 übermittelt. Die Hilfsantriebe 24 führen zu einer Trennung der Trennstellen 6a, 6b derart, dass die Brücke 4 elektrisch als auch mechanisch von den Kabelenden der Kabel 10a, 10b getrennt wird. Ein Lichtbogen kann sich weder zwischen den Kabelenden der Kabel 10a, 10b ausbilden, noch zwischen der Brücke 4 und dem jeweiligen Kabelende. Dadurch wird erreicht, dass selbst im Fall eines Blitzeinschlags der Umrichter 5 nicht beschädigt wird. Eine geschlossene Trennstelle 6 ist beispielhaft in 2 dargestellt.In the case of a lightning strike this is in the flash sensor 16 detected and via the control line 18 to the circuit 14 transmitted. The circuit 14 generates a disconnect signal, which is sent via the control line 14a to the respective separation points 6a . 6b or the associated auxiliary drives 24 transmitted. The auxiliary drives 24 lead to a separation of the separation points 6a . 6b such that the bridge 4 electrically as well as mechanically from the cable ends of the cables 10a . 10b is disconnected. An arc can not occur between the cable ends of the cables 10a . 10b train, still between the bridge 4 and the respective cable end. This ensures that even in the event of a lightning strike the inverter 5 not damaged. A closed separation point 6 is exemplary in 2 shown.

2 zeigt eine Trennstelle 6 im geschlossenen Zustand. Zu erkennen ist, dass ein Kabel 10a im Bereich seines Kabelendes mit einer Aufnahme 20 verbunden ist. In dieser Aufnahme 20 kann ein Hilfsantrieb 24 in Form einer pyrotechnischen Ladung, z. B. eine Zündpille, angeordnet sein. Die Zündpille kann über die Steuerleitung 14a, die an einen Zünddraht innerhalb der Zündpille gekoppelt ist, einen Steuerimpuls empfangen kann. 2 shows a separation point 6 in the closed state. It can be seen that a cable 10a in the region of its cable end with a receptacle 20 connected is. In this recording 20 can be an auxiliary drive 24 in the form of a pyrotechnic charge, e.g. As a squib, be arranged. The squib can over the control line 14a which is coupled to a firing wire within the firing pellet, can receive a control pulse.

In der Aufnahme 20 ist ein konischer Bolzen 22 angeordnet, der mit der Brücke 4 verbunden ist. Der Bolzen 22 kann selbsthemmend in der Aufnahme 20 angeordnet sein. Der Kraftschluss zwischen Bolzen 22 und Aufnahme 20 kann derart sein, dass die Brücke 4 verliersicher an dem Kabel 10a befestigt ist und nur im Fall des Auslösens des Hilfsantriebs 24 hiervon getrennt wird.In the recording 20 is a conical bolt 22 Arranged with the bridge 4 connected is. The bolt 22 can self-locking in the recording 20 be arranged. The adhesion between bolts 22 and recording 20 can be such that the bridge 4 captive on the cable 10a is attached and only in case of triggering the auxiliary drive 24 is separated from this.

Im Fall eines Blitzeinschlags wird ein Zündimpuls über die Steuerleitung 14a an den Hilfsantrieb 24 geleitet, so dass die Trennstelle 6 trennt, wie in 2b dargestellt ist. Zu erkennen ist, dass der Bolzen 22 aus der Aufnahme 20 bewegt ist, so dass eine mechanische als auch elektrische Trennung zwischen dem Kabel 10a und der Brücke 4 erfolgt.In the event of a lightning strike, an ignition pulse is sent via the control line 14a to the auxiliary drive 24 passed, leaving the separation point 6 separates, as in 2 B is shown. It can be seen that the bolt 22 from the recording 20 is moved, allowing a mechanical as well as electrical separation between the cable 10a and the bridge 4 he follows.

Ein weiteres Konzept einer Trennstelle 6 ist in den 3a und 3b dargestellt. 3a zeigt die Trennstelle 6 im geschlossenen Zustand und 3b die Trennstelle im geöffneten Zustand.Another concept of a separation point 6 is in the 3a and 3b shown. 3a shows the separation point 6 in the closed state and 3b the separation point in the open state.

In 3a ist zu erkennen, dass das Kabelende des Kabels 10a mit der Aufnahme 20 verbunden ist. Die Aufnahme 20 ist als Flachteil gebildet und dient zur Aufnahme eines konischen Einpressbolzens 22, der mit der Brücke 4 verbunden ist. In der Aufnahme 20 ist der pyrotechnische Hilfsantrieb 24 vorgesehen, der über die Steuerleitung 14a den Zündimpuls empfangen kann.In 3a it can be seen that the cable end of the cable 10a with the recording 20 connected is. The recording 20 is formed as a flat part and serves to receive a conical press-in pin 22 that with the bridge 4 connected is. In the recording 20 is the pyrotechnic auxiliary drive 24 provided, via the control line 14a can receive the ignition pulse.

3b zeigt die Trennstelle 6 im ausgelösten Zustand. Zu erkennen ist, dass mittels des pyrotechnischen Hilfsantriebs 24 der Bolzen 22 in Richtung X aus der Aufnahme 20 bewegt ist. Die Richtung X ist normal zu der Ausbreitungsrichtung Y des Kabels 10a. Die Ausbreitungsrichtung Y des Kabels 10a verläuft entlang einer Geraden zwischen den Kabelenden der Kabel 10a, 10b. Dadurch, dass die mechanische Trennung der Trennstelle winklig zur Ausbreitungsrichtung Y der Kabel 10a, 10b erfolgt, wird verhindert, dass sich die Kräfte, die auf die Brücke 4 wirken, wenn die Hilfsantriebe 24 gezündet werden, gegenseitig negativ beeinflussen. 3b shows the separation point 6 in the triggered state. It can be seen that by means of the pyrotechnic auxiliary drive 24 the bolt 22 in the direction of X from the recording 20 is moved. The direction X is normal to the propagation direction Y of the cable 10a , The propagation direction Y of the cable 10a runs along a straight line between the cable ends of the cables 10a . 10b , Characterized in that the mechanical separation of the separation point at an angle to the propagation direction Y of the cable 10a . 10b If done, it will prevent the forces acting on the bridge 4 act when the auxiliary drives 24 ignited, negatively influence each other.

4 zeigt ein System, bei dem die Kabelenden 10a, 10b auf einer Geraden entlang der Richtung Y liegen. Zu erkennen ist, dass die Brücke 4 U-förmig zwischen den Kabelenden der Kabel 10a, 10b angeordnet ist. Die Brücke 4 ist durch eine Halterung 28 an einer der Sektionen 8a, 8b befestigt. Hierdurch kann verhindert werden, dass die Brücke 4 im Falle des Trennens der Trennstellen 6 zu Boden fällt. 4 shows a system where the cable ends 10a . 10b lie on a straight line along the Y direction. It can be seen that the bridge 4 U-shaped between the cable ends of the cables 10a . 10b is arranged. The bridge 4 is through a bracket 28 at one of the sections 8a . 8b attached. This can prevent the bridge 4 in the case of separating the separation points 6 falls to the ground.

Ferner ist zu erkennen, dass zwei Trennstellen 6a, b jeweils im Bereich des Endes eines Kabels 10a, 10b vorgesehen sind. An jeder Trennstelle 6a, b ist ein pyrotechnischer Hilfsantrieb 24a, b vorgesehen, der über die Steuerleitung 14a gezündet werden kann. Die Steuerleitung 14a ist parallel geschaltet und unmittelbar mit der Steuereinrichtung 14 gekoppelt. Im Fall des Blitzeinschlags wird über die Steuerleitung 14a ein Zündimpuls in die pyrotechnischen Hilfsantriebe 24a, b eingekoppelt, so dass diese zünden.It can also be seen that two separation points 6a , b respectively in the area of the end of a cable 10a . 10b are provided. At every separation point 6a , b is a pyrotechnic auxiliary drive 24a , b provided by the control line 14a can be ignited. The control line 14a is connected in parallel and directly with the control device 14 coupled. In the case of lightning strike is via the control line 14a an ignition pulse in the pyrotechnic auxiliary drives 24a , b coupled, so that they ignite.

Unmittelbar im Anschluss werden die Vorsprünge 22a, 22b aus den Aufnahmen 20a, 20b geschossen, so dass eine mechanische als auch eine elektrische Trennung der Brücke 4 von den Kabelenden 10a, 10b erfolgt. Dadurch, dass zwei Trennstellen 6a, b vorgesehen sind, wird verhindert, dass sich entlang einer Trennstelle 6a, b ein Lichtbogen zwischen der Brücke 4 und einem jeweiligen Kabelende 10a, 10b bildet. Der Abstand A zwischen den Trennstellen 6 ist derart gewählt, dass dieser groß genug ist, dass sich auch hierüber kein Lichtbogen bilden kann.Immediately following are the projections 22a . 22b from the recordings 20a . 20b shot, leaving a mechanical as well as an electrical separation of the bridge 4 from the cable ends 10a . 10b he follows. Because of two separation points 6a , b are prevented, is prevented along a separation point 6a , b an arc between the bridge 4 and a respective cable end 10a . 10b forms. The distance A between the separation points 6 is chosen such that it is large enough that even over this arc can not form.

Dadurch dass verhindert wird, dass ein Lichtbogen sich im Moment der Trennung der Trennstellen bildet, wird vermieden, dass ein Blitzeinschlag zu einer Zerstörung des Umrichters 5 führt.By preventing an arc from forming at the moment of disconnection, it is avoided that a lightning strike will destroy the inverter 5 leads.

Claims (10)

Überspannungsschutz für Windkraftanlagen mit – einer elektrisch leitenden Brücke (4), die einen Strompfad zwischen zwei Kabelenden innerhalb der Windkraftanlage bildet und die Kabelenden elektrisch leitend miteinander verbindet, – wobei die Brücke (4) im Bereich der jeweiligen Kabelenden Trennstellen (6) aufweist und wobei die Trennstellen (6) die jeweiligen Kabelenden mit der Brücke (4) elektrisch leitend verbinden, und – einem Eingang (14) zum Empfangen eines Trennsignals, – wobei beim und/oder nach dem Empfang des Trennsignals die Trennstellen (6) eine elektrische Unterbrechung bilden, so dass die Brücke (4) im Bereich der jeweiligen Trennstellen (6) von dem jeweiligen Kabelende elektrisch getrennt ist.Surge protection for wind turbines with - an electrically conductive bridge ( 4 ), which forms a current path between two cable ends within the wind turbine and electrically connects the cable ends with each other, - wherein the bridge ( 4 ) in the area of the respective cable ends 6 ) and wherein the separation points ( 6 ) the respective cable ends with the bridge ( 4 ) electrically conductively connect, and - an input ( 14 ) for receiving a separation signal, - wherein at and / or after receiving the separation signal, the separation points ( 6 ) form an electrical interruption, so that the bridge ( 4 ) in the region of the respective separation points ( 6 ) is electrically isolated from the respective cable end. Überspannungsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelenden ortsfest zueinander angeordnet sind und die Brücke (4) ein Kabel ist, welches länger ist, als der Abstand der Kabelenden zueinander und wobei die Brücke (4) insbesondere U-förmig zwischen den Kabelenden angeordnet ist.Overvoltage protection according to claim 1, characterized in that the cable ends are arranged stationary relative to each other and the bridge ( 4 ) is a cable which is longer than the distance of the cable ends to each other and wherein the bridge ( 4 ) is arranged in particular U-shaped between the cable ends. Überspannungsschutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass den Trennstellen (6) jeweils ein Hilfsantrieb (24) zugeordnet ist und der Hilfsantrieb (24) beim Empfang des Trennsignals eine die elektrische Trennung bewirkende Trennkraft auf die Trennstellen (6) ausübt.Overvoltage protection according to claim 1 or 2, characterized in that the separation points ( 6 ) in each case an auxiliary drive ( 24 ) and the auxiliary drive ( 24 ) upon receipt of the separation signal, a separation force causing the electrical separation on the separation points ( 6 ) exercises. Überspannungsschutz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsantrieb (24) ein durch das Trennsignal aktivierbarer, insbesondere pyrotechnischer Hilfsantrieb (24) ist.Overvoltage protection according to claim 3, characterized in that the auxiliary drive ( 24 ) activatable by the separation signal, in particular pyrotechnic auxiliary drive ( 24 ). Überspannungsschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Empfang des Trennsignals die Brücke (4) im Bereich der jeweiligen Trennstellen (6) von dem jeweiligen Kabelende mechanisch getrennt ist.Overvoltage protection according to one of Claims 1 to 4, characterized in that, upon receipt of the disconnection signal, the bridge ( 4 ) in the region of the respective separation points ( 6 ) is mechanically separated from the respective cable end. Überspannungsschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabelende und die Trennstelle (6) eine Aufnahme (20) und einen hierzu korrespondierenden Vorsprung (22) aufweisen, wobei die Brücke (4) elektrisch und mechanisch mit den Kabelenden über die Aufnahme (20) und den Vorsprung (22) verbunden ist.Overvoltage protection according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cable end and the separation point ( 6 ) a recording ( 20 ) and a corresponding projection ( 22 ), the bridge ( 4 ) electrically and mechanically with the cable ends over the receptacle ( 20 ) and the lead ( 22 ) connected is. Überspannungsschutz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsantrieb (24) zum Trennen der Aufnahme (20) von dem Vorsprung (22) gebildet ist.Overvoltage protection according to claim 6, characterized in that the auxiliary drive ( 24 ) to disconnect the recording ( 20 ) from the projection ( 22 ) is formed. Überspannungsschutz nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsantrieb (24) eine Kraft quer zur Geraden zwischen den Kabelenden auf die Trennstelle (6) ausübt.Overvoltage protection according to claim 6 or 7, characterized in that the auxiliary drive ( 24 ) a force transverse to the line between the cable ends on the separation point ( 6 ) exercises. Überspannungsschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke (4) Kabelenden im Bereich einer Sektionsgrenze (9a) der Windkraftanlage (2) miteinander verbindet.Overvoltage protection according to one of claims 1 to 8, characterized in that the bridge ( 4 ) Cable ends in the area of a section boundary ( 9a ) of the wind turbine ( 2 ) connects to each other. Überspannungsschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blitzsensor (16) das Trennsignal erzeugt.Overvoltage protection according to one of claims 1 to 9, characterized in that a lightning sensor ( 16 ) generates the separation signal.
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