WO2010108515A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum betreiben einer windenergieanlage an einem elektrischen versorgungsnetz - Google Patents

Verfahren und schaltungsanordnung zum betreiben einer windenergieanlage an einem elektrischen versorgungsnetz Download PDF

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WO2010108515A1
WO2010108515A1 PCT/EP2009/002230 EP2009002230W WO2010108515A1 WO 2010108515 A1 WO2010108515 A1 WO 2010108515A1 EP 2009002230 W EP2009002230 W EP 2009002230W WO 2010108515 A1 WO2010108515 A1 WO 2010108515A1
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Matthias Bartsch
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Powerwind Gmbh
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a wind turbine on a load formed by an electrical supply network, in which in a normal state of the wind turbine, the electrical output of their driven by their wind rotor rotor electric generator is removed from the supply network, and wherein the wind turbine Entry of a failure of the power loss is transferred to a safe state, as well as a suitable circuitry for this purpose.
  • the electrical supply network decreases the output power generated by the generator.
  • a malfunction which may be caused for example by a fault in the electrical supply network or a converter of the wind turbine, the power loss is interrupted, this means for the generator, a sudden shutdown of the electrical load fed by him the counter torque exerted by him on the rotor drops abruptly. This leads to an increase in speed on the mechanical side, which can cause both the rotor and the generator to reach an overspeed range.
  • On the electrical side there is a voltage increase that can lead to overvoltages. Therefore, it is necessary in such disturbances of the power take-off, to convert the wind turbine into a safe state.
  • the invention has for its object to provide a method of the type mentioned, with which the wind turbine can be transferred in a failure of the power loss without the risk of overuse in a safe state, and to provide a suitable circuitry for this purpose.
  • this object is achieved in terms of the method in that the wind turbine is provided a replacement load from which the decrease in the output power of the generator is maintained for a transition occurring during the transition from its normal state to its safe state transitional time.
  • the mechanical and electrical load conditions of the wind turbine are kept virtually unchanged until the mechanical control takes effect, so that the wind turbine can be converted by the latter without harmful load jumps in their safe state.
  • the decrease in the replacement load corresponds to that of the supply network before the fault occurs.
  • the temporary loading of the very high but this is required only during the relatively short transitional period, which requires the mechanical control in order to down-regulate the torque absorption of the rotor from the incoming wind.
  • the transitional period in which the replacement load must take over the output of the electric generator lasts only a few seconds, for example 2 to 3 seconds.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention is that the wind turbine is disconnected from the supply network when the disturbance occurs and the equivalent load is connected directly to the output of the generator. This has the particular advantage that errors in the downstream equipment parts of the generator, for example, one of the power supply serving in the power supply inverter, do not affect the decrease in power by the equivalent load.
  • the replacement load emits the electrical power supplied to it as dissipation heat. Since the load of the replacement load lasts only a few seconds, it is possible even at a relatively high power rating of the wind turbine to deliver the generator power removed from the surplus load as Dissipations cale to the ambient air. In this context, it is expedient that the temperature of the substitute load is monitored and the excess of a predetermined limit value, the decrease in the output of the generator is stopped. This temperature monitoring and responsive decommissioning of the replacement load ensures that the latter is not thermally damaged or even destroyed.
  • FIG. 1 of the drawing an embodiment of a circuit arrangement according to the invention is shown schematically.
  • This comprises a generator G which is driven by a wind-driven rotor, not shown, and which in this exemplary embodiment is designed as a three-phase current generating asynchronous generator.
  • the line L emanating from the generator G designed as a three-phase three-phase line.
  • the generator for outputting its electrical output power to a supply network VN via a converter 12 is connected.
  • the converter 12 has in the usual way a rotor-side pulse-controlled inverter and a line-side pulse-controlled inverter, which are connected to one another via a DC intermediate circuit, and the detailed structure of the converter 12 will not be described further here, just as the coupling designed in the usual way to the supply network VN, in which the voltage is possibly further transformed via a medium voltage transformer to the mains voltage.
  • a first switch S1 is arranged to take the wind turbine off the grid in the event of a fault in the electrical supply network VN or in the inverter 12 through its opening.
  • a second switch S2 may be connected upstream of the input of the converter 12.
  • this second switch S2 is dispensable and is usually not used. Much more the second switch S2 is used when using synchronous generators.
  • the switch S2 is operated to shut down the system in case of faults, which are due to an error of the inverter 12.
  • the wind turbine can be taken off the grid by operating the switch S1 and / or the switch S2, if a fault occurs.
  • a substitute load which is indicated schematically in FIG. 1 as a dissipative resistor R1 is connected to the switching group designated by a third switch S3.
  • the substitute load may be formed by a number of load resistors which are connected in star configuration. Alternatively, it can also be provided to switch the load resistors in a triangular arrangement.
  • the load resistors are housed in the tower base of the wind energy plant.
  • the switching group 20 or the line section L3 leading to the switch S3 is switched on at a point P into the line L connecting the generator G and the supply network VN, which is connected directly downstream of the generator G.
  • the line section L1 between the generator G and the branch point P no power electronics of the inverter 12 is arranged more.
  • the latter is instead arranged in the section L2 of the line L which adjoins the branch point P downstream.
  • the fault is detected by a sensor, not shown, and signaled to a likewise not shown control of the circuit arrangement.
  • the latter outputs control signals for opening the first switch S1 and possibly the second switch S2.
  • the separation of the system from the supply network VN is typically carried out on a scale well below the mentioned settling time of the rotor blade adjustment.
  • the pitch control of the wind-driven rotor is controlled to change the angle of attack of the rotor blades in order to convert the rotor into a spinning movement.
  • the closing of the third switch S3 is effected by the controller.
  • the switch S3 can be designed as a normally open contact, is then open in the normal state of the switching arrangement and is actuated by a corresponding control signal (active) to close.
  • the switch S3 can also be designed as normally open in the open position, which automatically falls when detected power failure.
  • the electric output power of the generator G is removed from the equivalent load R1.
  • the resistances of the equivalent load R1 can be dimensionally adjustable, so that they are designed either to a partial load of the rated load, the rated load, but also a higher load than the rated load, z. B. up to 1, 5 times the rated load. Ideally, the resistances are set such that the equivalent load substantially corresponds to the load of the supply network VN at the time of its disconnection.
  • the switching group 20 therefore has the function of a brake chopper and can be decoupled by opening the switch S3 again, as soon as the torque generated by windangströmömten rotor has dropped by the made pitch under a predetermined limit.
  • the opening of the switch S3 is effected by the controller even if a temperature monitoring, not shown, the equivalent load R1 determines that the temperature of the resistors due to the high dissipatively converted electrical energy reaches a predetermined (critical) temperature limit, so as not to damage the
  • Replacement load R1 comes.
  • the switch S1 also several designs are conceivable. It can be designed, for example, as a fuse load disconnector or as a circuit breaker.
  • the use of a power contactor with protection is also intended.
  • power-electronic components with a switching function in particular with regard to the protection and monitoring aspects of the entire switching group.
  • IGBTs insulated gate bipolar transistors
  • the switch S3 is designed in accordance with three-phase conductor connection L3 as a triple switch.
  • the proposed switches are generously designed in order to switch the high voltages in the line branch L1, L3, which occur when the switch S1 is disconnected, to the equivalent load R1 in a failsafe manner, without a malfunction of the switch S3 having to be obtained.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage an einer von einem elektrischen Versorgungsnetz (VN) gebildeten Last, bei dem in einem Normalzustand der Windenergieanlage die elektrische Ausgangsleistung ihres von ihrem windangetriebenen Rotor angetriebenen elektrischen Generators (G) von dem Versorgungsnetz (VN) abgenommen wird, und bei dem die Windenergieanlage beim Eintritt einer Störung der Leistungsabnahme in einen sicheren Zustand überführt wird, wobei der Windenergieanlage eine Ersatzlast (R1) zur Verfügung gestellt wird, von der die Abnahme der Ausgangsleistung des Generators (G) für eine bei der Überführung von ihrem Normalzustand in ihren sicheren Zustand auftretende Übergangszeit aufrechterhalten wird, und eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Schaltungsanordnung.

Description

ZIMMERMANN
PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS EUROPEAN TRADEMARK ATTORNEYS EUROPEAN DESIGN ATTORNEYS
Dipl.-Ing. H. Leinweber (1930-1976) Dipl.-Ing. H. Zimmermann (1962-2002) Dipl.-Phys. Dr. Jürgen Kraus Dipl.-Ing. Thomas Busch Dipl.-Phys. Dr. Klaus Seranski
Rosental 7 D-80331 München
TEL. +49-89-231124-0 FAX +49-89-231124-11
den krsd/wegs
Unser Zeichen
PowerWind GmbH, 20537 Hamburg
Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Windenergieanlage an einem elektrischen Versorgungsnetz
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage an einer von einem elektrischen Versorgungsnetz gebildeten Last, bei dem in einem Normalzustand der Windenergieanlage die elektrische Ausgangsleistung ihres von ihrem windangetriebenen Rotor angetriebenen elektrischen Generators von dem Versorgungsnetz abgenommen wird, und bei dem die Windenergieanlage beim Eintritt einer Störung der Leistungsabnahme in einen sicheren Zustand überführt wird, sowie auf eine hierfür geeignete Schaltungsanordnung.
Bei derartigen Verfahren und Schaltungsanordnungen nimmt im Normalzustand der Windenergieanlage das elektrische Versorgungsnetz die von dem Generator erzeugte Ausgangsleistung ab. Wenn jedoch durch eine Störung, die beispielsweise durch einen Fehler in dem elektrischen Versorgungsnetz oder einem Umrichter der Windenergieanlage bedingt sein kann, die Leistungsabnahme unterbrochen wird, bedeutet dies für den Generator eine plötzliche Abschaltung der von ihm gespeisten elektrischen Last, wodurch das von ihm auf den Rotor ausgeübte Gegendrehmoment sprunghaft abfällt. Dadurch kommt es auf der mechanischen Seite zu einem Drehzahlanstieg, durch den sowohl der Rotor als auch der Generator in einen Überdrehzahlbereich gelangen können. Auf der elektrischen Seite kommt es zu einem Spannungsanstieg, der zu Überspannungen führen kann. Deshalb ist es bei derartigen Störungen der Leistungsabnahme erforderlich, die Windenergieanlage in einen sicheren Zustand zu überführen. Dies geschieht herkömmlich durch die bei Windenergieanlagen bekannte Blattverstellung, mit der es möglich ist, das von dem windangeströmten Rotor erzeugte Drehmoment zu regulieren. Die Ausregelzeit der Blattverstellung ist jedoch größer als 5 Sekunden und beläuft sich insbesondere auf 7 bis 8 Sekunden. Dadurch entsteht bei der Überführung der Windenergieanlage in ihren sicheren Zustand eine Übergangszeit, während der die vorstehend genannten mechanischen und elektrischen Überbelastungen nicht ausgeschlossen werden können. Zwar sind herkömmliche Windenergieanlagen mit einer Bremse versehen, die zur Drehzahlbegrenzung eingesetzt werden könnte. Dies hat jedoch den Nachteil einer hohen mechanischen Beanspruchung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem die Windenergieanlage bei einer Störung der Leistungsabnahme ohne die Gefahr von Überbeanspruchungen in einen sicheren Zustand überführt werden kann, sowie eine hierfür geeignete Schaltungsanordnung anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, daß der Windenergieanlage eine Ersatzlast zur Verfügung gestellt wird, von der die Abnahme der Ausgangsleistung des Generators für eine bei der Überführung von ihrem Normalzustand in ihren sicheren Zustand auftretende Übergangszeit aufrechterhalten wird.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Ableitung der Ausgangsleistung des Generators durch die Ersatzlast setzt im Vergleich zur Ausregelzeit einer mechanischen Regelung, beispielsweise der Blattverstellung der Windenergieanlage, praktisch verzögerungsfrei ein. Dadurch werden die mechanischen und elektrischen Belastungsverhältnisse der Windenergieanlage bis zum Wirksamwerden der mechanischen Regelung praktisch unverändert beibehalten, so daß die Windenergieanlage durch letztere ohne schädliche Belastungssprünge in ihren sicheren Zustand überführt werden kann. Im Idealfall entspricht die Leistungsabnahme der Ersatzlast derjenigen des Versorgungsnetzes vor dem Eintritt der Störung. Zwar ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die temporäre Belastung der Er- satzlast sehr hoch, doch ist dies nur während der verhältnismäßig kurzen Übergangszeit erforderlich, welche die mechanische Regelung benötigt, um die Drehmomentaufnahme des Rotors aus dem ihn anströmenden Wind herunterzuregeln. In der Praxis dauert die Übergangszeit, in der die Ersatzlast die Ausgangsleistung des elektrischen Generators übernehmen muß, nur wenige Sekunden, beispielsweise 2 bis 3 Sekunden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Windenergieanlage beim Eintritt der Störung von dem Versorgungsnetz getrennt und die Ersatzlast unmittelbar an den Ausgang des Generators angeschlossen wird. Dies hat insbesondere den Vorteil, daß sich Fehler der dem Generator nachgeschalteten Anlagenteile, beispielsweise eines der Leistungseinspeisung in das Versorgungsnetz dienenden Umrichters, auf die Leistungsabnahme durch die Ersatzlast nicht auswirken.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Ersatzlast die ihr zugeführte elektrische Leistung als Dissipationswärme abgibt. Da die Belastung der Ersatzlast nur wenige Sekunden dauert, ist es auch bei einer verhältnismäßig hohen Nennleistung der Windenergieanlage möglich, die von der Ersatzlast abgenommene Generatorleistung als Dissipationswärme an die Umgebungsluft abzugeben. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, daß die Temperatur der Ersatzlast überwacht und bei einer Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes die Abnahme der Ausgangsleistung des Generators abgebrochen wird. Durch diese Temperaturüberwachung und darauf ansprechende Außerbetriebnahme der Ersatzlast ist sichergestellt, daß letztere thermisch nicht beschädigt oder gar zerstört wird.
Eine zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe vorgesehene Schaltungsanord- nung zum Betreiben einer Windenergieanlage an einer von einem elektrischen Versorgungsnetz gebildeten Last, mit einem von einem windantreibbaren Rotor der Windenergieanlage antreibbaren elektrischen Generator, an dessen elektrischem Ausgang die von ihm erzeugbare elektrische Ausgangsleistung abnehmbar ist, einem eingangsseitig an den Ausgang des Generators und ausgangsseitig an das Versorgungsnetz angeschlossenen elektrischen Umrichter, und einer die Abnahme der elektrischen Ausgangsleistung des Generators überwachenden Sicherheitseinrichtung, durch die beim Eintritt einer Störung der Leistungsabnahme die Windenergieanlage von einem Normalzustand, in dem die Ausgangsleistung des Generators von dem Versorgungsnetz abgenommen wird, in einen sicheren Zustand überführbar ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Windenergieanlage von der Sicherheitseinrichtung für eine bei der Überführung von ihrem Normalzustand in ihren sicheren Zustand auftretende Übergangszeit von dem Versorgungsnetz trennbar und der Ausgang des Generators an eine die Leistungsabnahme aufrechterhaltende Ersatzlast anschaltbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 6 bis 15 angegeben.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der ein Ausfϋhrungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert ist.
In der einzigen Figur Fig. 1 der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gezeigt. Diese umfaßt einen von einem nicht gezeigten windangetriebenen Rotor angetriebenen Generator G, der in diesem Aus- führungsbeispiel als drehstromerzeugender Asynchrongenerator ausgebildet ist. Dementsprechend ist die von dem Generator G ausgehende Leitung L, obwohl in Fig. 1 schematisch nur als einpolige Leitung dargestellt, als dreipolige Drehstromleitung ausgeführt.
Im normalen Betrieb der mit der gezeigten Schaltanordnung ausgestatteten Wind- energieanlage ist der Generator zur Abgabe seiner elektrischen Ausgangsleistung an ein Versorgungsnetz VN über einen Umrichter 12 angeschlossen. Der Umrichter 12 weist dabei in üblicher Weise einen rotorseitigen Pulswechselrichter und einen netzseitigen Pulswechselrichter auf, die über einen Gleichspannungszwischenkreis miteinander verbunden sind, und der detailliertere Aufbau des Umrichters 12 wird an dieser Stelle nicht weiter be- schrieben, ebensowenig wie die in üblicher Weise ausgestaltete Ankopplung an das Versorgungsnetz VN, bei der die Spannung ggf. noch über einen Mittelspannungstrafo auf die Netzspannung hochtransformiert wird.
An der Ausgangsseite des Umrichters 12 ist ein erster Schalter S1 angeordnet, um die Windenergieanlage bei Auftreten eines Fehlers im elektrischen Versorgungsnetz VN oder in dem Umrichter 12 durch dessen Öffnung vom Netz zu nehmen.
Des weiteren kann ein zweiter Schalter S2 dem Eingang des Umrichters 12 vorgeschaltet sein. Beim Einsatz einer Asynchronmaschine, wie im dargestellten Beispiel, ist dieser zweite Schalter S2 entbehrlich und wird üblicherweise nicht eingesetzt. Vielmehr kommt der zweite Schalter S2 bei Verwendung von Synchrongeneratoren zum Einsatz. Somit kann zum einen bei geöffnetem Schalter S2 spannungsfrei am Umrichter 12 gearbeitet werden. Andererseits wird der Schalter S2 zur Abschaltung der Anlage bei Störungen betätigt, die auf einen Fehler des Umrichters 12 zurückzuführen sind.
Somit kann die Windenergieanlage durch Betätigung des Schalters S1 und/oder des Schalters S2 vom Netz genommen werden, wenn eine Störung auftritt. Um das dann auftretende schlagartige Abfallen der von dem Generator G gespeisten elektrischen Last zu kompensieren, wird mit der als 20 bezeichneten Schaltgruppe über einen dritten Schal- ter S3 eine Ersatzlast zugeschaltet, die in Fig. 1 schematisch als dissipativer Widerstand R1 angezeigt ist. In einer konkreten Ausgestaltung kann die Ersatzlast durch eine Anzahl von Lastwiderständen gebildet sein, die in Sternanordnung angeschaltet sind. Alternativ kann auch vorgesehen sein, die Lastwiderstände in Dreieckanordnung zu schalten. Die Lastwiderstände sind im Turmfuß der Windenergieanlage untergebracht.
Wie aus Fig. 1 gut zu erkennen ist, ist die Schaltgruppe 20 bzw. der zum Schalter S3 führende Leitungsabschnitt L3 an einer Stelle P in die den Generator G und das Versorgungsnetz VN verbindende Leitung L eingeschaltet, die dem Generator G unmittelbar nachgeschaltet ist. Mit anderen Worten ist in dem Leitungsabschnitt L1 zwischen dem Generator G und der Abzweigstelle P keine Leistungselektronik des Umrichters 12 mehr angeordnet. Letztere ist vielmehr in dem stromabwärts der Abzweigstelle P anschließenden Abschnitt L2 der Leitung L angeordnet. Somit kann die Ersatzlast R1 durch Schließen des Schalters S3 zuverlässig zugeschaltet werden, da im einfach ausgeführten Leitungsabschnitt L1 keine Fehler oder Unterbrechungen zu befürchten sind.
Bei Auftreten einer Störung, sei es durch einen Fehler im Versorgungsnetz VN oder einen Fehler in dem Umrichter 12, wird die Schaltanordnung wie folgt beschaltet:
Die Störung wird von einem nicht dargestellten Sensor erfaßt und einer ebenfalls nicht dargestellten Steuerung der Schaltungsanordnung signalisiert. Letztere gibt Steuersignale zum Öffnen des ersten Schalters S1 und ggf. des zweiten Schalters S2 ab. Das Abtrennen der Anlage vom Versorgungsnetz VN erfolgt dabei typischerweise auf einer Skala deutlich unterhalb der erwähnten Ausregelzeit der Rotorblattverstellung. D
Gleichzeitig mit dem Öffnen der Schalter S1 und ggf. S2 oder nach einer vorgegebenen Abwartezeit wird die Pitchregelung des windangetriebenen Rotors zur Änderung der Anstellwinkel der Rotorblätter angesteuert, um den Rotor in eine Trudelbewegung zu überführen. Um die in der Zwischenzeit vom Abkoppeln des Versorgungsnetzes VN bis zum vollständigen Überführen des Rotors in die Trudelstellung erzeugte Ausgangsleistung abgeben zu können, wird von der Steuerung das Schließen des dritten Schalters S3 bewirkt. Dazu sind zwei alternative Ausgestaltungen des Schalters S3 denkbar. Er kann zum einen als Schließer ausgeführt sein, ist dann im Normalzustand der Schaltanordnung geöffnet und wird durch ein entsprechendes Steuersignal (aktiv) zum Schließen betätigt. Alternativ kann der Schalter S3 auch als in Normalstellung geöffneter Öffner ausgeführt sein, der bei festgestelltem Netzausfall automatisch zufällt.
Nach Schließen des Schalters S3 wird die elektrische Ausgangsleistung des Generators G von der Ersatzlast R1 abgenommen. Die Widerstände der Ersatzlast R1 kön- nen dimensionsmäßig einstellbar sein, so daß sie wahlweise auf eine Teillast der Nennlast, die Nennlast, aber auch eine höhere Last als die Nennlast ausgelegt sind, z. B. bis zu dem 1 ,5fachen der Nennlast. Im Idealfall sind die Widerstände derart eingestellt, daß die Ersatzlast im wesentlichen der Last des Versorgungsnetzes VN zum Zeitpunkt von dessen Abtrennung entspricht.
Durch die Bereitstellung der Ersatzlast können somit auf der mechanischen Seite ein Drehzahlanstieg und dadurch bedingte mechanische Belastungen vermieden werden. Auf der elektronischen Seite können Spannungsanstiege und infolge davon Überspannungen verhindert werden. Die Schaltgruppe 20 hat daher die Funktion eines Brems-Choppers und kann durch Öffnen des Schalters S3 wieder abgekoppelt werden, sobald das vom windangeströmten Rotor erzeugte Drehmoment durch die vorgenommene Blattverstellung unter eine vorgegebene Grenze gefallen ist.
Das Öffnen des Schalters S3 wird von der Steuerung auch dann bewirkt, wenn eine nicht dargestellte Temperaturüberwachung der Ersatzlast R1 feststellt, daß die Temperatur der Widerstände aufgrund der hohen dissipativ umgesetzten elektrischen Energie eine vorgegebene (kritische) Temperaturgrenze erreicht, damit es zu keiner Beschädigung der
Ersatzlast R1 kommt. Hinsichtlich der technischen Ausgestaltung des Schalters S1 sind ebenfalls mehrere Gestaltungen denkbar. Er kann beispielsweise als Sicherungslast-Trennschalter oder als Leistungsschalter ausgeführt sein. Insbesondere ist auch an die Verwendung eines Leistungsschützes mit Absicherung gedacht. Auch können leistungselektronische Bauele- mente mit Schaltfunktion verwendet werden, insbesondere mit Hinblick auf die Schutz- und Überwachungsaspekte der gesamten Schaltgruppe. Insbesondere ist dabei an den Einsatz von Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) gedacht. Selbstverständlich ist der Schalter S3 bei dreiphasigem Leiteranschluß L3 entsprechend als Dreifachschalter ausgelegt. Hinsichtlich ihrer Nennwerte sind die vorgeschlagenen Schalter großzügig aus- gelegt, um die beim Trennen des Schalters S1 auftretenden hohen Spannungen im Leitungszweig L1 , L3 fehlersicher auf die Ersatzlast R1 zu schalten, ohne daß ein Funktionsausfall des Schalters S3 zu besorgen ist.

Claims

oPatentansprüche:
1. Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage an einer von einem elektrischen Versorgungsnetz gebildeten Last, bei dem in einem Normalzustand der Windenergieanlage die elektrische Ausgangsleistung ihres von ihrem windangetriebenen Rotor angetriebenen elektrischen Generators (G) von dem Versorgungsnetz (VN) abgenommen wird, und bei dem die Windenergieanlage beim Eintritt einer Störung der Leistungsabnahme in einen sicheren Zustand überführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß der Windenergieanlage eine Ersatzlast (R1) zur Verfügung gestellt wird, von der die Abnahme der Ausgangsleistung des Generators (G) für eine bei der Überführung von ihrem Normalzustand in ihren sicheren Zustand auftretende Übergangszeit aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Windenergieanlage beim Eintritt der Störung von dem Versorgungsnetz getrennt und die Ersatzlast unmittelbar an den Ausgang des Generators angeschlossen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ersatzlast die ihr zugeführte elektrische Leistung als Dissipationswärme abgibt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Ersatzlast überwacht und bei einer Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes die Abnahme der Ausgangsleistung des Generators abgebrochen wird.
5. Schaltungsanordnung (G, 10, 20) zum Betreiben einer Windenergieanlage an einer von einem elektrischen Versorgungsnetz (VN) gebildeten Last, mit einem von einem wind- antreibbaren Rotor der Windenergieanlage antreibbaren elektrischen Generator (G), an dessen elektrischem Ausgang die von ihm erzeugbare elektrische Ausgangsleistung ab- nehmbar ist, einem eingangsseitig an den Ausgang des Generators (G) und ausgangssei- tig an das Versorgungsnetz angeschlossenen elektrischen Umrichter (12), und einer die Abnahme der elektrischen Ausgangsleistung des Generators (G) überwachenden Sicherheitseinrichtung (10, 20), durch die beim Eintritt einer Störung der Leistungsabnahme die Windenergieanlage von einem Normalzustand, in dem die Ausgangsleistung des Genera- tors von dem Versorgungsnetz (VN) abgenommen wird, in einen sicheren Zustand über- führbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Windenergieanlage von der Sicherheitseinrichtung (10, 20) für eine bei der Überführung von ihrem Normalzustand in ihren sicheren Zustand auftretende Übergangszeit von dem Versorgungsnetz trennbar und der Ausgang des Generators (G) an eine die Leistungsabnahme aufrechterhaltende Ersatzlast (R1) anschaltbar ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ersatzlast eine dissipativ wirkende Widerstandsanordnung (R1) ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ersatzlast (R1) mit einer Temperaturüberwachung versehen ist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ersatzlast (R1) im Turmfuß der Windenergieanlage angeordnet ist.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (G) ein über einen Vollumrichter an das Versorgungsnetz (VN) gekoppelter Synchrongenerator ist.
10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (G) eine Asynchronmaschine ist.
11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ausgangsseite des Umrichters (12) und dem Versorgungsnetz (VN) ein erster Schalter (S1) vorgesehen ist, durch den die Trennung vom Versorgungsnetz (VN) bewirkbar ist.
12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Generators (G) und der Eingangsseite des Umrich- ters (12) ein zweiter Schalter (S2) vorgesehen ist.
13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Generators (G) und der Ersatzlast (R1) ein dritter Schalter (S3) vorgesehen ist, durch den die Anschaltung der Ersatzlast (R1) an den Gene- rator (G) bewirkbar ist.
14. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (G) ein Drehstromgenerator ist und die Ersatzlast (R1) in Sternanordnung geschaltete Lastwiderstände aufweist.
15. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (G) ein Drehstromgenerator ist und die Ersatzlast (R1) in Dreieckanordnung geschaltete Lastwiderstände aufweist.
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