Kompetenzen, Konzepte, Komponenten Das ABB-Programm für ... · Rotor gespeist. Der Umrichter dient zur Steuerung der Gene-ratordrehzahl und des Leistungsfaktors. Das hat einen brei-teren

Kompetenzen, Konzepte, KomponentenDas ABB-Programm für Windenergieanlagen

2 Kompetenzen, Konzepte, Komponenten | Das ABB-Programm für Windenergieanlagen

Profil

Wandel auf dem WindkraftmarktDie Nachfrage für Windenergieanlagen (WEA) steigt weiterhin, angetrieben durch die Verpflichtungen zur Reduktion der CO2-Emissionen und zur Diversifizierung bei erneuerbaren Energiequellen.

Mehr denn je müssen Turbinenhersteller sicherstellen, dass ihre Produkte die Investition auch wert sind und über eine hohe Qualität, Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer ver-fügen.

Wahl eines qualitätsorientierten PartnersDer Einsatz von ABB-Produkten hilft Herstellern, die bei der Turbinenauslegung erwartete Qualität und Zuverlässigkeit nachzuweisen. Die bewährten Produkte für Windenergie-anlagen von ABB sind auf lange Lebenszyklen ausgelegt und arbeiten zuverlässig unter den harten Betriebsbedingungen, denen Turbinen gewöhnlich ausgesetzt sind. ABB-Ingenieure mit langjähriger Erfahrung im Windenergiesektor wirken bei der Planung der Produkte mit und arbeiten mit Turbinen-herstellern zusammen, um diese Produkte einwandfrei und effizient in die Anlagen zu integrieren.

Kompetenzen, Konzepte, Komponenten | Das ABB-Programm für Windenergieanlagen 3

Ein weiterer Faktor der die qualitätsorientierte Planung unter-streicht, sind die Serviceleistungen für die in der Anlage in-tegrierten Produkte. Das globale Service-Netzwerk von ABB bietet einen lebenslangen Wartungsservice für in Turbinen-anlagen installierte ABB-Produkte an. Von regionalen Service-zentren bis zum Support vor Ort ist der Wartungsservice von ABB auf die besonderen Bedürfnisse der Turbinenhersteller und Betreiber von Windenergieanlagen zugeschnitten.

Highlights − ABB ist ein globales Unternehmen mit mehr als

117.000 Mitarbeitern in rund 100 Ländern − ABB stützt sich auf eine jahrzehntelange Erfahrung in

der Windindustrie, die in der Mitte der 1970er ihren Anfang nahm

− ABB fertigt elektrische Antriebslösungen für alle aktuellen Turbinenkonzepte

− ABB-Produkte werden in sämtlichen Systemen einer Turbine eingesetzt

− ABB ist global aktiv in Arbeitsgruppen zum Thema Grid-Code-Spezifikation

− Global verteilte Fertigungsstandorte − Globale Produkte − Globaler lebenslanger Wartungsservice


Turbinensysteme

Turbinen bestehen aus vielen Komponenten, in denen, angefangen vom Not-AUS-Schalter bis zum Generator ABB Produkte zu finden sind. Die Funktion der einzelnen Systeme wird nachfolgend kurz beschrieben.

Elektrisches AntriebsaggregatDieses Aggregat stellt die Hauptkomponente für die Strom-erzeugung dar und besteht primär aus Generator und Um-richter, sowie Statorschütz und Schutzschalter.

NetzanbindungssystemDieses System dient zur Weiterleitung der in der jeweiligen Turbine erzeugten Energie an den Netzanschlusspunkt der Windenergieanlage (Anschluss an das Energiesammelsystem). Es besteht aus dem Transformator und der Schaltanlage.

Turbinensteuerungs- und -schutzsystemDieses System sorgt für die Steuerung und den Betrieb der Turbine, einschließlich der Rotordrehzahl, dem Anfahren und Ausschalten. Die Schutzfunktion verhindert riskante Betriebs-zustände wie das Überdrehen, Generatorüberlast und auch übermäßige Vibrationen.

BlitzschutzanlagenDiese Anlage schützt die elektrischen Turbinenkomponenten vor Schäden durch Blitzeinschläge in die Turbine.

Azimut- und PitchsystemeDas Azimutsystem richtet die Turbine durch Drehen der Trieb-werksgondel in die gewünschte Richtung aus. Es verwendet Motoren und Getriebe für die Rotation, sowie Bremssysteme zur Beibehaltung der gewünschten Ausrichtung. Das Pitch-system steuert die Ausrichtung der Turbinenblätter in Abhän-gigkeit vom Wind.

Elektrische Schutzsysteme und TrennvorrichtungenDas Schutzsystem stellt sicher, dass die elektrischen Systeme der Turbine gegen Fehlzustände geschützt sind. Es isoliert solche Fehlfunktionen gegenüber den anderen elektrischen Komponenten. Die elektrische Trennvorrichtung dient zur sicheren Trennung des elektrischen Turbinensystems vom Netz, um sichere Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten im Turbineninneren durchführen zu können.

Hydrauliksysteme und KühlanlagenDiese Anlagen sorgen für den Durchfluss von Flüssigkeiten und Luft, die in der Turbine benötigt werden. Dabei kann es sich um Flüssig-Kühlsysteme, Wärmetauscheranlagen oder Bremssysteme handeln.

HilfsaggregateHilfsaggregate sind alle anderen Anlagen oder Untersysteme innerhalb der Turbine, die nicht zu den oben genannten Kom-ponenten gehören..


Konzepte für elektrische Turbinenantriebsaggregate

Aktuelle KonzepteBei heutigen Windenergieanlagen werden im Wesentlichen zwei Konzepte für elektrische Antriebsaggregate verwendet: das Konzept mit doppelt gespeistem Asynchrongenerator und das Konzept mit Vollumrichter. Der Hauptunterschied zwischen diesen Konzepten liegt in der Art und Größe des eingesetzten Generators und dem Funktions-prinzip des Umrichters. Das Vollumrichter-Konzept kann in drei Typen für unterschiedliche Drehzahlbereiche unterteilt werden. ABB produziert Produkte für alle drei Konzepte.

Vollumrichterkonzepte weisen wachsenden Marktanteil auf Die Marktanteile der Konzepte mit Vollumrichtern nehmen rasch zu, u.a. durch die Gride Code-Konformität und eine optimierte Energieerzeugung bei langsameren Windgeschwin-digkeiten.

BewertungskriterienDie verschiedenen Antriebskonzepte führen zu unterschied-lichen Turbinengewichten, Größen und Wartungsanforderun-gen. Das elektrische Antriebskonzept muss unter Abwägen aller Turbinenkenndaten mit den notwendigen Zertifizierungen und den Grid-Code-Spezifikationen sorgfältig ausgewählt werden.

Partner für die technische KonstruktionSobald das Antriebskonzept festgelegt ist, stehen ABB-Inge-nieure für die Kooperation mit dem Hersteller bereit, um den Einsatz von ABB-Produkten zu diskutieren und diese in die technischen Turbinenpläne, Spezifikationen und Werkszeich-nungen zu integrieren. Turbinenhersteller profitieren von der Erfahrung von ABB und erzielen auf diese Weise Kostener-sparnisse und Effizienzsteigerungen.

Der folgende Abschnitt liefert einen detaillierten Überblick über die einzelnen elektrischen Antriebskonzepte, die Hersteller im Rahmen ihrer Konstruktionsplanung einsetzen können.

Pitch-antriebRotorlager

Windturbinen-steuerung

Umrichtersteuerung

Windturbinenumrichter

Netz-transformator

Mittelspannungs- schaltanlage

Generator- seite

Netzseite

Bremse

Getriebe

Schleifring-generator

(bis zu 2000 U/min)

Umrichter-schaltschütz

Schaltanlage

Stator- schaltschütz

Stator- schutzschalter


Konzepte für elektrische AntriebsaggregateDoppelt gespeist

Dieses Konzept verwendet einen Asynchron-Generator, bei dem die Rotorwicklung unter Einsatz von Schleifringen und Bürsten an einen kleinen Umrichter angeschlossen ist. Der Generator wird zu zwei Dritteln über den Nennstrom des direkt angeschlossenen Stators und zu einem Drittel vom Rotor gespeist. Der Umrichter dient zur Steuerung der Gene-ratordrehzahl und des Leistungsfaktors. Das hat einen brei-teren Drehzahlbereich für die Stromerzeugung zur Folge und bietet die Möglichkeit, Blindleistung zur Stützung des Netzes einzuspeisen.

Vorteile gegenüber Turbinen mit konstanter Drehzahl: − Ermöglicht den Betrieb bei unterschiedlichen Drehzahlen

für eine erhöhte Strom-Produktion − Verwendung eines kleinen Umrichters der für ein Drittel

des Nennstroms ausgelegt ist − Liefert Blindleistung ins Netz − Hoher Gesamtanlagen-Wirkungsgrad − Technische und wirtschaftliche Lösung zur Erzielung

der Grid-Code-Compliance dar.


Generator-seite

Netzseite

UmrichtersteuerungIntegriertes

Getriebe- oder Modulsystem

Netz-transformator

Mittelspannungs-schaltanlage


Pitch-antrieb

Bremse

Generator

Rotor-lager

DC


Konzepte für elektrische AntriebsaggregateVollumrichter

Beim Vollumrichter fließt die gesamte erzeugte Energie durch den Umrichter ins Netz. Es kommen Synchron- (Permanent-magnet-) bzw. Asynchron-Generatoren zum Einsatz. Der Umrichter gibt das Drehmoment und die Drehzahl für den Generator vor. Es gibt drei wichtige Vollumrichterkonzepte, bei denen unterschiedliche Getriebe- und Generatorlösungen zum Einsatz kommen: für hohe, mittlere und niedrige Dreh-zahlen.

Vorteile gegenüber doppelt gespeisten Konzepten: − Entkoppelt den Generator vom Netz − Reduziert mechanische Stöße auf die Turbine bei

Netzfehlern − Erhöhte Grid-Code-Konformität − Größt möglicher Volldrehzahlbereich − Erhöhter Jahresenergieertrag − Volle Blindleistungsproduktion − Volle Energiesteuerung

Bremse

PM-Generator (bis zu 500 U/min)

Rotorlager


Bremse

Rotorlager

Bremse

Getriebe

SCIM oder PM-Generator

(bsi zu 2000 U/min)


Für Anlagen mit hoher Drehzahl Das schnell drehende Vollumrichter-Konzept ist mechanisch ähnlich dem Doppel-Einspeisungskonzept aufgebaut, wobei ein normales dreistufiges Getriebe und ein schnell drehender Permanentmagnet-Generator (bis zu 2000 U/min) eingesetzt werden. Asynchrongeneratoren finden ebenfalls Verwendung.

Vorteile: − Geringstes Generatorgewicht und kleinste Abmessungen − kann zum Nachrüsten bestehender Doppeleinspeise-

konzepte verwendet werden.

Für Anlagen mit mittlerer Drehzahl Bei einem Vollumrichter-Konzept mit mittlerer Drehzahl wird entweder ein ein- oder zweistufiges Getriebe mit einem kom-pakten Permanentmagnet-Generator mit mittlerer Drehzahl (bis zu 500 U/min) verwendet.

Vorteile: − Geringere Drehzahlen senken den mechanischen Verschleiß − geringes Gewicht und Größe

Für Anlagen mit niedriger DrehzahlDas auch als getriebeloser Direktantrieb bekannte Konzept,setzt einen langsam drehenden Generator mit großem Durch-messer ein (bis zu 30 U/min). Normalerweise werden Perma-nentmagnet- bzw. getrennt erregte Synchron-Generatoren verwendet.

Vorteile: − kein Getriebe

Konzepte für elektrische AntriebsaggregateVollumrichter



Antriebslösungen von ABBFür doppelt gespeiste Anlagen

Dieses Angebot umfasst Schleifringgeneratoren, Umrich-ter, Haupttrennschalter und Schaltschütze sowohl für Onshore-, als auch Offshore-Windenergieanlagen und stellt für Turbinenhersteller eine bewährte Lösung dar.

Doppelt gespeiste GeneratorenDieses Konzept ermöglicht die kontinuierliche Erzeugung von Blindleistung und verfügt über einen hohen Wirkungsgrad für eine maximale Stromproduktion bei geringen Betriebskosten über die gesamte Standzeit.

Das robuste Rotorendesign verwendet einen Kohlenfaser-Trägerring, der gegen plötzliches, unkontrolliertes Überdrehen unempfindlich ist. Dank der verstärkten Rotorisolierung kann eine breite Bandbreite an Umrichtern eingesetzt werden. Ein niedriger Gesamtklirrfaktor (THD), liefert eine hohe Strom-qualität.

ABB blickt auf über 50 Jahre Erfahrung bei der Auslegung zu-verlässiger Schleifringgruppen zurück, die auch in anspruchs-vollen Windenergieanlagen ihre Anwendung finden. Der optimierte Kühlungsluftstrom und der Einsatz der richtigen Bürstenwerkstoffe sowie unser Fachwissen garantieren einen zuverlässigen Betrieb. Unsere Hochspannungs-Isolationstech-nologie, die geringe Größe und eine flexible Modulkonstruktion zur einfacheren Integration in unterschiedliche Turbinenanord-nungen sind bei doppelt gespeisten Generatoren von ABB Standard.

− bis zu 5 MW − 690 bis 12.000 V − 2,5 kV Rotorisolierung − Stromfaktor 0,9 induktiv – 1 ... 0,9 kapazitiv − Betriebsdrehzahlbereich zwischen 700 und 2000 U/min − Maximale Überdrehzahl bis zu 3000 U/min − Luft- oder Wasserkühlung

Doppelt gespeiste Windkraftturbinen-UmrichterDie doppelt gespeisten Umrichter von ABB synchronisieren den Generator auf das Netz. Sie liefern eine dynamische Wirk- und Blindleistung, Durchfahren bei Netzstörungen (Fault Ride-Through) und überstehen auch eine Unterspannungssituation ohne Trennung vom Netz. Die direkte Drehzahlsteuerung liefert die Drehzahl- und Drehmomentreferenz für den Genera-tor und überwacht das Generatordrehmoment 40.000 Mal in der Sekunde. Flüssigkeitsgekühlte Modelle bieten vollständig verkapselte Gehäuse, um einen verstärkten Schutz gegen raue Umgebungsbedingungen wie Staub, Salz, Sand und hohe Feuchtigkeit zu gewährleisten.

− 0,85 bis 3,8 MW − Direkte Drehzahlsteuerung (DTC) für die

Generatorsteuerung − Wirk- und Blindleistungssteuerung − Grid-Code-Unterstützung − IGBT-Energiemodule mit integrierten Gleichstrom-

kondensatoren und Steuerungselektronik − sehr niedriger Gesamtklirrfaktor (THD) − Luft- oder Flüssigkeitskühlung − vollverkapselte Gehäuse bei flüssiggekühlten Modellen

Pitch-antriebRotorlager


Umrichtersteuerung


Netz-transformator


Generator- seite

Netzseite

Bremse

Getriebe

Schleifring-generator

(bis zu 2000 U/min)

Umrichter-schaltschütz

Schaltanlage

Stator-schaltschütz

Stator-schutzschalter


Koordinierte Schutzschalter- und SchützlösungenSowohl Netzstörungen, als auch der normale Turbinenbetrieb führen zu häufigem Schließen und Trennen des Turbinen-stromkreises. Diese wiederholten Schaltvorgänge können Überspannungen verursachen und damit zu Abschaltungen führen, durch die sich die Energieausbeute reduziert. Die ABB-Lösung sieht eine koordinierte Schutzschalter-/Schütz-lösung vor, bei der Leistungsschalter und Schütze die Schalt-vorgänge regeln.

Spezifisches Überspannungsschutzkonzept Windturbinen sind einem hohen Risiko durch Blitzeinschläge ausgesetzt. Dies macht einen übergreifenden Überspan-nungsschutz, einschließlich Generator, Umrichter, Schütze und Leistungsschalter notwenig. Mit den von ABB entwick-elten Schutzlösungen werden Ausfälle der Anlage vermieden und somit die Wirtschaftlichkeit erhöht.

ABB ServiceleistungenDie Durchführung der Serviceleistungen von ABB für Genera-toren und Umrichter, wie vorbeugende Wartungsmaßnahmen, verlängert die Lebensdauer des Produkts, trägt zur Sicherung einer kontinuierlichen, optimierten Stromproduktion bei und senkt die Turbinenausfallzeit. Diese Serviceleistungen ein-schließlich Ersatzteilmanagement, Vor-Ort-Service, Wartung und Schulung stehen weltweit zur Verfügung und unterstützen Turbinenhersteller bei der Planung und Konstruktion und den Betreiber während der gesamten Turbinenstandzeit. ABB-Ser-viceverträge werden genau auf die Bedürfnisse der Hersteller und Betreiber zugeschnitten.

Globale ProdukteABB-Produkte einschließlich der Generatoren und Umrichter sind globale Produkte, die lokal nach einheitlichen Qualitäts-standards hergestellt werden. So ist sichergestellt, dass quali-tativ hochwertige Produkte in großer Stückzahl zur Verfügung stehen.


Antriebslösungen von ABBFür Vollumrichteranlagen mit hoher Drehzahl

Das Angebot im Bereich Vollumrichteranlagen mit hoher Drehzahl umfasst Permanentmagnet- und Asynchron-generatoren sowie Vollumrichter für Onshore- wie Off-shore-Turbinen. Generator, Statorschütz und Leistungs-schalter vervollständigen die Antriebsaggregatereihe.

Permanentmagnet-GeneratorenDie bewährte Hochspannungsisolationstechnologie von ABB und das Vakuum-Druckimpregnierverfahren maximieren die Betriebslaufzeit und gewährleisten eine hohe Spontanüber-lastkapazität. ABB-Generatoren liefern in allen Drehzahlbe-reichen maximale Effizienz, insbesondere bei niedrigen Wind-geschwindigkeiten, dank robuster Auslegung mit niedrigem Wartungsbedarf.

Das umfassende Fachwissen und die fundierte Erfahrung im Bereich Permanentmagnet-Generatoren von ABB ge-währleisten:

− eine spezifische Magnetschaltkreisgestaltung, jeweils für niedrige, mittlere oder hohe Drehzahl

− die Auswahl der richtigen Neodym-Magnet-Eigenschaften − die korrekte Dimensionierung und niedrige Betriebs-

temperatur verhindert die Entmagnetisierung, auch in Fehlersituationen

− Zuverlässige Befestigung der Magnete − Fachwissen für die Serienproduktion von Konzepten mit

integrierten Hochleistungsmagneten

Generatoren mit hoher Drehzahl Permanentmagnet-Generatoren liefern Hochleistung bei kleinsten Abmessungen mit höchstmöglichem Wirkungsgrad über den gesamten Drehzahlbereich. Auch Asynchrongenera-toren können für diese hohen Geschwindigkeiten ebenfalls eingesetzt werden.

− 1 bis 6 MW − 690 bis 3300 V − Typische Nenndrehzahl von 1000 bis 2000 U/min − Bewährte ermüdungsresistente Magnetbefestigung

WindturbinenumrichterVollumrichter isolieren den Generator gegenüber dem Netz und ermöglichen das Durchfahren bei Netzfehlern und bei Un-terspannung, sowie eine dynamische und flexible Grid-Code-Unterstützung einschließlich Wirk- und Blindleistungssteue-rung. ABB bietet eine Auswahl an Windturbinenumrichtern sowohl im Niederspannungs-, als auch Mittelspannungsbe-reich. Die Umrichter überwachen und geben die Dreh-moment- und Drehzahlreferenz vor und schützen vor plötz-lichen Stößen, die durch Netzstörungen verursacht werden.

Niederspannungs-VollumrichterDie direkte Drehzahlsteuerung von ABB (DTC) überwacht das Drehmoment des Generators 40.000 Mal pro Sekunde und ermöglicht so die effizienteste Generatorsteuerung, welche die Grundlage für die Grid-Code-Compliance und das Durch-fahren von Netzstörungen ist. Die Flüssigkühlung ermöglicht ein vollständiges Verschließen des Gehäuses ohne jegliche Öffnung, so dass keine salzige, sandige oder staubige Umge-bungsluft eindringen kann. Umrichter über 2 MW bieten eine Gestaltungsoption zwecks Einsatz parallel geschalteter Um-richter für erhöhte Effizienz und optimierte Turbineninstallation.

− 0,8 bis 6 MW − flüssiggekühlte, vollständig verkapselte Gehäuse − luftgekühltes Modell bis 1 MW − Netzseitiges Schütz oder Leistungsschalter für sicheres

Schließen und Trennen − IGBT Leistungsmodule mit integrierten DC-Kondensatoren

und Steuerungselektronik

Asynchron-Generator


Generator- seite

Netzseite

Umrichtersteuerung

DC

Netz-transformator


Winsturbinen-steuerung

Pitch-antrieb

Bremse

Rotorlager

Getriebe


− Reduziert Drehzahlschwankungen durch aktive Antriebsdämpfung

− sehr geringer Gesamtklirrfaktor (THD)

Mittelspannungs-VollumrichterDie für größere Turbinen ausgelegten Mittelspannungs-Vollumrichter verwenden die IGCT-Halbleitertechnik, die die Teileanzahl reduzieren und zu sehr geringen Umrichtverlusten führen. Die Umrichter sind für die Montage in der Turmbasis ausgelegt und ermöglichen so eine kostengünstige und ef-fiziente Kabelverlegung bis zum Generator. Die Umrichter gewährleisten das Durchfahren von Netzstörungen und die Grid-Code-Compliance.

− 2,5 bis 10 MW − 3,3 kV, 4-Quadranten-, 3-Ebenen-Technologie − flüssiggekühlte Leistungsmodule − IGCT-Technologie − Steueralgorithmus für die harmonische Dämpfung − Hohe Effizienz − Integriertes Kühlaggregat − Integrierter Generatorschutzschalter − Kleinere und leichtere Kabel − Installation in der Turmbasis − Rotorpositionierung − Motorisierter Generatortestlauf

Koordinierte Schutzschalter- und SchützlösungenSowohl Netzstörungen, als auch der normale Turbinenbetrieb führen zum häufigen Schließen und Trennen des Turbinen-stromkreises. Der Einsatz einer koordinierten Schutzschal-ter- und Schützanordnung hilft, die Stromproduktion über die gesamte Turbinenstandzeit zu maximieren.

Spezifische Überspannungsschutzkonzepte Windturbinen sind einem hohen Risiko durch Blitzeinschläge ausgesetzt. Dies macht einen übergreifenden Überspan-nungsschutz , einschließlich Generator, Umrichter, Schütze und Leistungsschalter notwenig. Mit den von ABB entwickel-ten Schutzlösungen werden Ausfälle der Anlage vermieden und somit die Wirtschaftlichkeit erhöht.




Antriebslösungen von ABBFür Vollumrichteranlagen im mittleren Drehzahlbereich

Das Angebot von ABB im Bereich Vollumrichteranlagen mit mittlerer Drehzahl umfasst Dauermagnetgeneratoren und Vollumrichter für Onshore- und Offshore-Turbinen. Generator, Statorschütz und Leistungsschalter vervoll-ständigen die Antriebsaggregatereihe.

ABB Permanentmagnet-GeneratorenDie bewährte Hochspannungsisolationstechnologie von ABB und das Vakuum-Druckimpregnierverfahren maximieren die Betriebslaufzeit und gewährleisten eine hohe Spontanüber-lastkapazität. ABB-Generatoren liefern in allen Drehzahlbe-reichen maximale Effizienz, insbesondere bei niedrigen Wind-geschwindigkeiten, dank robuster Auslegung mit niedrigem Wartungsbedarf.


− eine spezifische Magnetschaltkreisgestaltung, jeweils für niedrige, mittlere oder hohe Drehzahl.

− die Auswahl der richtigen Neodym-Magnet-Eigenschaften. − die korrekte Dimensionierung und niedrige Betriebstempe-

ratur verhindert die Entmagnetisierung, auch in Fehler-situationen

− Zuverlässige Befestigung der Magnete. − Fachwissen über die Serienproduktion von Konzepten mit


Generatoren für den mittleren DrehzahlbereichDiese Generatoren sind direkt im Getriebe integriert und bie-ten dadurch eine kompakter Anordnung bei höchster Effizienz über den gesamten Drehzahlbereich. Eine Anordnung mit se-paratem Modul steht auch zur Verfügung.

− 1 bis 6 MW − Typische Nenndrehzahl von 120 bis 450 U/min − 690 bis 3300 V

WindturbinenumrichterVollumrichter isolieren den Generator gegenüber dem Netz und ermöglichen das Durchfahren bei Netzfehlern, Durch-fahren bei Unterspannung , sowie eine dynamische und flexible Grid-Code-Unterstützung einschließlich Wirk- und Blindleistungssteuerung. ABB bietet eine Auswahl an Wind-turbinenumrichtern sowohl im Niederspannungs-, als auch Mittelspannungsbereich. Die Umrichter überwachen und ge-ben die Drehmoment- und Drehzahlreferenz vor und schützen vor plötzlichen Stößen, die durch Netzstörungen verursacht werden.

Niederspannungs-VollumrichterDie direkte Drehzahlsteuerung von ABB (DTC) überwacht das Drehmoment des Generators 40.000 Mal pro Sekunde und ermöglicht so die effizienteste Generatorsteuerung, welche die Grundlage für die Grid-Code-Compliance und das Durch-fahren von Netzstörungen ist. Die Flüssigkühlung ermöglicht ein vollständiges Verschließen des Gehäuses ohne jegliche Öffnung, so dass keine salzige, sandige oder staubige Umge-bungsluft eindringen kann. Umrichter über 2 MW bieten eine Gestaltungsoption zwecks Einsatz parallel geschalteter unter-geordneter Umrichter für erhöhte Effizienz und optimierte Tur-bineninstallation.

− 0,8 bis 6 MW − flüssiggekühlte, vollständig verkapselte Gehäuse − luftgekühltes Modell bis 1 MW − Netzseitiger Schütz oder Leistungsschalter für sicheres


und Steuerungselektronik − Reduziert Drehzahlschwankungen durch aktive

Antriebsdämpfung − sehr geringer Gesamtklirrfaktor (THD) − Installation an der Turmbasis oder in der Gondel


Generator- seite

Netzseite

UmrichtersteuerungIntegriertes

Getriebe- oderModulsystem

Netz- transformator



Pitch-antrieb

Bremse


Rotorlager

DC


Mittelspannungs-VollumrichterDie für größere Turbinen ausgelegten Mittelspannungs-Voll-umrichter verwenden die IGCT-Halbleitertechnik, die die Teile-anzahl reduziert und zu sehr geringen Umrichtverlusten führt. Die Umrichter sind für die Montage in der Turmbasis ausge-legt. Sie gewährleisten das Durchfahren von Netzstörungen und die Grid-Code-Compliance.


Koordinierte Schutzschalter- und SchützlösungenSowohl Netzstörungen, als auch der normale Turbinenbetrieb führen zum häufigen Schließen und Trennen des Turbinen-stromkreises. Der Einsatz einer koordinierten Leistungsschal-ter- und Schützanordnung hilft, die Stromproduktion über die gesamte Turbinenstandzeit zu maximieren.

Spezifische ÜberspannungskonzeptWindturbinen sind einem hohen Risiko durch Blitzeinschläge ausgesetzt. Dies macht einen übergreifenden Überspan-nungsschutz , einschließlich Generator, Umrichter, Schütze und Leistungsschalter notwenig. Mit den von ABB entwickel-ten Schutzlösungen werden Ausfälle der Anlage vermieden und somit die Wirtschaftlichkeit erhöht.

ABB ServiceleistungenDie Durchführung der Serviceleistungen von ABB für Genera-toren und Umrichter, wie vorbeugende Wartungsmaßnahmen, verlängert die Lebensdauer des Produkts, trägt zur Sicherung einer kontinuierlichen, optimierten Stromproduktion bei und senkt die Turbinenausfallzeit. Diese Serviceleistungen ein-schließlich Ersatzteilmanagement, Vor-Ort-Service, Wartung und Schulung stehen weltweit zur Verfügung und unterstützen Turbinenhersteller bei der Planung und Konstruktion und den Betreiber während der gesamten Turbinenstandzeit. ABB-Ser-viceverträge werden genau auf die Bedürfnisse der Hersteller und Betreiber zugeschnitten..



Antriebslösungen von ABBFür Vollumrichter im unteren Drehzahlbereich

Das Angebot von ABB im Bereich Vollumrichteranlagen mit niedriger Drehzahl umfasst Permanentmagnet-Generatoren und Vollumrichter für Onshore- und Offshore-Turbinen. Generator, Statorschütz und Leistungsschalter vervollständigen die Antriebsaggregatereihe.

ABB Permanentmagnet-GeneratorenDie bewährte Hochspannungsisolationstechnologie von ABB und das Vakuum-Druckimpregnierverfahren maximieren die Betriebslaufzeit und gewährleisten eine hohe Spontanüber-lastkapazität. ABB-Generatoren liefern in allen Drehzahlbe-reichen maximale Effizienz, insbesondere bei niedrigen Wind-geschwindigkeiten, dank robuster Auslegung mit niedrigem Wartungsbedarf.


− eine spezifische Magnetschaltkreisgestaltung, jeweils für niedrige, mittlere oder hohe Drehzahl.

− die Auswahl der richtigen Neodym-Magnet-Eigenschaften. − die korrekte Dimensionierung und niedrige Betriebstempe-

ratur verhindert die Entmagnetisierung, auch in Fehler-situationen

− Zuverlässige Befestigung der Magnete − Fachwissen für die Serienproduktion Konzepten mit


Generatoren für den unteren DrehzahlbereichDiese bilden eine Einheit mit der Windturbine mit innen- oder außenliegenden Rotoren. Sie ermöglichen das kleinste Design mit dem höchsten Wirkungsgrad über den gesamten Dreh-zahlbereich.

− 1,5 bis 3 MW, höhere Leistungen sind verfügbar − Typische Nenndrehzahlen zwischen 14 und 30 U/min − 690 bis 3300 V

WindturbinenumrichterVollumrichter isolieren den Generator gegenüber dem Netz und ermöglichen das Durchfahren bei Netzfehlern, Durchfahren bei Unterspannung , sowie eine dynamische und flexible Grid-Code-Unterstützung einschließlich Wirk- und Blindleistungs-steuerung. ABB bietet eine Auswahl an Windturbinenumrichtern sowohl im Niederspannungs-, als auch Mittelspannungsbe-reich. Die Umrichter überwachen und geben die Drehmoment- und Drehzahlreferenz vor und schützen vor plötzlichen Stößen, die durch Netzstörungen verursacht werden.

Niederspannungs-VollumrichterDie direkte Drehzahlsteuerung von ABB (DTC) überwacht das Drehmoment des Generators 40.000 Mal pro Sekunde und ermöglicht so die effizienteste Generatorsteuerung, was die Grundlage für die Grid-Code-Compliance und das Durchfahren von Netzstörungen ist. Die Flüssigkühlung ermöglicht ein voll-ständiges Verschließen des Gehäuses ohne jegliche Öffnung, so dass keine salzige, sandige oder staubige Umgebungsluft eindringen kann. Umrichter über 2 MW bieten eine Gestal-tungsoption zwecks Einsatz parallel geschalteter Umrichter für erhöhte Effizienz und optimierte Turbineninstallation.

− 0,8 bis 6 MW − flüssiggekühlte, vollständig verkapselte Gehäuse − luftgekühltes Modell bis zu 1 MW − Netzseitiges Schütz oder Leistungsschalter für sicheres


und Steuerungselektronik − Reduziert Drehzahlschwankungen durch aktive

Antriebsdämpfung − sehr geringer Gesamtklirrfaktor (THD) − Rotorpositionierung − Motorisierter Generator-Testlauf − Montage in der Turmbasis oder in der Gondel

PM-Generator (bis 30 U/min)


Generator- seite

Netzseite

Umrichtersteuerung

Netz- transformator



Pitch-antrieb

Bremse

DC


Mittelspannungs-VollumrichterDie für größere Turbinen ausgelegten Mittelspannungs-Vollumrichter verwenden die IGCT-Halbleitertechnik, die die Teileanzahl reduziert und zu sehr geringen Umrichtverlusten führt. Die Umrichter sind für die Montage in der Turmbasis ausgelegt und ermöglichen so eine kostengünstige und effi-ziente Kabelverlegung bis zum Generator. Die Umrichter ge-währleisten das Durchfahren von Netzstörungen und die Grid-Code-Compliance.


Koordinierte Schutzschalter- und SchützlösungenSowohl Netzstörungen, als auch der normale Turbinenbetrieb führen zum häufigen Schließen und Trennen des Turbinenstrom-kreises. Der Einsatz einer koordinierten Schutzschalter- und Schützanordnung hilft die Stromproduktion über die gesamte Turbinenstandzeit zu maximieren.

Spezifisches ÜberspannungsschutzkonzeptWindturbinen sind einem hohen Risiko durch Blitzeinschläge ausgesetzt. Dies macht einen übergreifenden Überspan-nungsschutz, einschließlich Generator, Umrichter, Schütze und Schutzschalter notwenig. Mit den von ABB entwickelten Schutzlösungen werden Ausfälle der Anlage vermieden und somit die Wirtschaftlichkeit erhöht.




SchaltanlagenGasisolierte Mittelspannungsschaltanlagen von ABB bieten kompakte Lösungen für alle Windparkanwendungen. Sie gewährleisten einen hochwertigen Schutz von Windenergiean-lagen auch unter schwierigen Betriebsbedingungen. Sie ver-fügen sowohl über die IEC-, als auch die chinesische GB-Zu-lassung. Zur Produktfamilie gehören unter anderem SafeWind und ZX1.2-offshore. Das kompakte Design der Anlagen bis 36kV ermöglicht den Einbau in den verschiedensten Einsatz-bereichen. Dank des modularen Aufbaus sind die Anlagen in einer Vielzahl von Konfigurationen erhältlich.

− Lösungen für 12 kV, 24 kV, 36 kV und 40.5 kV − Für Onshore- und Offshore-Windkraftanlagen geeignet − Innenkonusstecksysteme für schwere Seekabel-

anwendungen − Außenkonus für Turmlösungen oder Onshore-

Anwendungen − Fernsteuerbare Leistungsschalterlösungen für mehrfache

Fehlerstromunterbrechungen − Schalten und schützen über Lasttrenner-Sicherungs-

kombinationen − Anlagen mit höchstem Personenschutz − Hochspannungsteil hermetisch abgeschlossen und frei

von Umwelteinflüssen

Netzanbindung von Windenergieanlagen

Mittelspannungsprodukte ermöglichen die Übertragung der erzeugten Energie von der Turbine an das Sammelnetz des Windparks. Transformator und Schaltanlage der WEA sind die Hauptkomponenten dieses Systems.

TransformatorenABB Transformatoren haben ein kompaktes Design, so dass der Transformator zerlegungsfrei über den Turmzugang mon-tiert werden kann. Sie können unter schwierigen Umgebungs-bedingungen, wie starke Vibrationen, salzhaltiger Nieder-schlag (E3 für Offshore Anwendungen), Sand, Staub und einer relativen Luftfeuchtigkeit von über 95% betrieben wer-den.

− Gießharztransformatoren bis zu 72,5 kV und 60 MVA − Flüssigkeitsgefüllte Transformatoren bis 72,5 kV und

40 MVA − Verschiedene Kühlsystemlösungen − Isolierstoffklasse bis 180 °C bei Gießharztransformatoren − Optionen mit organischer Flüssigkühlung − Für Onshore- und Offshore-Windenergieanlagen geeignet.



Produkte für Turbinensteuerung und -schutz

Das Steuerungs- und -schutzsystem stellt sicher, dass der Betrieb der WEA innerhalb der definierten Werte abläuft. Die speicherprogrammierbare Steuerung wird für die gesamte Turbinensteuerungslogik eingesetzt.

SPS-SteuerungDie skalierbare Steuerung AC500 ist einfach zu installieren und komfortabel zu programmieren. Sie dient zur Einstellung der Referenzdrehzahlen, Turbinenausrichtung zum Wind und zum Hoch- und Herunterfahren der Turbinen.

− skalierbare an die Anforderung angepasste Konfiguration − Programmierung gemäß internationaler Standards

(IEC 61131) − Vielfache Kommunikationsoptionen (Feldbus) − Flexibel konfigurierbare Ein / Ausgänge − Modularer Aufbau − extrem kurze Zykluszeiten

Elektronische Produkte und RelaisABB bietet die größte Auswahl an elektronischen Produkten und Relais innerhalb einer Produktfamilie, einschließlich Zeit, Mess- und Überwachungsrelais, Signalkonvertern, Befehls- und Melderelais, Optokopplern, Netzgeräten und Sicherheits-lösungen. Der Niedrigtemperatur-Signalkonverter von ABB ist der einzige mit einem Niedrigtemperaturnennwert von -40 °C.

Windturbinensteuerung unter Einsatz einer AC500 PLC-Steuerung von ABB

Gondel

Turm

Schalter

PROFINET

PROFINET

CANopen

Ethernet

Neigungssteuerung

Op

tisch

e Ve

rbin

dun

g

Schalter

Ethernet

Ethernet

Lokales

Netzwerk

Ethernet

PROFINET

Umrichterz.B. seriell


Motorsteuerung und -schutzABB bietet mit seinen Produkten sichere und zuverlässige Lösungen für alle Antriebsanwendungen. Diese ermöglichen unterschiedliche Starterverfahren, sowie koordinierte Lösun-gen zum Schutz und zur Steuerung von Antriebsaggregaten.

Die Produkte umfassen AC- und DC-Antriebe, Softstarter, Schütze, Motorschutzschalter, Hochleistungs-Sicherungs-automaten / Kurzschlussstrombegrenzer, Temperaturüber-wachungsrelais und Überlastrelais. Darüber hinaus können Motorenanlasser in das SMISSLINE Einstecksystem integriert werden, um den Platzbedarf, die Verdrahtungskomplexität und Montagezeit zu reduzieren.

PositionsschalterABB Positionsschalter werden als Teil der Turbinensteue-rungsanlage u.a. zur Überwachung und zum Schutz vor über-mäßigen Vibrationen eingesetzt. Werden die Grenzwerte der Vibration überschritten kommt es über die AC500 zur Akti-vierung der Turbinenschutzsteuerung.

Drucktaster, Schalter und KontrollleuchtenDrucktaster, Schalter und Kontrollleuchten aus der Angebots-palette von ABB werden für die Steuerung der Turbine und visuelle Anzeigen eingesetzt.

Produkte für DIN-Schienen-MontageABB hat eine breite Palette an Produkten zur Hutschienen-Montage. Diese umfasst Sicherungsautomaten, Fehler-strom-Schutzgeräte, Überspannungs-Schutzgeräte, Schütze, Befehls- und Meldegeräte, Zeitrelais und Energiezähler. Die Produkte sind für unterschiedliche Leistungs- und Span- nungsnennwerte erhältlich.

KlemmenABB Klemmen werden bei elektrischen Schalttafeln und Bau-gruppen im Turbineninneren verwendet. Sie liefern den An-schlusspunkt für Anlagen, bei denen zwischen Anlagenkompo-nenten ein Punkt-zu-Punkt-Anschluss zum Einsatz kommt.

SchaltnetzteileSchaltnetzteile sind aus der modernen Energie- und Automa-tisierungstechnik nicht mehr wegzudenken. Sie verfügen über Leistungsreserven bis zu 50 % und einen Wirkungsgrad bis zu 89 %. Sie sind für einen großen Bereich an DC-Ausgangs- und AC- oder DC-Speisespannungen erhältlich.


Produkte für Azimut- und Pitchsysteme

Die Azimut- und Pitchsysteme dienen zur mechanischen Bewegung der Turbinengondel und Rotorblätter. Dabei wird die Gondel in den Wind gedreht und die Ausrichtung der Rotorblätter zum Wind eingestellt.

SPS-SteuerungDie skalierbare Steuerung AC500 ist die Hauptkomponente der Azimut- und Pitchsysteme in Windturbinensteuerungen. Sie ist einfach zu installieren und komfortabel zu programmie-ren und verfügt über extrem kurze Zykluszeiten.

Bremsmotoren für die Azimut- und PitchsystemeABB Bremsmotoren sind maßgeschneidert, um die Anforde-rungen der Azimutsysteme zu erfüllen und dienen zur Steue-rung der Turbinenausrichtung. Pitchsysteme verwenden Motoren, um die Neigung der Blätter einzustellen.

− Normalerweise 6-polige Motoren − 1,1 bis 4 kW, größere Modelle verfügbar

AzimutsystemeABB Antriebe werden entweder einzeln oder als Teil einer Master-Follow Lösung für den Stellwinkel der Gondel einge-setzt. Die Antriebe sind an die SPS-Steuerung der Turbine angeschlossen. Der Einsatz von Antrieben zur Steuerung der Azimutsmotoren reduziert die mechanische Beanspruchung und übermäßige Vibrationen während der Bewegung.

Hochleistungs-Sicherungsautomaten/KurzschlussstrombegrenzerDer WT63 und S800S-SCL-SR arbeiten selektiv und finden für den zuverlässigen Motorschutz bis 690 V Anwendung. Sie bieten einen geringen Platzbedarf, wenn sie als strombe-grenzendes Schaltgerät für mehrere Motorabgänge eingesetzt werden.

SoftstarterSoftstarter von ABB senken die mechanische Belastung, die durch das Anfahren der Azimut- und Pitchantriebe entsteht. Sie reduzieren die anfahrbedingte anfängliche Stromaufnahme und ermöglichen ein weiches Beschleunigen und Abbremsen des Motors.


Überspannungs-Schutzgeräte

Elektrische Anlagen innerhalb einer Turbine können infolge eines direkten Blitzeinschlags in die Turbine beschädigt werden. Als Schutz vor Schäden und Produktionsausfällen finden Überspannungs-Schutzgeräte innerhalb der ge-samten WEA Verwendung.

Die Geräte aus einer kompletten Reihe von Überspannungs-ableiternschützen die gesamte Anlage zuverlässig vor den Aus-wirkungen von Blitzeinschlägen und Überspannungen.

− elektrische Anlagen von 24 V bis 690 V − gewährleistet Ausrüstungsschutz − Reduziert Ausfallzeiten, auf Grund von Zerstörungen

einzelner Geräte − vermeidet Schäden durch Überspannung und Impuls-

ströme


Elektrische Schutzgeräte

Schutzgeräte dienen zum Schutz der WEA vor elektrizi-tätsbedingten Schäden, durch Fehler oder Störungen in der Anlage. Trennvorrichtungen gewährleisten das sichere Trennen der WEA vom Netz zur Durchführung von Wartung- oder Servicearbeiten .

LichtbogenschutzDas modular aufgebaute Lichtbogenschutzsystem liefert schnellen Schutz für Mittelspannungs-Schaltanlagen, Trans-formatoren und Niederspannungsschalttafeln unter Verwen-dung von optischen Sensoren und optischer Kommunikation. Es entspricht der funktionalen Sicherheitsanforderungsstufe SIL2.

− Funktionale Sicherheitsanforderungsstufe SIL2 − Erhöhte Sicherheit − Volltextanzeige − Bis zu 30 Messfühler können angeschlossen werden − Wand- oder Hutschienenmontage

SicherheitABB Produkte und Lösungen für Turbinensicherheitssysteme beinhalten Regler und Relais für die Anlagensicherheit, wie auch zahlreiche Überwachungs- und Schutzgeräte.

SchützeABB Schütze bieten das modernste auf dem Markt erhältliche Design und liefern eine mit ABB-Leistungsschalterprodukten abgestimmte und getestete Lösung. Die Schütze sind sehr zuverlässig und können mit großen Schwankungen in der Spannungsregelung umgehen. Eine auch bei Unterspannung funktionsfähige Version (LVRT) arbeitet zur Regelung der Steuerspannung mit einer integrierten UPS.

− Hohe Nennströme von bis zu 2.050 A − Version für ein Durchfahren Fehlern der

Versorgungsspannung verfügbar (LVRT) − Modernes kompaktes Design − Einfache Montage, Verdrahtung und Wartung

LeistungsschalterGekapselte Tmax-Leistungsschalter und offene Emax-Leis-tungsschalter sind für Standardwindturbinen und Anwend-ungen ausgelegt. Sie werden zum Schutz des Hauptstrom-kreises und für die Unterverteilung bis zu 6.300 A eingesetzt. Sie stehen gemäß allen wichtigen internationalen Zertifizierun-gen und Standards zur Verfügung, einschließlich IEC 60947, UL 489, UL 1066, GOST and CCC.

Modulares Schutzsystem SMISSLINE und DIN-Schienen-MontageSMISSLINE ist ein System, bei dem die Schutzgeräte direkt auf die Stecksockel mit integrierten Stromschienen aufge-steckt werden. Dadurch reduzieren sich die Kosten in derMontage und die Planung bleibt flexibel. Kommt es zu Erwei- terungen, Änderungen oder Störungen, lassen sich die be-troffenen Stromkreise schnell ergänzen oder auswechseln, ohne den Betrieb unterbrechen zu müssen. SMISSLINE-Vorrichtungen umfassen Netzanschlussklemmen, Sicherungs-automaten, Fehlerstrom-Schutzgeräte, Überspannungs-Schutzgeräte, Lasttrennschalter, Motorschutzschalter,Hilfs- und Signalkontakte.

Für die DIN-Schienen-Montage bietet ABB u.a. Sicherungs-automaten, Fehlerstrom-Schutzgeräte, Überspannungs-Schutzgeräte, Schütze, Überwachungs- und, Zeitrelais und Energiezähler.

IsolationsüberwachungsrelaisWindturbinen sind ungeerdete Anlagen und sowohl das 3-phasige Hauptnetz, als auch das DC-Netz müssen auf Isolationsfehler überwacht werden. Überwachungsrelais von ABB werden zur direkten Messung des Isolationswiderstan-des in ungeerdeten AC- und DC-Leitungsnetzen mit Span-nungspegeln von bis zu 690 VAC und 1000 VDC eingesetzt.


Hydraulik- und Kühlsystemkomponenten

Windenergieanlagen werden durch hydraulische Pump- und Kühlanlagen unterstützt, die eingesetzt werden, um Wärmeverluste aus Aggregaten wie Umrichtern und Generatoren aus der Turbine abzuleiten. ABB-Produkte wie Motoren und Antriebe finden in diesen Systemen Anwendung.

Motorsteuerung und -schutzABB produziert sichere und zuverlässige Produkte und Lö-sungen für alle Motoranwendungen. Diese Lösungen stehen für unterschiedliche Antriebstypen zur Verfügung und ermögli-chen unterschiedliche Starterverfahren, wie auch koordinierte Lösungen für Schutz und Steuerung von Motoren.

Die Produkte umfassen Wechselstrom- und Drehstromantrie-be, Softstarter, Schütze, Motorschutzschalter, Sicherungs-automaten, Temperaturüberwachungs- und Überlastrelais. Darüber hinaus können Motorschutzschalter in das SMISSLINE Stecksystem integriert werden, um Platz zu sparen und die Verdrahtungskomplexität und Montagezeit zu reduzieren. Motoren für PumpanlagenDrehstrommotoren von ABB werden bei hydraulischen Pump-anwendungen in der Turbine eingesetzt. Sie stehen für 2 bis 8 Pole, von 0,06 bis 55 kW für alle üblichen Spannungsbe-reiche zur Verfügung und sind übereinstimmend mit den An-forderungen der Premium-Wirkungsgradklasse IE3 erhältlich.

Motoren für die GeneratorkühlungABB-Motoren werden für den Antrieb des Wärmetauscher- und Belüftungssystems des Generators eingesetzt. Sie sind genau auf die Betriebsbedingungen zugeschnitten, die jeweils individuell für die Installation in der Turbinengondel gelten.

− typischerweise im Bereich von 0,75 bis 7,5 kW − 2, 4, oder 6 polige Motoren − zweistufige Motoren mit 2/4, 4/8 bzw. 4/6 Polen verfügbar

Niederspannungs-AC-Antriebe für Pumpen und LüfterABB hat Antriebe mit integrierten Pumpen- und Lüfterapplika-tionen entwickelt, die darauf ausgelegt sind, die Pump- und Belüftungsleistung und den Wirkungsgrad zu erhöhen. Die Motoren reduzieren auch den mechanischen Verschleiß der Anlagen, indem sie Pump-und Lüfterschutzfunktionen wie einen weich anlaufenden Förder-strom, Vielfach-Pumpen-steuerung, Verhindern des Trockenlaufs und konfigurierbare Einstellungen bei Lüfteranwendungen ermöglichen.

SoftstarterSoftstarter ermöglichen sanfte, schonende Starts und Stopps elektrischer Antriebe. Sie minimieren signifikant die schlagar-tigen mechanischen Spitzenbelastungen beim Ein- und Aus-schalten der Antriebe. Dadurch reduzieren sich der Verschleiß der gesamten Antriebskette sowie die Wartungskosten.

Hochleistungs-Sicherungsautomaten/KurzschlussstrombegrenzerDer WT63 und S800S-SCL-SR arbeiten selektiv und finden für den zuverlässigen Motorschutz bis 690 V Anwendung. Sie bieten einen geringen Platzbedarf, wenn sie als strombe-grenzendes Schaltgerät für mehrere Motorabgänge einge-setzt werden.


Produkte für Hilfssysteme

In einer WEA gibt es zahlreiche kleinere unterstützende Systeme, angefangen von Hebezeugen zum Befördern von Ausrüstung und Bauteilen in die Gondel, bis zu Zirku-lationsgebläsen, der Innenbeleuchtung und elektrischen Anschlüssen. In all diesen Systemen finden Produkte von ABB Anwendung.

Motorsteuerung und -schutzABB produziert sichere und zuverlässige Produkte und Lö-sungen für alle Motoranwendungen. Diese Lösungen stehen für unterschiedliche Antriebstypen zur Verfügung und er-möglichen unterschiedliche Anlassverfahren, wie auch koor-dinierte Lösungen für Schutz und Steuerung von Motoren. Die Produkte umfassen Wechselstrom- und Drehstroman-triebe, Softstarter, Schütze, Motorschutzschalter, Sicher-ungsautomaten, Temperaturüberwachungs- und Überlast-relais. Darüber hinaus können Motorschutzschalter in das SMISSLINE Stecksystem integriert werden, um Platz zu sparen und die Verdrahtungskomplexität und Montagezeit zu reduzieren.

NiederspannungsmotorenABB bietet eine große Auswahl an AC-Motoren, die in Turbi-nen verwendet werden. ABB-Motoren werden in hydrauli-schen Pumpanlagen, Kühlsystemen, bei Winden und Hebe-zeugen, Kompressoren und Belüftungsanlagen eingesetzt.

NiederspannungsantriebeAC-Antriebe dienen zur effizienten und genauen Steuerung von AC-Motoren. Dank der größten Auswahl an Antrieben auf dem Markt und der Unterstützung aller in Turbinen verwen-deten Feldbus-Protokollen, können die Antriebe intelligent in Anlagen integriert werden. Der Einsatz von Antrieben senkt die Anfahrbeanspruchung und ermöglicht eine präzise Steue-rung des Motors. Dies resultiert in einem effizienteren System mit geringerem mechanischem Verschleiß, wodurch sich die Standzeit der Turbine verlängert.

SoftstarterSoftstarter ermöglichen sanfte, schonende Starts und Stopps elektrischer Antriebe. Sie minimieren signifikant die schlagar-tigen mechanischen Spitzenbelastungen beim Ein- und Aus-schalten der Antriebe. Dadurch reduzieren sich der Verschleiß der gesamten Antriebskette sowie die Wartungskosten.

SchaltnetzteileSchaltnetzteile sind aus der modernen Energie- und Automa-tisierungstechnik nicht mehr wegzudenken. Sie verfügen über Leistungsreserven bis zu 50 % und einen Wirkungsgrad bis zu 89 %. Sie sind für einen großen Bereich an DC-Ausgangs- und AC- oder DC-Speisespannungen erhältlich.

Hochleistungs-Sicherungsautomaten/KurzschlussstrombegrenzerDer WT63 und S800S-SCL-SR arbeiten selektiv und finden für den zuverlässigen Motorschutz bis 690 V Anwendung. Sie bieten einen geringen Platzbedarf, wenn sie als strombe-grenzendes Schaltgerät für mehrere Motorabgänge eingesetzt werden.

Drucktaster, Schalter und KontrollleuchtenDrucktaster, Schalter und Kontrollleuchten aus der Angebots-palette von ABB werden für die Steuerung der Turbine und visuelle Anzeigen eingesetzt.

VerteilergehäuseSie sind in einer Vielzahl von Größen erhältlich, von kleinen Modellen für die Wandmontage, bis zu freistehenden Schalt-schränken. Nach Kundenanforderung gestaltete Optionen für Türen, Kabeleingänge, Montagebohrungen und andere Posi-tionen ermöglichen es den Herstellern, optimale Installations-pläne zu entwickeln.

KlemmleistenABB Klemmleisten werden bei elektrischen Schalttafeln und Baugruppen im Turbineninneren verwendet. Sie liefern den Anschlusspunkt für Anlagen, bei denen zwischen Anlagen-komponenten ein Punkt-zu-Punkt-Anschluss zum Einsatz kommt.

Produkte für DIN-Schienen-MontageABB hat eine breite Palette an Produkten zur Hutschienen-Montage. Diese umfasst Sicherungsautomaten, Fehler-strom-Schutzgeräte, Überspannungs-Schutzgeräte, Schütze, Befehls- und Meldegeräte, Zeitrelais und Energiezähler. Die Produkte sind für unterschiedliche Leistungs- und Span-nungsnennwerte erhältlich.



FachwissenGrid-Codes

Wachsende Stromerzeugung fördert die RegulierungDa die installierten Kapazitäten von WEAs zunehmen, steigt auch der Stromanteil an, den sie in das Stromnetz einspeisen. Dies bedeutet, dass sich die Art, wie ein Kraftwerk im Fall eines Netzausfalls auf die Störung reagieren kann, eine signi-fikante Bedeutung für die Stabilität des Übertragungsnetzes hat.

Um diese Bedingungen zu regeln, haben Stromversorgungs-unternehmen regionale Grid-Code-Spezifikationen entwickelt, die auch WEAs erfüllen müssen. Diese Grid-Codes, in denen die Netzfehlerbedingungen und das erforderliche Windturbi-nenverhalten in Reaktion auf diese Bedingungen beschrieben sind, werden zunehmend anspruchsvoller, und variieren von Land zu Land. Der Windturbinenumrichter spielt eine wichtige Rolle, wenn es darum geht, dass eine Windturbine diese Grid-Code-Anforderungen erfüllt, wie auch bei der Einholung der erforderlichen Betriebszulassung.

Fault Ride-Through-LaborEine allgemeine Anforderung für alle Grid-Codes besteht in der Fault Ride-Through-Kapazität, das heißt, dass die WEA und die Turbinen fähig sein müssen, auch bei einem Span-nungsabfall den kontinuierlichen Betrieb aufrecht zu erhalten und wegen vorübergehender Spannungsausfälle keine Tren-nung vom Netz auslösen dürfen.

Um diese Grid-Code-Bedingungen prüfen zu können, hat ABB ein Multi-Megawatt Fault Ride-Through-Labor entwickelt. Es ist darauf ausgelegt, sowohl doppelt gespeiste, als auch Tur-binen mit Vollumrichter zu simulieren. Die Testausrüstung um-

fasst Generatoren, Umrichter, Transformatoren, Schaltanlagen und ist an eine 20 kV Überlandleitung angeschlossen.

Kontrollierte Tests mit KundensoftwareDie Labortechniker sind in der Lage, ABB-Produkte unter kontrollierten und wiederholbaren Prüfbedingungen zu testen. Es wird eine auf den Kunden zugeschnittene Testsoftware eingesetzt, um die Testbedingungen zu konfigurieren, die aus individuellen Grid-Code-Spezifikationen entnommen sein kön-nen. Die Tests können aus dreiphasigen, zweiphasigen und einphasigen Spannungsabfällen oder sogar aus einer Fehler-kette bestehen, die sich aus einphasigen Erdfehlern bis zu dreiphasigen Kurzschlüssen entwickelt.

Diese Labortests tragen zur Senkung der Prüfkosten vor Ort bei, indem sie Schwankungen bei der Windgeschwindigkeit durch einen drehzahlgesteuerten Motor ersetzen, der die Generatoren antreibt.

Unterstützung bei der Zertifizierung von TurbinenDie Zertifizierung von Turbinen basiert auf den Grid-Codes, die in dem Gebiet gelten, in dem die Turbinen installiert werden. Wenn Turbinenhersteller eine Turbinenzertifizierung beantra-gen, können ABB-Techniker dem Hersteller helfen, indem sie die entsprechende Umrichtertechnologie einsetzen und maxi-mieren, um die Anforderungen des Grid-Codes zu erfüllen.

Global aktivABB ist global in Grid-Code-Arbeitsgruppen und im Bereich Standarddefinitionen aktiv, um sicherzustellen, dass die Pro-dukte von ABB auch weiterhin die Bedürfnisse der Hersteller erfüllen.


FachwissenPermanentmagnet-Generatortechnik

ABB hat schon seit Mitte der 1990er Jahre Permanent-magnetanwendungen entwickelt, sowohl für die Wind-branche, als auch für die Marineindustrie. Diese Erfah-rungen bilden die Grundlage für das Knowhow von ABB und stellen sicher, dass die kritischsten Punkte für einen effizienten und langfristigen Betrieb eines Permanent-magnet-Generators gelöst werden. Diese Fachkenntnis wird bei jedem Generator für hohe, mittlere und niedrige Drehzahlbereiche eingesetzt.

Elektrische und mechanische AuslegungABB kümmert sich bei der Auslegung um viele Faktoren, die die Qualität und ordnungsgemäße Funktion des Generators, wie auch die maximale Stromproduktion beeinflussen. Diese umfassen u.a. die Auslegung des Magnetschaltkreises selbst, die Auswahl des Magnetwerkstoffes, die korrekte Positionie-rung in jedem individuellen Fall, das Stabilisieren und Altern der Magnete, Korrosionsschutz und die verlässliche Befesti-gung der Magnete in diesen mechanisch hochbeanspruchten Anwendungen.

Auslegung des MagnetschaltkreisesDer Magnetschaltkreis ist der kritischste Faktor für den ord-nungsgemäßen Betrieb eines Permanentmagnet-Generators. ABB hat Erfahrung beim Erstellen vieler unterschiedlicher nie-der-, mittel- und hochtouriger Anwendungen von bis zu 6 MW. Dieses Fachwissen wird eingesetzt, um die korrekte Ausle-gung und eine niedrige Betriebstemperatur zu gewährleisten, um auch in Fehlersituationen die Entmagnetisierung zu ver-hindern, sowie um die korrekte Ausrichtung und Befestigung der Magnete bei unterschiedlicher Drehzahlauslegung sicher-zustellen.

Standardanordnungen für GeneratorenABB baut auf bewährten technischen Lösungen auf und bietet Standard-Generatorendesign für alle wichtigen Vollumrichter-konzepte. Diese Anwendungen für hohe, mittlere und niedrige Drehzahlbereiche sind jeweils einzigartig, was zu unterschied-lichen mechanischen Auslegungen und magnetischen Schalt-kreisanordnungen führt. Turbinenhersteller profitieren von diesen Standardlösungen, die als Basis für die jeweilige Kun-denapplikation dienen, was die Entwicklungskosten und -zeit reduziert und die Zuverlässigkeit und den Erfolg bei der Rea-lisierung des Turbinenprojekts steigert.

SerienproduktionHochfeste Permanentmagnete stellen im Herstellungspro-zess eine einzigartige Herausforderung dar. ABB hat speziel-le Verfahren und Werkzeuge entwickelt, die die sichere und schnelle Serienproduktion von qualitativ hochwertigen Produk-ten gewährleisten. Ein erfahrener globaler PartnerKonzepte im unteren und mittleren Drehzahlbereich erfordern einen hohen Integrationsgrad in die Turbinenkonstruktion, was eine sehr anspruchsvolle Aufgabe ist. Die Wahl des richtigen Partners für den Bau des Generators wirkt sich unmittelbar auf Entwicklungszeitplan, Budget und Lieferung der Turbine aus. ABB hat bereits seit 2000 Erfahrung mit der Entwicklung und Lieferung von Permanentmagnet-Generatoren für WEAs ge-sammelt. Diese Erfahrung hilft Turbinenherstellern bei der Ein-haltung der Zeit- und Budgetvorgaben.

Führende Hersteller von WEAs vertrauen auf das Fachwissen von ABB: die meisten Permanentmagnet-Generatoren der Megawattklasse, die heute in Europa und Nordamerika in Be-trieb sind, wurden von ABB gebaut.


Das Portfolio für Serviceleistungen über den gesamten Produktlebenszyklus ist darauf ausgelegt, die Rendite eines Kunden zu steigern und den Wirkungsgrad von ABB-Produkten über deren individuellen Lebenszyklus auf höchstmöglichem Niveau zu halten. Umfassendes ServicepaketABB-Serviceleistungen umfassen den gesamten Produkt-lebenszyklus, von der Konstruktionsphase vor dem Kauf, Montage und Inbetriebnahme, technischem Support, Online- und persönliche Schulung, präventiven Wartungsplänen, Er-satzteilsortimente, Ersatzteilmanagement, Nachrüstung und Überholung.

Maßgeschneiderte ServiceverträgeJeder Turbinenhersteller oder WEA-Betreiber hat ein einzigar-tiges Serviceanforderungsprofil. ABB unterstützt den Kunden auf Basis von Serviceverträgen, den richtigen Leistungsmix zur Verfügung zu stellen. ABB kann individuelle Leistungen in einem Vertrag bündeln. Verträge können in jedem Stadium der Produkthoheit über den gesamten Produktlebenszyklus ge-schlossen werden. Verträge können aus einer Mischung von Serviceleistungen bestehen, einschließlich Ersatzteillieferver-trägen, präventiven oder reparaturorientierten Wartungsverträ-gen, technischem Support und Schulung.

Serviceverträge verleihen dem Kunden eine bessere Kosten-kontrolle, eine höhere Betriebseffizienz, einen geringeren Kapitalaufwand, geringere Ausfallzeiten und eine verlängerte Produktlebenszeit.

ServiceleistungenABB-Serviceleistungen über den gesamten Produktlebenszyklus ermöglichen eine unbeschwerte Investitionsplanung


Schulung verbessert die Effizienz und die LeistungWindturbinen sind komplexe Anlagen. Das Wissen darüber, wie ABB-Produkte effizient integriert und eingesetzt werden können, liefert die Basis für eine verbesserte Produktqualität und reduziert die Produktionskosten. Eine ABB-Schulung steht für viele Produkte zur Verfügung. Windturbinenhersteller, Betreiber von Kraftwerksanlagen und Serviceprovider kön-nen in ABB-Schulungszentren, online über E-Learning-Kurse oder sogar an ihrem eigenen Werksstandort an Schulungen teilnehmen. Eine Schulung trägt außerdem dazu bei, das technische Fachpersonal von Herstellern und Betreibern von Windkraftanlagen hinsichtlich der aktuellsten Produktentwick-lungen und Daten auf dem neuesten Stand zu halten.

Support bei Konstruktion und TechnikWindturbinen erfordern eine ausgeklügelte technische Pla-nung. Ingenieure von ABB arbeiten während der Produkt-spezifikationsphase mit Turbinenherstellern zusammen, um sicherzustellen, dass alle technischen Fragen und Probleme behandelt werden. Je nach Vereinbarung in einem ABB-

Servicevertrag steht diese Unterstützung bei Konstruktion und technischen Belangen per Telefon, E-Mail oder auch Terminen vor Ort zur Verfügung

Regionale ServicezentrenABB hat überall auf der Welt regionale Servicezentren einge-richtet, um einen zertifizierten Kundendienst für ABB-Produkte zu gewährleisten. Diese Servicezentren führen Reparaturen, Überholungs- und Nachrüstungsarbeiten aus. Diese Service-leistungen unterstützen Betreiber von Windkraftanlagen dabei, die Produktionsleistung und Zuverlässigkeit ihrer Turbinen zu verbessern.

Highlights − Globaler Service über den gesamten Produktlebenszyklus − Maßgeschneiderte Serviceverträge − Persönliche Schulungsgruppen und Online-Kurse − Support der technischen Pre-Sales-Planung − Regionale Servicezentren − Ersatzteilmanagement

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Kompetenzen, Konzepte, Komponenten Das ABB-Programm für ... · Rotor gespeist. Der Umrichter dient zur Steuerung der Gene-ratordrehzahl und des Leistungsfaktors. Das hat einen brei-teren