Blitzeinschläge hinter Windkraftanlagen

Blitzstrommessung für Windkraftanlagen Datenerfassung per Echtzeitmessung

Windkraftanlagen sind oftmals den Belastungen von Blitzeinschlägen ausgesetzt. Bisher war es schwer, Nachweise über Blitzeinschläge und deren Stärke zu führen. Mit der Komplettlösung von Phoenix Contact können Blitzeinschläge in die Rotorblätter einer Windenergieanlage genau gemessen und analysiert werden. Dank kontinuierlicher Fernüberwachung und Zusammenführung der Messdaten mit den Betriebsparametern der Windenergieanlage verbessert sich die Entscheidungsgrundlage für präventive Wartungseinsätze.

Anwendung

Blitzeinschläge führen bei Windenergieanlagen (WEA) immer wieder zu Blattbeschädigungen und Elektronikausfällen. Die Einschläge werden jedoch oftmals nicht direkt erkannt bzw. aufgezeichnet. Aus diesem Grund werden die Rotorblätter durch Sichtprüfungen auf Blitzeinschläge untersucht. Zusätzlich werden Ableiter vorsorglich ausgetauscht, da sie nur eine begrenzte Anzahl an Blitzeinschlägen abführen können. Diese Maßnahmen sind zeit- und kostenaufwendig. Abhilfe schafft der Einsatz eines Blitzstrom-Messsystems. Es erfasst wichtige Kennwerte der Blitzstoßströme. Mit den gelieferten Informationen kann über die Notwendigkeit von Kontroll- oder Wartungseinsätzen entschieden werden.

Aufbau der Blitzstrommessung in einer Windenergieanlage

Anwendung des LM-S an einer Windenergieanlage

Lightning-Monitoring-System (LM-­S) Die Lösung zur Blitzstrommessung

Das Lightning-Monitoring-System (LM-S) von Phoenix Contact erkennt und analysiert alle wichtigen Parameter der Blitzstoßströme. Daraus lassen sich Rückschlüsse über die tatsächliche Belastung der Anlage ziehen.

Das LM-S kann autark über ein Modem oder über die integrierte Ethernet-Schnittstelle in Netzwerke eingebunden. Die Integration in ein bestehendes Leitsystem ist einfach über den Aufruf der IP-Adressen möglich. Um den Anlagenbetreiber direkt über den Blitzeinschlag zu informieren, kann das LM-S eine Alarm-SMS versenden. Über einen Webbrowser werden detaillierte Informationen über den Blitzeinschlag abgerufen. Somit erkennt der Betreiber frühzeitig den Zustand der Ableiter und kann rechtzeitig Wartungseinheiten planen und umsetzen. Sie erhalten stabilen Betrieb Ihrer Windenergieanlage.

LM-S-Sensor mit Auswerteeinheit

LM-S-Sensor mit Auswerteeinheit

Sensoren:
Die Sensoren des Messsystems werden auf den Ableitern montiert. Bei einem Blitzeinschlag bildet sich durch den Stoßstrom um den Leiter ein Magnetfeld, das von den Sensoren erfasst wird. Das System sendet die Messergebnisse über Lichtwellenleiter zur Auswerteeinheit. Sie bestimmt anhand der gewonnenen Werte die maximale Blitzstromstärke mit der Blitzstromsteilheit, die Ladung und die spezifische Energie.

Sensor zur Erweiterung des Messbereichs

Sensor zur Erweiterung des Messbereichs

Erweiterung des Messbereichs:
Durch einen weiteren Sensor wird der Messbereich des Systems auf 1 bis 400 kA erweitert. Um diese Messbereichserweiterung zu ermöglichen, wird das System durch eine zusätzliche Auswerteeinheit mit passender Sensorik ergänzt. Dieser Teil des LM-S ist speziell dafür ausgelegt auch kleine Blitzeinschläge im Bereich von 1 bis 50 kA zuverlässig zu erkennen und auszuwerten. Durch das besondere Design ist er optimal für die Montage auf einem Ableiter im Rotorblatt einer Windenergieanlage geeignet. Auch wenn der Sensor, anders als beim Standard-LM-S-Sensor, nicht auf Glasfaser zur Messung setzt, so ist dennoch die Spannungsfestigkeit auch bei starken Einschlägen gesichert. Durch die Kombination beider Sensoren ist ein Erkennen und Auswerten aller Blitze in dem Messbereich von 1 bis 400 kA möglich. Das System ist damit für alle Einsatzgebiete bestens gerüstet.

Interaktive Image Map: Blitzstrommesssystem
Blitzsensor
Optischer Blitzsensor zum permanenten Erfassen und Auswerten von Blitzeinschlägen. Schutzart IP67.
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Blitzsensor
Auswerteeinheit
Auswerteeinheit für Live-Überwachungssystem zum permanenten Erfassen und Auswerten von Blitzeinschlägen.
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Auswerteeinheit
Auswerteeinheit niedriger Messbereich
Auswerteeinheit zur Erfassung von Stoßströmen und transienten Überspannungen über externe Sensorleitungen.
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Auswerteeinheit niedriger Messbereich
Blade Intelligence Interface
Die Sensoren liefern die Daten zur Überwachung der Rotorblätter an diese gemeinsame Auswerteeinheit.
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Blade Intelligence Interface
Erweiterung des Messbereichs
Sensor zu Erweiterung des Messbereich auf 1 bis 400 kA.
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Erweiterung des Messbereichs
Blitze hinter blinkender Windkraftanlage

Blitzeinschläge führen immer wieder zu Rotorblattbeschädigungen

Nachrüstung:
Die Komplettlösung erlaubt es, das System ohne großen Aufwand in ein bestehendes Design einzupassen. Dank der integrierten Spannungsversorgung und dem Überspannungsschutz für die Kommunikation fällt die Integration denkbar einfach aus. Die Leitungen für die Sensoren sind in Längen von 10 bis 100 m bestellbar. Der Anschlusskasten muss nur montiert und die Leitungen durch die vorbereiteten Leitungseinführungen an das Gerät gesteckt werden. Spezielles Werkzeug ist dafür nicht notwendig.

Ihre Vorteile

  • Aussagekräftige Diagnose durch den sofortigen Gewinn detaillierter Daten per Echtzeitmessung
  • Hilfreiche Entscheidungsgrundlage für Wartungseinsätze dank Fernüberwachung
  • Einfache Datenausgabe und Konfiguration über integrierten Webserver
  • Einbindung in Standardnetzwerksysteme durch RJ45-Schnittstelle
Überspannungsschutz für WEA
Blitzstrommessung
Windkraftanlagen sind häufig ein Ziel für Blitzeinschläge. Im Durchschnitt ist jede WEA einmal im Jahr davon betroffen. Eine Überspannung infolge eines Blitzeinschlages kann zu äußeren Rotorblattschäden sowie zu Elektronik- und folglich Anlageausfällen führen. Unsere Lösung Lightning-Monitoring-System, kurz LM-S, schafft Abhilfe. Sie schützt vor allem auch Bestandsanlagen, indem sie sich einfach nachrüsten lässt.
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Wind-Team bei Sonnenuntergang vor Windenergieanlagen