Senvion MM100 [50Hz/2000kW] Produktbeschreibung

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1 Senvion MM100 [50Hz/2000kW] Produktbeschreibung Dok.-Nr.: PD-2.21-WT.WT.01-A-E

2 Disclaimer / Ausschlusserklärung Disclaimer / Ausschlusserklärung Senvion SE Überseering Hamburg Germany Tel.: Fax: Copyright 2015 Senvion SE Sämtliche Rechte vorbehalten. Schutzvermerk DIN ISO 16016: Die Reproduktion, der Vertrieb und die Verwendung dieses Dokuments sowie die Kommunikation seines Inhalts an Dritte ohne ausdrückliche schriftliche Genehmigung seitens der Senvion SE ist untersagt. Zuwiderhandelnde haften für den dadurch eingetretenen Schaden. Im Falle der Gewährung eines Patents, eines Gebrauchsmusters oder Musters sind sämtliche Rechte vorbehalten. Bitte stellen Sie die Verwendung der geltenden Spezifikationen in ihrer jeweils letzten Fassung sicher. Bilder und Skizzen stellen nicht notwendigerweise den exakten Lieferumfang dar und können jederzeit technischen Änderungen unterliegen. Bitte beachten Sie, dass dieses Dokument unter Umständen nicht notwendiger Weise mit den projektspezifischen Anforderungen übereinstimmt. Arbeitsverfahren, die gegebenenfalls in dieser Produktbeschreibung aufgezeigt sind, entsprechen sowohl deutschen Sicherheitsvorschriften und Bestimmungen als auch den eigenen internen Sicherheitsvorschriften und Bestimmungen der Senvion SE. Im Rahmen nationaler Gesetze anderer Länder können unter Umständen andere oder darüber hinausgehende Sicherheitsanforderungen gestellt werden. Es ist unerlässlich, dass sämtliche Sicherheitsmaßnahmen, sowohl projekt- als auch länderspezifischer Art, strikt eingehalten werden. Es ist die Pflicht eines Kunden, sich entsprechend zu informieren und diese Maßnahmen umzusetzen und einzuhalten. Die Anwendbarkeit und Gültigkeit der relevanten gesetzlichen und/oder vertraglichen Bestimmungen, der technischen Richtlinien, DIN-Standards und sonstiger vergleichbarer Vorschriften werden durch den Inhalt der Produktbeschreibung bzw. darin enthaltenen Inhalte nicht ausgeschlossen. Vielmehr gelten diese Bestimmungen und Vorschriften weiterhin ohne Einschränkung. Sämtliche in dieser Produktbeschreibung enthaltenen Informationen können jederzeit ohne Mitteilung an den Kunden oder Zustimmung durch den Kunden Änderungen unterliegen. Die Senvion SE übernimmt keinerlei Haftung für Fehler oder Auslassungen in Bezug auf den Inhalt dieser Produktbeschreibung. Rechtliche Ansprüche gegenüber der Senvion SE, die auf Schäden durch die Nutzung oder Nichtnutzung der hier vorgelegten Informationen oder auf der Nutzung von fehlerhaften oder unvollständigen Informationen beruhen, sind ausgeschlossen. Sämtliche in diesem Dokument genannten Marken oder Produktnamen sind Eigentum ihrer jeweiligen Inhaber. Seite 2 / 21 -ISO Schutzvermerk beachten- PD-2.21-WT.WT.01-A-E

3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Allgemeine Informationen Technisches Konzept Ansicht Mechanisches System Rotor Rotorblätter Pitchsystem Gondel Azimutsystem Triebstrang Lagerungskonzept Getriebe Partikelzähler Turm Kettenzug Korrosionsschutz Elektrisches System Funktionsprinzip Technische Daten der Niederspannungsseite der WEA Standardkonfiguration WEA Netzschutz Standard WEA Hauptkomponenten (elektrisch) Generator Umrichter Transformatorsystem Eigenverbrauch Sicherheitseinrichtung Allgemeine Sicherheit Sicherheitskette Bremssystem Blitzschutz Steuerung Windenergieanlage Ein-/Abschaltstrategie Steuerungssystem Maßnahmen bei Eisansatz Eiserkennung Anlagenverhalten bei Eiserkennung Abmessungen und Gewichte PD-2.21-WT.WT.01-A-E -ISO Schutzvermerk beachten- Seite 3 / 21

4 Inhaltsverzeichnis 6.1 Gewichte Abmessungen Seite 4 / 21 -ISO Schutzvermerk beachten- PD-2.21-WT.WT.01-A-E

5 Verzeichnis relevanter Dokumente Die in nachfolgender Tabelle aufgeführten Dokumente werden nicht allein durch die Erwähnung in dieser Produktbeschreibung Vertragsbestandteil. Titel Dokumenten-Nr. Brandschutz Senvion MD/MM SD-0.0-ES.EI-4-*-EN Datenblatt Transformatorsystem [MM/50Hz] Spezifikation V-2.1-EL.TR.01-B-* Elektrische Eigenschaften gemäß FGW D-2.21-GP.EL.05-A-* Elektrische Eigenschaften gemäß IEC D-2.21-GP.EL.06-A-* Externes Transformatorsystem [MM/50Hz] Produktbeschreibung PD-2.5-EC.TS.01-B-* Externes Transformatorsystem - OVRT Plus [MM/50Hz] Produktbeschreibung PD-2.5-EC.TS.02-A-* Generelle Information Blitzschutz, Erdung und Potentialausgleich [MM] GI-2.5-EC.LP.01-A-* Internes Transformatorsystem [MM/50Hz/nur Europa] - Produktbeschreibung PD-2.1-EC.TS.01-A-* Standard Einsatzbedingungen MM100 [IEC] SD-2.21-WT.SC.02-B-* Standard Netzbedingungen SD-2.5-EC.GR.01-A-* * Abhängig von der projektspezifischen Auswahl von Senvion Produkten durch den Kunden erscheinen die einzelnen Dokumente als Vertragsanhang in der jeweils aktuellen Version. Verzeichnis der Abkürzungen und Einheiten Abkürzung/Einheit DIBt EMV ETS FGW f N GFK GL HS IEC IGBT I N ITS MS n NS P G P N P T PSA RAL SCADA U C U N WEA Erklärung Deutsches Institut für Bautechnik Elektromagnetische Verträglichkeit Externes Transformatorsystem Fördergesellschaft Windenergie e.v. Nennfrequenz Glasfaserverstärkter Kunststoff Germanischer Lloyd Hochspannung (Nenn-Netzspannung 60 kv) International Electrotechnical Commission Bipolartransistor mit isolierter Gateelektrode Nennstrom Internes Transformatorsystem Mittelspannung (Nenn-Netzspannung > 1 kv und < 60 kv) Nenndrehzahl Niederspannung (Nenn-Netzspannung 1 kv) Nennleistung Generator Nennleistung WEA Nennleistung Transformator Persönliche Schutzausrüstung Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e.v. Supervisory Control and Data Acquisition Vereinbarte Spannung Mittelspannung (Versorgungsspannung) Nennspannung Windenergieanlage PD-2.21-WT.WT.01-A-E -ISO Schutzvermerk beachten- Seite 5 / 21

6 Senvion MM100 [50Hz/2000kW] Allgemeine Informationen 1 Allgemeine Informationen Die Senvion MM100 ist eine geschwindigkeitsvariable Windenergieanlage mit einer Nennleistung von kw und einem Rotordurchmesser von 100 m mit einem elektrischen Pitchsystem. Die komplette MM-Baureihe basiert auf der Plattform der erfolgreichen MD70/77. Die Betriebserfahrung von über 600 Windenergieanlagen der Baureihe MD70/77 ist in die Entwicklung der Senvion MM100 eingeflossen. Aufbauend auf den Qualitäten der MD-Baureihe, wie z.b. Wartungsfreundlichkeit, übersichtlichem und solidem Aufbau, großzügiger und konservativer Auslegung der Komponenten, kraftflussgerechter Ausführung der tragenden Strukturen, Umweltverträglichkeit etc. wurde die Senvion MM100 entwickelt. Durch die Verstärkung verschiedener Bauteile wie z.b. Rotorlager, Blattlager, Rotorwelle und Getriebe sowie den Einsatz von speziellen Werkstoffen im Bereich der Rotorblätter können die Lasten des Rotors sicher aufgenommen werden. 1.1 Technisches Konzept Den Vorgänger-Anlagen MD70 und MD77 folgend, besitzt die Senvion MM100 grundsätzlich identische Konzept-Merkmale. Änderungen zur MD70 und MD77 wurden nur zur Optimierung vorgenommen (z.b. extern verzahntes Blattverstellsystem ermöglicht mehr Platz in der Nabe für Wartungsarbeiten). Die grundlegenden Merkmale des Konzeptes sind Folgende: Ertragsoptimiertes drehzahlvariables Generator-/Umrichtersystem Elektrische Einzelblattverstellung fail-safe Ausführung 3-Punkt-Lagerung Tilted-Cone -Konzept und vorgebogene, steife Rotorblätter für bestmögliche Gewichtsverteilung und sichere Lastübertragung Zuverlässiges Getriebekonzept Wartungsfreundlichkeit 1.2 Ansicht In der folgenden Seitenansicht wird die Gondel der Senvion MM100 mit ihren Hauptkomponenten und deren Position dargestellt. Abb : Skizze einer WEA der MM-Reihe mit Hauptkomponenten Seite 6 / 21 -ISO Schutzvermerk beachten- PD-2.21-WT.WT.01-A-E

7 Allgemeine Informationen Hauptkomponenten einer WEA der MM-Reihe 01 Pitchsystem 12 Wettermast 02 Rotorblatt 13 Gondelverkleidung 03 Rotorblattlager 14 Rotornabe 04 Rotorarretierscheibe 15 Rotorarretierbolzen 05 Rotorlager 16 Azimutantrieb 06 Absperrtür Rotor 17 Azimutbremsen 07 Rotorwelle 18 Rohrturm 08 Getriebe 19 Azimutlager 09 Rotorhaltebremse 20 Drehmomentstütze 10 Topbox 21 Kupplung 11 Generator 22 Maschinenträger PD-2.21-WT.WT.01-A-E -ISO Schutzvermerk beachten- Seite 7 / 21

8 Mechanisches System 2 Mechanisches System 2.1 Rotor Der Rotor besteht aus drei Rotorblättern, die über Blattlager drehbar an die Rotornabe angeflanscht sind. Der Pitchwinkel der Rotorblätter kann so über elektrische, mitrotierende Pitchantriebe um ihre Längsachse verstellt und damit den Windbedingungen angepasst werden. Um den sicheren Betrieb des Pitchsystems auch bei Netzausfall oder Anlagenstörung sicherzustellen, verfügt jedes Rotorblatt über eigene, mitrotierende und unabhängige Akkumulatorensätze und Ansteuerungen. Im Teillastbereich, d.h. bei Anlagenbetrieb unterhalb der Nennwirkleistung, wird bei variabler Rotordrehzahl der Pitchwinkel konstant gehalten und so eine möglichst effektive Anströmung der Rotorblätter gewährleistet. Im Nennlastbereich, d.h. bei Betrieb ab Nennwindgeschwindigkeit, wird die WEA mit konstantem Nennmoment und damit konstanter Wirkleistung betrieben. Änderungen der Rotordrehzahl aufgrund sich verändernder Windgeschwindigkeit werden durch Verstellen des Pitchwinkels der Rotorblätter ausgeglichen. Windenergie aus starken Böen wird durch eine Beschleunigung des Rotors gespeichert und erst dann durch Verstellung des Pitchwinkels in gedämpfter Form in elektrische Energie umgewandelt und ins Netz gespeist. Die Anwendung des Tilted-Cone -Konzepts mit einem Konuswinkel der Rotornabe von 3,5 und vorgebogenen Rotorblättern in Verbindung mit einer 5 Neigung der Rotorwelle erlauben einen extrem kurzen Überhang zwischen Rotor und Turmachse, sodass eine sichere Lastübertragung in die Turmstruktur gewährleistet ist, ohne große Lasten über lange Wege über den Maschinenträger zu leiten. Im Falle eines größeren Komponententausches im Bereich des Triebstranges, kann der Rotor an der Windenergieanlage verbleiben (siehe hierzu auch Kapitel "Triebstrang Lagerungskonzept"). Zur Erleichterung von Wartungsarbeiten an der Rotornabe kann diese direkt durch Öffnungen zwischen den Blattanschlüssen aus der Gondel erreicht werden. Technische Daten Rotor Rotordurchmesser 100 m Überstrichene Rotorfläche m 2 Nenndrehzahl 7,0-13,9 min -1 Max. Blattspitzengeschwindigkeit 73 m/s Achsneigung der Rotorwelle 5 Konuswinkel der Rotorblätter 3,5 Drehrichtung (Betrachtung in Windrichtung auf den Rotor) Uhrzeigersinn bzw. rechts Anordnung zum Turm luvseitig Rotorblätter Das Blattdesign der Senvion MM100 vereint eine starke Struktur, um auch starken Böen zu widerstehen, mit einer Leichtbaukonstruktion, um die Kraftübertragung auf die Gondel zu minimieren. Dies wird durch die Verwendung einer Sandwichkonstruktion bestehend aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) ermöglicht, welche die erforderlichen Materialeigenschaften besitzt. Die Rotorblätter sind im Hinblick auf eine hohe aerodynamische Effizienz und eine Reduzierung der Geräuschemissionen der Senvion MM100 angepasst worden. Eine spezielle Beschichtung der Blätter schützt diese vor negativen Einflüssen durch UV-Strahlung sowie durch Feuchtigkeit. Zur Vermeidung von Erosion werden darüber hinaus die Blattvorderkanten durch weitere Maßnahmen besonders geschützt (wie z.b. Anti-Erosions-Folien o.ä.). Die Rotorblätter haben die Farbe Lichtgrau (RAL 7035), welche ebenso eine Standardfarbe für die Gondel und den Turm ist. Die Effekte von Reflektionen werden dadurch effizient reduziert, ohne einen Einfluss auf die Leistungskennlinie der Senvion MM100 zu haben. Optional können die Rotorblätter mit Rotorblattkennzeichnungen versehen werden. Seite 8 / 21 -ISO Schutzvermerk beachten- PD-2.21-WT.WT.01-A-E

9 Mechanisches System Bitte beachten Sie, dass sich die Senvion SE das Recht vorbehält, die Wahl des Rotorblatttyps selber zu treffen, ohne dieses mit dem Kunden vorab zu besprechen. Technische Daten Rotorblätter Anzahl der Rotorblätter 3 Rotorblattlänge 48,9 m Rotorblattmaterial Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) in Sandwichbauweise Rotorblattfarbe RAL Pitchsystem Die Rotorblätter sind über Blattlager drehbar mit der Rotornabe verbunden und können individuell um die Längsache mittels des Pitchsystems verstellt werden. Jedes Rotorblatt besitzt hierfür ein individuelles Pitchsystem. Die mitrotierenden Pitchantriebe sind als Gleichstrommotoren ausgeführt und wirken über Planetengetriebe und Ritzel auf die Außenverzahnung der Lagerung. Zur Synchronisierung der individuellen Pitchwinkel kommt ein schnell arbeitender Synchronisierungsregler zum Einsatz. Um auch bei Netzausfall oder einer Störung einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, verfügt jeder Pitchantrieb über einen eigenen mitrotierenden Akkumulatorensatz. Technische Daten Pitchsystem Prinzip Elektrisches Pitchsystem für jedes einzelne Rotorblatt Leistungsregelung Pitchwinkel- und Drehzahlregelung Maximaler Pitchwinkel 91 Pitchwinkelverstellgeschwindigkeit bei Sicherheitsabschaltung ca. -3 bis +7 /s Antrieb Gleichstrommotoren, akkumulatorgepuffert, synchrongeregelt 2.2 Gondel Um dem Anspruch einer innovativen WEA gerecht zu werden, wurde wie bei allen aktuellen Senvion SE WEA die Gondel der Senvion MM100 von einem namhaften Designer gestaltet. Das Ergebnis ist ein der Aerodynamik angepasstes Design, welches auf den bisherigen Erfahrungen aufbauend Verbesserungen für Service- und Wartungsarbeiten mit sich bringt. Wartungsarbeiten können bei geschlossener Gondel vorgenommen werden, wobei es auch möglich ist, diese für größere Komponentenwechsel partiell zu öffnen. Der Einstieg aus dem Turm in die Gondel erfolgt über eine Luke im Maschinenträger. Um Komponenten unterhalb des Maschinenträgers zu erreichen, ist zusätzlich eine Wartungsplattform montiert. Die Schaltschränke des Umrichtersystems und das dazugehörige Kühlsystem sind bei der Senvion MM100 innerhalb der Gondel untergebracht. Sämtliche Systeme können über die Steuerung aus der Gondel bedient werden. Zur Sicherheit ist ein Not- Halt -Taster installiert. Grundsätzlich sind alle rotierenden/beweglichen Teile innerhalb der Gondel durch Abdeckungen geschützt, um Verletzungsrisiken zu vermeiden. Als Material für die Gondelverkleidung wurde glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) gewählt, der einen sicheren Schutz bietet und leicht ist. Die Gondelverkleidung übernimmt darüber hinaus zusätzliche Funktionen zur Schalldämmung und Erhaltung der Arbeitstemperatur. PD-2.21-WT.WT.01-A-E -ISO Schutzvermerk beachten- Seite 9 / 21

10 Mechanisches System Azimutsystem Die Gondel ist über ein Vierpunktlager mit dem Turm verbunden. Die Windnachführung der Gondel erfolgt durch vier elektrische Getriebemotoren. Hydraulische Bremszangen halten die Gondel in Windrichtung und die Verstellmotoren im Ruhezustand frei von Lasten, die z.b. durch Schräganströmung des Rotors entstehen können. In stromlosem Zustand sind die elektromagnetischen Bremsen aktiv. Eine Ultraschall-Windrichtungssensorik mit entsprechender Software steuert die Einschaltzeiten und die Drehrichtung der Motoren. Sie sorgt außerdem für die automatische Kabelentdrillung, wenn sich die WEA bei veränderten Windrichtungen mehrmals in eine Richtung gedreht hat. Sind die Motoren zur Windnachführung aktiv, werden die Bremsen gelöst. Technische Daten Azimutsystem Ausführung Verstellgeschwindigkeit Lagerung 4 Getriebemotoren, 10 Bremszangen 0,5 /s Vierpunktlager mit Außenverzahnung Triebstrang Lagerungskonzept Der Triebstrang ist an drei Punkten unmittelbar über dem Kopfflansch des Turms gelagert. Das vordere Lager ist als großzügig dimensioniertes Pendelrollenlager ausgeführt. Die beiden hinteren Lagerpunkte sind die Drehmomentstützen des Getriebes. Sie sind über Elastomerbuchsen elastisch mit dem Maschinenträger verbunden. Die Dreipunktlagerung ermöglicht eine sichere Lastübertragung bei gleichzeitig großzügiger Toleranz in Bezug auf die Ausrichtung des Triebstrangs Getriebe Das Getriebe ist als Planeten-/Stirnradgetriebe ausgeführt. Die Verzahnung ist hinsichtlich des Wirkungsgrads und der Geräuschentwicklung angepasst. Die Drehmomentstütze des Getriebes ist in elastische Buchsen auf dem Maschinenträger gelagert, die sich über Auflager am Maschinenträger abstützen. Die elastische Lagerung ermöglicht eine wirkungsvolle Schall- und Schwingungsentkopplung vom Maschinenträger. Die Auslegung des Getriebes erfolgte entsprechend der Senvion Getrieberichtlinie. In dieser sind größere Sicherheitsbeiwerte vorgesehen als beispielsweise in den DIN/ISO oder GL (Germanischer Lloyd) Richtlinien. Darüber hinaus verfügt das Getriebe über jeweils eine elektrische und eine mechanische Ölpumpe, um auch im Leerlaufbetrieb eine ausreichende Schmierung sicherzustellen. Technische Daten Getriebe Bauart Planeten-/Stirnradgetriebe Nennleistung ca kw Nennmoment ca knm Übersetzung 1: Partikelzähler Der Partikelzähler ist eine Standardkomponente in allen Windenergieanlagen (WEA) von Senvion. Der Partikelzähler ist ein einfacher, hocheffizienter Inline-Diagnosesensor zur Detektion von eisenhaltigen (FE) und eisenlosen (NFE) Metallpartikeln im Getriebe-Schmiersystem. Auf Basis eines induktiven Messprinzips detektiert er Metallpartikel im Ölfluss, die auf Abrieb oder anderes abnormes Verhalten von Komponenten hinweisen. Seite 10 / 21 -ISO Schutzvermerk beachten- PD-2.21-WT.WT.01-A-E

11 Mechanisches System Mithilfe eines Partikelzählers können WEA-Betreiber systematisch den Zustand des Getriebes überwachen und proaktiv entsprechende Maßnahmen planen, um potenzielle Fehler zu vermeiden, die zu Ausfällen von Komponenten führen könnten. Es handelt sich also um ein kostengünstiges Instrument zur effektiven Sicherstellung einer hohen Betriebsbereitschaft. Eine detaillierte Funktionsbeschreibung des Partikelzählers steht in dem Dokument Partikelzähler Generelle Information, siehe auch Kapitel Verzeichnis der relevanten Dokumente in diesem Dokument. 2.3 Turm Der Turm ist als Stahlrohrturm ausgeführt, in Abhängigkeit von der vertraglich festgelegten Nabenhöhe aus drei bis fünf Segmenten bestehend. Wie Blätter und Gondel hat er die Farbe Lichtgrau (RAL 7035). Die Türme besitzen am Turmfuß eine abschließbare Tür, um nur autorisierten Personen Zutritt in das Turminnere zu gewähren. Der Aufstieg zur Gondel erfolgt wettergeschützt im Inneren des Turmes über eine Leiter mit Steigschutzsystem. In Abhängigkeit von der Gesamthöhe sind eine Reihe von Plattformen in verschiedenen Höhen zum Ausruhen oder für Notfälle vorhanden. Diese Plattformen sind zusätzlich mit Notbeleuchtungen ausgestattet. Im Turmfuß sind die Schaltschränke des Umrichters auf einer separaten Plattform montiert. Der Stromtransport vom Generator zum Turmfuß erfolgt über Stromkabel und geschirmte Stromschienen. Sämtliche Steuersignale für den Betriebsrechner werden innerhalb des Turmes optisch über ein Glasfaserkabel übertragen und erfüllen die Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV). Um den Aufstieg in den oberen Anlagenbereich sicherer und komfortabler zu gestalten, besteht zusätzlich die Möglichkeit der Installation einer Befahranlage oder einer Aufstiegshilfe. Für Türme mit einer Nabenhöhe von 98,0-100,0 m ist eine Befahranlage obligatorisch. Bitte wenden Sie sich an Ihren Vertriebskontakt, um die Möglichkeiten für Ihr Projekt abzustimmen. Die vorhandenen Nabenhöhen und die zugehörigen Zertifizierungen können Sie im Dokument Standard Einsatzbedingungen Senvion MM100 einsehen. Technische Daten Turm Nabenhöhe* 80 / 100 m Bauart Stahlrohrturm Durchmesser am oberen Flansch 3,0 m * Die Nabenhöhen sind abhängig vom Fundamentdesign und Ausleger. 2.4 Kettenzug Bestandteil der Gondel ist ein zugehöriger Kettenzug, welcher für Hebearbeiten von Komponenten oder Werkzeugen bis zu einem Maximalgewicht von 250 kg genutzt werden kann. Im rückwärtigen Bereich der Gondel befindet sich die Bodenöffnung für den Kettenzug, die durch eine Schutztür gesichert ist. Es ist nicht erlaubt, mit dem Kettenzug Personen zu befördern. 2.5 Korrosionsschutz Alle Anlagen sind durch eine spezielle Mehrfachbeschichtung gegen Korrosion und andere Umwelteinflüsse geschützt. Das Beschichtungssystem erfüllt die nach DIN EN ISO erforderlichen Anforderungen. PD-2.21-WT.WT.01-A-E -ISO Schutzvermerk beachten- Seite 11 / 21

12 Elektrisches System 3 Elektrisches System 3.1 Funktionsprinzip Die Anlage ist mit einem drehzahlvariablen Generator-/Umrichtersystem ausgestattet. Dies ermöglicht einen Betrieb von ± 40 % der synchronen Drehzahl. In Verbindung mit dem elektrischen Pitchsystem bietet der drehzahlvariable Betrieb sehr gute Ergebnisse in Bezug auf Energieausbeute, Wirkungsgrad, mechanische Belastung und Qualität der Leistungsabgabe. Das System vermeidet Überspannungen und Lastspitzen in größtmöglichem Maße. Die Regelung des Generators ermöglicht eine gleichmäßige Leistungsabgabe bei minimaler Fluktuation im Teillastbetrieb. Bei Nennlastbetrieb ist die Leistungsabgabe der WEA nahezu konstant. Die grundsätzliche Fähigkeit, Blindleistung bereitzustellen, ermöglicht gezieltes Blindleistungsmanagement entsprechend den Vorgaben von Kunden und Netzbetreiber durch optionale Produkte. Das Funktionsprinzip dieses drehzahlvariablen Generators basiert auf dem Konzept des doppeltgespeisten Asynchrongenerators mit Umrichter, der IGB-Technologie nutzt. Das System sichert die kontinuierliche Leistungsabgabe unabhängig von der Rotordrehzahl mit auf das Netz abgestimmter Spannung und Frequenz. Drehzahl und Leistung passen sich automatisch den herrschenden Windbedingungen an, entsprechend wird die Anlage in den folgenden Betriebsbereichen betrieben: Im untersynchronen Bereich (Teillastbereich) liefert der Generator 100 % der elektrischen Leistung ins Netz. Zusätzlich wird eine Schlupfleistung bereitgestellt, die vom Umrichter über die Schleifringe des Generators in den Läufer gespeist wird. Im übersynchronen Bereich (Nennlastbereich) liefert der Generator etwa 83 % der elektrischen Leistung direkt ins Netz, die dabei nicht über den Umrichter geführt werden muss. Die verbleibenden ca. 17 % der Leistung werden vom Läufer über den Umrichter ins Netz gespeist. Neben vielen anderen Vorteilen des Systems, seien hier die geringen Verluste, die einen hohen Gesamtwirkungsgrad ermöglichen und die hervorragende Verfügbarkeit, resultierend aus dem kompakten Design mit minimaler Komponentenanzahl, genannt. 3.2 Technische Daten der Niederspannungsseite der WEA Standardkonfiguration WEA Die Senvion MM100 Standardausführung ist wie in folgender Tabelle dargestellt definiert. Standardkonfiguration auf der Niederspannungsseite der WEA Parameter Wert Wert für Standardausführung für erweiterte Ausführung** Nennleistung P N = kw P N = kw Leistungsfaktor cos φ ~ 1 cos φ ~ 1 Nennspannung (Niederspannungsseite) U N = 690 V U N = 660V Klemmenspannungsbereich (Niederspannungsseite)* 90 % U N 110 % 90 % U N 115 % der WEA (cos φ = 1) Nennfrequenz f N = 50 Hz f N = 50 Hz Nennstrom bei cos φ = 1 und I N = A I N = A Nennspannung Generatornenndrehzahl n = U/min n = U/min Seite 12 / 21 -ISO Schutzvermerk beachten- PD-2.21-WT.WT.01-A-E

13 Elektrisches System.* Der automatische Stufensteller des Windpark-Transformators muss sicherstellen, dass die Netzspannung nicht für längere Zeit unter die Nennspannung fällt. Bei andauernder Unterschreitung der Nennspannung kann es zu einer Reduzierung der elektrischen Leistung kommen..** Die erweiterte Ausführung liegt vor, wenn die Anlage mit dem folgenden Transformatorsystem ausgerüstet ist: " PD-2.5-EC.TS.02-A-* Externes Transformatorsystem - OVRT Plus [MM/50Hz/nur Deutschland]". Diese Ausführung ist nur für Deutschland erhältlich. Die Senvion WEA bleibt im stationären Betrieb auch bei Frequenzänderungen zwischen 47,5 Hz und 52,0 Hz innerhalb eines zulässigen Spannungsbereichs mit dem Netz verbunden. Des Weiteren bleibt die Senvion WEA ebenfalls im Frequenzbereich von 47,0 Hz bis 47,5 Hz für maximal eine Minute mit dem Netz verbunden. Die folgende Abbildung stellt sowohl den stationären als auch den dynamischen Frequenzbereich in Abhängigkeit zur Wirkleistung graphisch dar. Abb : Stationärer und dynamischer Frequenzbereich Die Standardschutzeinstellungen für die WEA für minimale und maximale Frequenz sind einstellbare Parameter, die entsprechend der in obenstehender Abbildung zulässigen Bereiche gewählt werden können. Innerhalb des in der Abbildung schwarz dargestellten Eingeschränkten Arbeitsbereichs kann es zu einer Verringerung der Wirkleistungsabgabe kommen. Der Blindleistungsbereich der WEA kann im erweiterten stationären und dynamischen Frequenzbereich eingeschränkt sein. Bei Auftreten extremer Situationen ist eine Trennung vom Netz möglich. Durch Hinzufügen optionaler Senvion Netzprodukte und/oder Senvion SCADA Produkte können die Leistungsfähigkeit und die Regelmöglichkeiten der WEA bzw. des Windparks erweitert werden, um zur Erfüllung von projektspezifischen Netzanforderungen beizutragen und den Windpark als Kraftwerk zu regeln. Die elektrischen Kennwerte der Senvion MM100 sind in den Dokumenten Elektrische Eigenschaften gemäß FGW und Elektrische Eigenschaften gemäß IEC definiert, siehe Kapitel Verzeichnis der relevanten Dokumente in diesem Dokument. Die Werte in der Tabelle "Standardkonfiguration, Mittelspannungsseite der WEA" können eingehalten werden, wenn die Netzqualität den im Dokument Standard Netzbedingungen genannten Parametern entspricht, siehe Kapitel Verzeichnis der relevanten Dokumente in diesem Dokument. PD-2.21-WT.WT.01-A-E -ISO Schutzvermerk beachten- Seite 13 / 21

14 Elektrisches System Netzschutz Standard WEA Die Netzüberwachung des Betriebsführungsrechners misst den Strom und die Spannung in jeder Phase, wodurch eine dreiphasige Netzüberwachung gewährleistet ist. Die Netzüberwachung wertet die Ströme, Spannungen und die zeitlichen Verläufe aus, um den Generator und den Umrichter zum Eigenschutz vom Netz zu trennen, sobald einer der in der folgenden Tabelle aufgeführten Vorgänge eintritt. Standard Netzschutzeinstellungen auf der Niederspannungsseite der WEA Auslösekriterium Auslösewert Kommentar Überspannung [U >] (symmetrisch/asymmetrisch) 1,1*U N Auslösezeit wird mit dem verantwortlichen Netzbetreiber abgestimmt Unterspannung [U <] (symmetrisch/asymmetrisch) 0,9*U N Auslösezeit wird mit dem verantwortlichen Netzbetreiber abgestimmt Frequenzsteigerung [f >] 50,5 Hz Auslösezeit wird mit dem verantwortlichen Netzbetreiber abgestimmt Frequenzrückgang [f <] 49,5 Hz Auslösezeit wird mit dem verantwortlichen Netzbetreiber abgestimmt Stromasymmetrie Auslösezeit 5 s Phasenwinkelabweichung ±6 unverzögert Die Standard Netzschutzeinstellungen können projektspezifisch abhängig von den zusätzlich erworbenen Senvion Netzprodukten eingestellt werden. Ohne zusätzliche Netzprodukte schaltet sich die Windenergieanlage unverzüglich ab, sobald die in der Tabelle genannten Auslösewerte erreicht werden. Die Standardschutzeinstellungen für die WEA für minimale und maximale Frequenz sind einstellbare Parameter, die entsprechend der im vorigen Abschnitt genannten zulässigen Bereiche gewählt werden können. Nach dem Eintreten eines der Ereignisse aus der obigen Tabelle, resynchronisiert sich die Windenergieanlage automatisch mit dem Netz, sobald dies wieder verfügbar ist. 3.3 Hauptkomponenten (elektrisch) Generator Technische Daten Generator Konzept Nennleistung/Drehzahl Drehzahlbereich Bauart Modell Größe 500 Doppeltgespeister Asynchrongenerator mit Rotorleistungsrückgewinnung über den Umrichter. Die Statorwicklung ist mit der Niederspannungsseite synchronisiert und mit weicher Einkopplung direkt mit dem Netz verbunden. P G = ~2.080 (+/-20) kw bei n = U/min (±20 kw herstellerabhängig) n = (dyn ) U/min Jeder Drehzahl ist ein spezifischer Maximalwert der Leistung zugeordnet, der aus Gründen der Auslegung im Mittel nicht überschritten werden darf. Doppeltgespeister Asynchrongenerator IM B3 nach DIN IEC code I IM 1001 nach DIN IEC code II Seite 14 / 21 -ISO Schutzvermerk beachten- PD-2.21-WT.WT.01-A-E

15 Elektrisches System Technische Daten Generator Schutzklasse IP 54 (SchIeifring: IP 23) Kühlung Kühlung über Luft-Luft-Wärmetauscher. Kühlluftstrom wird durch ein Gebläse erzeugt. Kühlluftansaugung aus der Gondel. Sensoren PT 100 zur Überwachung der Lagertemperatur PT 100 zur Überwachung der Wicklungstemperatur Abnutzungswarnung der Kohlebürsten Verschiedenes Abdeckungen verhindern Kontakt mit rotierenden Bauteilen. Geerdetes Generatorgehäuse, um statische Aufladung zu verhindern. Zur Minimierung von Schwingungen und Geräuschemissionen ist der Generator mit schall- und schwingungsentkoppelnden Elementen auf dem Grundrahmen gelagert Umrichter Technische Daten Umrichter Bauart Frequenzumrichter für doppeltgespeisten Asynchrongenerator mit Gleichstrom-Zwischenkreis. Funktionsweise Regelung/Steuerung von Wirk- und Blindleistung. Rückgewinnung der Läuferleistung über den Generator und netzseitigen Umrichter. Leistungstransistor IGBTs Schutzklasse IP 54, Drosselfeld: IP 21 Kühlung Luftstromkühlung des Umrichtergehäuses. Flüssigkühlsystem für IGBTs Transformatorsystem Der Installationsort des Transformatorsystems kann, wie in der folgenden Tabelle dargestellt, angeboten werden. Abhängig vom vereinbarten Lieferumfang können durch den Kunden die in der Tabelle genannten optionalen Senvion Produkte gewählt werden bzw. sind die Senvion Vorgaben zu berücksichtigen, siehe Kapitel Verzeichnis relevanter Dokumente in diesem Dokument. Transformatorsystem Installationsort Lieferumfang Senvion [optionale Senvion Produkte] Lieferumfang Kunde [Senvion Vorgaben] Installation des Transformatorsystems Internes Transformatorsystem [nicht möglich] im WEA-Turm [MM/50Hz/nur Europa] Installation des Transformatorsystems Externes Transformatorsystem [nicht möglich] außerhalb der WEA [MM/50Hz] oder Externes Transformatorsystem - OVRT Plus [MM/50Hz/nur Deutschland] PD-2.21-WT.WT.01-A-E -ISO Schutzvermerk beachten- Seite 15 / 21

16 Elektrisches System 3.4 Eigenverbrauch Der Eigenverbrauch der WEA im Standby-Modus setzt sich aus den Einzelverbräuchen der folgenden Komponenten zusammen: Steuerung (Steuerungscomputer und Umrichter) Azimutsystem Hydraulikpumpe Heizung für Getriebe, Generator und Schaltschränke Batterielader Pitchantrieb Gefahrenfeuer Der Eigenbedarf beträgt ca. 25 kw (10-Minuten Mittelwert). Der Bedarf hängt zu einem großen Teil vom Aufstellungsort der Anlage ab. Der Eigenverbrauch ist besonders groß, wenn die Windgeschwindigkeit weniger als 4 m/s beträgt, bei gleichzeitigen Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts. Verbrauchswerte können sich abhängig vom Standort, in Küstennähe oder Binnenland, um mehrere Einheiten unterscheiden. Als grobe Schätzung können für Standorte mit mittleren Windgeschwindigkeiten zwischen 8300 und kwh pro Jahr angenommen werden, wobei Abweichungen nach oben sowie nach unten möglich sind. Diese Angaben berücksichtigen nicht den Bedarf durch angeschlossene Bauteile (z.b. Transformator, Nebenaggregate sowie Mittel- und Niederspannungsverkabelung). Seite 16 / 21 -ISO Schutzvermerk beachten- PD-2.21-WT.WT.01-A-E

17 Sicherheitseinrichtung 4 Sicherheitseinrichtung 4.1 Allgemeine Sicherheit Wie alle Senvion Windenergieanlagen ist die Senvion MM100 auf höchste Sicherheit im Betrieb und Wartung ausgelegt. Generell ist damit verbunden: aerodynamische Bremse in fail-safe -Ausführung mittels unabhängiger Einzelblattverstellung steuerungsunabhängige Sicherheitskette Schutz gegen Flüssigkeitsaustritt durch Labyrinthe und Auffangbehälter Abdeckung rotierender Bauteile in der Maschine zum Schutz von Personen großzügiges Raumangebot in der Gondel für Wartung und Service Zugang zur Rotornabe aus dem Innern der Gondel 4.2 Sicherheitskette Die Sicherheitskette ist eine fest verdrahtete Schaltung, in welcher alle Kontakte zum Auslösen eines Not- Halt in Reihe geschaltet sind. Wenn die Sicherheitskette unterbrochen wird, stoppt die WEA sofort. Ein Neustart kann nur dann erfolgen, wenn die Ursache für die Unterbrechung behoben wird (ausgenommen Not-Stopps aufgrund von Netzausfall). Die folgenden Sicherheitsketten-Kontakte können Auslöser für ein Not-Stop sein: Not-Halt-Taster in der Gondel Not-Halt-Taster an mobilen Bedieneinheit Not-Halt-Taster im Schalterraum im Turmfuß Überdrehzahlschaltgerät Rotordrehzahl Überdrehzahlschaltgerät Getriebedrehzahl Schwingungsüberwachung Nockenschalter (Umdrehungszähler Azimutverstellung) Schlüsselschalter Freigabe manueller Pitch an der Topbox Hardwarekontakt vom Betriebsführungsrechner 4.3 Bremssystem Das Bremssystem besteht aus einem primären aerodynamischen Bremssystem und aus einem sekundären mechanischen Bremssystem. Der Bremsvorgang erfolgt aerodynamisch durch Verstellen der Rotorblätter in die 90 Position. Jede einzelne Verstellvorrichtung der drei Rotorblätter arbeitet komplett unabhängig. Im Falle eines Stromausfalls werden die Verstellmotoren durch ihre unabhängigen Batteriesätze versorgt. Das Verstellen eines einzelnen Rotorblattes reicht aus, um die WEA in einen sicheren Drehzahlbereich zu bringen. Hierdurch ist ein dreifach redundantes System gegeben. Das sekundäre Bremssystem besteht aus einer mechanischen Scheibenbremse, die auf der Hochgeschwindigkeitswelle als aktiv arbeitendes System installiert ist. Für den Fall, dass eines der primären Sicherheitssysteme versagen sollte, wird dieses ebenfalls aktiviert und sorgt so zusammen mit dem Pitchsystem für das sichere Anhalten des Rotors. Darüber hinaus hält es den Rotor im Stillstand zur Sicherung, wenn Wartungstätigkeiten vorgenommen werden. Die Bremssysteme sind als fail-safe -System ausgelegt. Das bedeutet, dass bei Ausfall oder Fehlfunktion nur einer der Komponenten des Bremssystems die WEA sofort in einen sicheren Zustand fährt. PD-2.21-WT.WT.01-A-E -ISO Schutzvermerk beachten- Seite 17 / 21

18 Sicherheitseinrichtung 4.4 Blitzschutz Die WEA ist mit einer von Blitzschutzexperten konstruierten Blitzschutzanlage ausgerüstet und erfüllt die nach internationaler Norm IEC Edit.1 Windenergieanlagen - Abschnitt 24: Blitzschutz und IEC Blitzschutz - Absatz 1: Generelles geforderte Schutzklasse 1 (mehr Informationen finden Sie im Dokument "Generelle Information - Blitzschutz, Erdung und Potentialausgleich"). Die Ableitung erfolgt vom Rotor über Schleifringe und Funkenstrecken auf dem Turm. Der Blitzstrom wird so über Fundament- bzw. Tiefenerder ins Erdreich abgeleitet. Seite 18 / 21 -ISO Schutzvermerk beachten- PD-2.21-WT.WT.01-A-E

19 Steuerung Windenergieanlage 5 Steuerung Windenergieanlage 5.1 Ein-/Abschaltstrategie Die Auslegungsparameter für den Anlagenbetrieb liegen im Bereich der folgenden 10-Minuten Mittelwerte der Windgeschwindigkeit: Technische Daten Ein-/Abschaltstrategie Einschaltwindgeschwindigkeit Nennwindgeschwindigkeit Abschaltwindgeschwindigkeit 3,0 m/s 11,0 m/s 22,0 m/s 5.2 Steuerungssystem Das Steuerungssystem Senvion Control erlaubt die sehr gute Integration der Senvion MM100 in das Senvion SCADA System Senvion SCADA Solutions. Senvion Control ist ein mikroprozessorbasiertes Steuerungs-system. Zur Signalübertragung werden optische Lichtwellenleiter verwendet. Standardmäßig ist die WEA mit SCADA Access Monitoring Advanced oder Professional auszustatten. SCADA Access Monitoring erlaubt den direkten Zugriff auf die Anlagensteuerung Senvion Control und andere am Standort installierte Senvion SCADA Komponenten wie Power Management Unit oder Meteo Station. Abhängig vom Benutzerlevel visualisiert SCADA Access Monitoring momentane Betriebsdaten ebenso wie auf dem Steuergerät gespeicherte Daten. Das Steuergerät ist in der Gondel montiert. Ein zusätzliches Display erlaubt die Betriebsführung aus dem Turmfuß. Technische Daten Steuerungssystem Prinzip Signalübertragung Fernüberwachung Mikroprozessor Lichtwellenleiter SCADA Access Monitoring 5.3 Maßnahmen bei Eisansatz Eisansatz an Rotorblättern von Windenergieanlagen kann zu Eiswurf und damit zu einer erhöhten Gefährdung der Umgebung führen. Es können verschiedene Maßnahme ergriffen werden, um diese Gefährdung zu reduzieren Eiserkennung Senvion WEA sind mit einem redundanten Eiserkennungssystem ausgestattet, das dem Stand der Technik entspricht (bestätigt vom TÜV Nord). Es ermöglicht dem WEA-Steuerungssystem Eisansatz während des Anlagenbetriebs und im Stillstand zu erkennen. Dies wird durch folgende Maßnahmen erreicht: Vergleichsmessungen mit Anemometern Auswertung der Messwerte im Produktionsbetrieb Anlagenschutz durch Schwingungsüberwachung Diese Überwachungsfunktionen lösen in der WEA-Steuerung Status Codes aus, welche ein sicheres Abschalten der Windenergieanlage gewährleisten. PD-2.21-WT.WT.01-A-E -ISO Schutzvermerk beachten- Seite 19 / 21

20 Steuerung Windenergieanlage Anlagenverhalten bei Eiserkennung Wird eine Gefährdung durch Eisansatz erkannt, wird die WEA automatisch gestoppt. Der Neustart erfolgt ebenfalls automatisch, wenn Eisansatz ausgeschlossen werden kann. Wenn nach einer Vor-Ort-Sichtung die Eisfreiheit der Rotorblätter gemeldet wurde, kann unter bestimmten Voraussetzungen auch ein manueller Neustart der WEA aktiviert werden. Anlagenstopp und Neustart werden in der WEA-Steuerung erfasst und stehen für eine spätere Nachweisführung zur Verfügung. Die Konfiguration der Maßnahmen bei Eisansatz kann anlagenspezifisch angepasst werden, wenn die im Rahmen einer jährlichen Standortbewertung festgestellte Risikoklasse ein abweichendes Anlagenverhalten zulässt. Seite 20 / 21 -ISO Schutzvermerk beachten- PD-2.21-WT.WT.01-A-E

21 Abmessungen und Gewichte 6 Abmessungen und Gewichte Die Senvion MM100 ist grundsätzlich für einen einfach durchführbaren Transport und Aufbau konstruiert. Das Anlagendesign erlaubt es, Gondel und Triebstrang separat zu installieren und ermöglicht somit die Nutzung entsprechender marktüblicher Kranausrüstungen. Die wiedergegeben Werte in den folgenden Tabellen können von aktuellen Werten abweichen. 6.1 Gewichte Gewichte Rotorblatt Rotornabe (inkl. Pitchsystem) Gondel (exkl. Rotor) ca. 8,7 t ca. 18,7 t ca. 69,2 t 6.2 Abmessungen Abmessungen Rotorblatt Länge Breite ca. 48,9 m ca. 5,0 m Abmessungen Rotornabe Durchmesser Höhe ca. 4,5 m ca. 3,4 m Abmessungen Gondel Länge Breite Höhe (exkl. Gondeldach) ca. 10,3 m ca. 3,8 m ca. 3,9 m Abmessungen Triebstrang (Nabe, Welle und Getriebe) Länge Breite Höhe ca. 4,9 m ca. 3,0 m ca. 2,4 m PD-2.21-WT.WT.01-A-E -ISO Schutzvermerk beachten- Seite 21 / 21