IEC 61400-2:2006

Wind turbines - Part 2: Design requirements for small wind turbines

Deals with safety aspects, quality assurance, and engineering integrity and specifies requirements for the safety of small wind turbines including design, installation, maintenance and operation under specified external conditions. Provides the appropriate level of protection against damage from hazards from these systems during their planned lifetime.
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Aérogénérateurs - Partie 2: Exigences en matière de conception des petits aérogénérateurs

Traite des aspects relatifs à la sécurité, l'assurance de la qualité et l'intégrité de l'ingénierie, et spécifie les exigences relatives à la sécurité des petits aérogénérateurs, comprenant leur conception, leur installation et leur maintenance, ainsi que leur exploitation dans des conditions externes spécifiques. Fixe un niveau approprié de protection contre les risques et dommages que ces systèmes pourraient causer pendant leur durée de vie.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 20-Mar-2006
• ICS: 27.180 - Wind turbine energy systems
• Technical Committee: TC 88 - Wind energy generation systems
• Current Stage: DELPUB - Deleted Publication
• Completion Date: 12-Dec-2013

Relations

• Revised: IEC 61400-2:2013 - Wind energy generation systems - Part 2: Micro, small, and medium wind turbines
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL IEC
STANDARD 61400-2
Second edition
2006-03
Wind turbines –
Part 2:
Design requirements for small
wind turbines
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Reference number
Publication numbering
As from 1 January 1997 all IEC publications are issued with a designation in the
60000 series. For example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.
Consolidated editions
The IEC is now publishing consolidated versions of its publications. For example,
edition numbers 1.0, 1.1 and 1.2 refer, respectively, to the base publication, the
base publication incorporating amendment 1 and the base publication incorporating
amendments 1 and 2.
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The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC,
thus ensuring that the content reflects current technology. Information relating to
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Wind turbines –
Part 2:
Design requirements for small
wind turbines
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61400-2  IEC:2006 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD.9

1 Scope.13
2 Normative references .13
3 Terms and definitions .15
4 Symbols and abbreviated terms.29
4.1 Symbols .29
4.2 Coordinate system .37
5 Principal elements .39
5.1 General .39
5.2 Design methods .39
5.3 Quality assurance .39
6 External conditions .43
6.1 General .43
6.2 SWT classes .43
6.3 Wind conditions.45
6.4 Other environmental conditions .57
6.5 Electrical load conditions.61
7 Structural design .63
7.1 General .63
7.2 Design methodology.63
7.3 Loads and load cases.63
7.4 Simplified load model .67
7.5 Aeroelastic modelling .79
7.6 Load measurements .87
7.7 Stress calculation .87
7.8 Safety factors .89
7.9 Limit state analysis.91
8 Protection and shutdown system .93
8.1 General .93
8.2 Functional requirements of the protection system .93
8.3 Manual shutdown .93
8.4 Shutdown for maintenance .93
9 Testing .95
9.1 General .95
9.2 Tests to verify design data .95
9.3 Mechanical load testing.97
9.4 Duration testing.99
9.5 Mechanical component testing .105
9.6 Safety and function .107
9.7 Environmental testing.109
9.8 Electrical .109

61400-2  IEC:2006 – 5 –
10 Electrical system .109
10.1 General .109
10.2 Protective devices .109
10.3 Disconnect device .109
10.4 Earthing systems.111
10.5 Lightning protection.111
10.6 Electrical conductors and cables .111
10.7 Electrical loads.111
11 Support structure.115
11.1 General .115
11.2 Dynamic requirements.115
11.3 Environmental factors.115
11.4 Earthing .115
11.5 Foundation .115
11.6 Turbine access design loads .115
12 Documentation requirements .115
12.1 General .115
12.2 Installation .117
12.3 Operation .117
12.4 Maintenance and routine inspection .119
13 Wind turbine markings .121

Annex A (informative) Type certification of small wind turbines .123
Annex B (normative) Design parameters for describing SWT class S .129
Annex C (informative) Stochastic turbulence models.131
Annex D (informative) Deterministic turbulence description.135
Annex E (informative) Partial safety factors for materials .139
Annex F (informative) Development of the simple design equations .159

Bibliography.179

Figure 1 – Definition of the system of axes for HAWT .37
Figure 2 – IEC 61400-2 decision path .41
Figure 3 – Characteristic wind turbulence .49
Figure 4 – example of extreme operating gust (N = 1, V = 25 m/s).51
hub
Figure 5 – Example of extreme direction change magnitude (N = 50, D = 5 m, z = 20 m) .53
hub
Figure 6 – Example of extreme direction change (N = 50, V = 25 m/s) .53
hub
Figure 7 – Extreme coherent gust (V = 25 m/s) (ECG).55
hub
Figure 8 – The direction change for ECD .57
Figure 9 – Time development of direction change for V = 25 m/s.57
hub
Figure A.1 – Modules of type certification (per IEC WT01 and IEC 61400-2) .123
Figure A.2 – Elements of design evaluation (recommended per IEC 61400-2).125
Figure A.3 – Elements of type testing (per IEC WT01 and IEC 61400-2) .127

61400-2  IEC:2006 – 7 –
Figure E.1 – Normal and Weibull distribution .141
Figure E.2 – Typical S-N diagram for fatigue of glass fibre composites .145
Figure E.3 – Typical environmental effects on glass fibre composites .145
Figure E.4 – Fatigue strain diagram for large tow unidirectional 0° carbon fibre/vinyl
ester composites, R = 0,1 and 10 .147
Figure E.5 – S-N curves for fatigue of typical metals.147
Figure E.6 – Fatigue life data for jointed softwood .149
Figure E.7 – Typical S-N curve for wood .151
Figure E.8 – Effect of moisture content on compressive strength of lumber parallel to
grain .151
Figure E.9 – Effect of moisture content on wood strength properties .153
Figure E.10 – Effect of grain angle on mechanical property of clear wood according to
Hankinson-type formula .153

Table 1 – Basic parameters for SWT classes .45
Table 2 – Design load cases for the simplified load calculation method.69
Table 3 – Force coefficients, C .
...

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Deuxième édition
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Aérogénérateurs –
Partie 2:
Exigences en matière de conception
des petits aérogénérateurs
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Numéro de référence
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Numérotation des publications
Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI sont numérotées à partir de
60000. Ainsi, la CEI 34-1 devient la CEI 60034-1.
Editions consolidées
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amendements sont disponibles. Par exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2
indiquent respectivement la publication de base, la publication de base incorporant
l’amendement 1, et la publication de base incorporant les amendements 1 et 2
Informations supplémentaires sur les publications de la CEI

Le contenu technique des publications de la CEI est constamment revu par la CEI
afin qu'il reflète l'état actuel de la technique. Des renseignements relatifs à cette
publication, y compris sa validité, sont disponibles dans le Catalogue des
publications de la CEI (voir ci-dessous) en plus des nouvelles éditions, amende-
ments et corrigenda. Des informations sur les sujets à l’étude et l’avancement des
travaux entrepris par le comité d’études qui a élaboré cette publication, ainsi que la
liste des publications parues, sont également disponibles par l’intermédiaire de:
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• Catalogue des publications de la CEI
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de faire des recherches en utilisant de nombreux critères, comprenant des
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en ligne sont également disponibles sur les nouvelles publications, les publications
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• Service clients
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Aérogénérateurs –
Partie 2:
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– 2 – 61400-2  CEI:2006
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS.8

1 Domaine d'application .12
2 Références normatives.12
3 Termes et définitions .14
4 Symboles et abréviations.28
4.1 Symboles .28
4.2 Système de coordonnées .36
5 Eléments principaux .38
5.1 Généralités.38
5.2 Méthodes de conception.38
5.3 Assurance qualité.38
6 Conditions externes.42
6.1 Généralités.42
6.2 Classes de PAG .42
6.3 Conditions de vent .44
6.4 Autres conditions environnementales .56
6.5 Conditions de charge électrique .60
7 Conception de la structure.62
7.1 Généralités.62
7.2 Méthodologie de conception .62
7.3 Charges et hypothèses de charge .62
7.4 Modèle de charge simplifiée .66
7.5 Modélisation aéroélastique.78
7.6 Mesures de charge.86
7.7 Calcul des contraintes .86
7.8 Facteurs de sécurité.88
7.9 Analyse d’état limite .90
8 Système de protection et d’arrêt .92
8.1 Généralités.92
8.2 Exigences de fonctionnement du système de protection .92
8.3 Arrêt manuel .92
8.4 Arrêt pour maintenance .92
9 Essais .94
9.1 Généralités.94
9.2 Essais destinés à vérifier les données de conception .94
9.3 Essais de charges mécaniques .96
9.4 Essai de durée .98
9.5 Essai mécanique des composants.104
9.6 Sécurité et fonctionnement.106
9.7 Essai environnemental .108
9.8 Electrique.108

– 4 – 61400-2  CEI:2006
10 Système électrique.108
10.1 Généralités.108
10.2 Dispositifs de protection .108
10.3 Dispositif de déconnexion.108
10.4 Systèmes de mise à la terre .110
10.5 Protection parafoudre.110
10.6 Conducteurs et câbles électriques.110
10.7 Charges électriques .110
11 Structure de support.114
11.1 Généralités.114
11.2 Exigences dynamiques.114
11.3 Facteurs environnementaux .114
11.4 Mise à la terre .114
11.5 Fondations .114
11.6 Charges de calcul au niveau de l’accès à la turbine .114
12 Exigences en matière de documentation.114
12.1 Généralités.114
12.2 Installation .116
12.3 Fonctionnement.116
12.4 Maintenance et contrôles de routine .118
13 Marquage des éoliennes.120

Annexe A (informative) Certification de type des petits aérogénérateurs.122
Annexe B (normative) Paramètres de conception destinés à décrire la classe S de PAG .128
Annexe C (informative) Modèles stochastiques de turbulence.130
Annexe D (informative) Description déterministe de la turbulence.134
Annexe E (informative) Facteurs de sécurité partielle des matériaux.138
Annexe F (informative) Elaboration des équations de conception simples.158

Bibliographie.178

Figure 1 – Définition des systèmes d'axes pour EAH .36
Figure 2 – Arbre décisionnel de la CEI 61400-2 .40
Figure 3 – Turbulence caractéristique du vent.48
Figure 4 – Exemple de rafale extrême en fonctionnement (N = 1, V = 25 m/s).50
hub
Figure 5 – Exemple d'amplitude de changement de direction extrême (N = 50, D = 5 m,
z = 20 m).52
hub
Figure 6 – Exemple de changement de direction extrême (N = 50, V = 25 m/s) .52
hub
Figure 7 – Rafale extrême cohérente (V = 25 m/s) (ECG).54
hub
Figure 8 – Changement de direction pour ECD .56
Figure 9 – Déroulement temporel de la modification de direction pour V = 25 m/s .56
hub
Figure A.1 – Modules de la certification de type (selon CEI WT01 et CEI 61400-2) .122
Figure A.2 – Eléments de l’évaluation de la conception (recommandé par la
CEI 61400-2) .124
Figure A.3 – Eléments de l’essai de type (selon CEI WT01 et CEI 61400-2) .126

– 6 – 61400-2  CEI:2006
Figure E.1 – Distribution normale et distribution de Weibull .140
Figure E.2 – Diagramme S-N classique de la fatigue des composites en fibres de verre .144
Figure E.3 – Effets classiques de l’environnement sur des composites en fibres de
verre.144
Figure E.4 – Diagramme de fatigue et de la déformation pour des composites de fibres
de carbone /ester vinylique à fibres larges unidirectionnelles à 0°, R = 0,1 et 10 .146
Figure E.5 – Courbes S-N relatives à la fatigue des métaux habituels.146
Figure E.6 – Données de durée de résistance à la fatigue pour bois tendres .148
Figure E.7 – Courbe S-N classique pour le bois .150
Figure E.8 – Effet de l’hygrométrie sur la résistance à la compression de pièces de
bois parallèlement au grain .150
Figure E.9 – Effet de l’hygrométrie sur les propriétés de résistance du bois .152
Figure E.10 – Effet de l’angle du grain sur la propriété mécanique du bois clair selon
une formule de type Hankinson .
...

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Partie 2:
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Wind turbines –
Part 2:
Design requirements for small
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Numéro de référence
Reference number
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Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are
sont numérotées à partir de 60000. Ainsi, la CEI 34-1 issued with a designation in the 60000 series. For
devient la CEI 60034-1. example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.
Editions consolidées Consolidated editions
Les versions consolidées de certaines publications de la The IEC is now publishing consolidated versions of its
CEI incorporant les amendements sont disponibles. Par publications. For example, edition numbers 1.0, 1.1
exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent and 1.2 refer, respectively, to the base publication,
respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
base incorporant l’amendement 1, et la publication de the base publication incorporating amendments 1
base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
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sur les publications de la CEI
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– 2 – 61400-2  CEI:2006
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS.8

1 Domaine d'application .12
2 Références normatives.12
3 Termes et définitions .14
4 Symboles et abréviations.28
4.1 Symboles .28
4.2 Système de coordonnées .36
5 Eléments principaux .38
5.1 Généralités.38
5.2 Méthodes de conception.38
5.3 Assurance qualité.38
6 Conditions externes.42
6.1 Généralités.42
6.2 Classes de PAG .42
6.3 Conditions de vent .44
6.4 Autres conditions environnementales .56
6.5 Conditions de charge électrique .60
7 Conception de la structure.62
7.1 Généralités.62
7.2 Méthodologie de conception .62
7.3 Charges et hypothèses de charge .62
7.4 Modèle de charge simplifiée .66
7.5 Modélisation aéroélastique.78
7.6 Mesures de charge.86
7.7 Calcul des contraintes .86
7.8 Facteurs de sécurité.88
7.9 Analyse d’état limite .90
8 Système de protection et d’arrêt .92
8.1 Généralités.92
8.2 Exigences de fonctionnement du système de protection .92
8.3 Arrêt manuel .92
8.4 Arrêt pour maintenance .92
9 Essais .94
9.1 Généralités.94
9.2 Essais destinés à vérifier les données de conception .94
9.3 Essais de charges mécaniques .96
9.4 Essai de durée .98
9.5 Essai mécanique des composants.104
9.6 Sécurité et fonctionnement.106
9.7 Essai environnemental .108
9.8 Electrique.108

61400-2  IEC:2006 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD.9

1 Scope.13
2 Normative references .13
3 Terms and definitions .15
4 Symbols and abbreviated terms.29
4.1 Symbols .29
4.2 Coordinate system .37
5 Principal elements .39
5.1 General .39
5.2 Design methods .39
5.3 Quality assurance .39
6 External conditions .43
6.1 General .43
6.2 SWT classes .43
6.3 Wind conditions.45
6.4 Other environmental conditions .57
6.5 Electrical load conditions.61
7 Structural design .63
7.1 General .63
7.2 Design methodology.63
7.3 Loads and load cases.63
7.4 Simplified load model .67
7.5 Aeroelastic modelling .79
7.6 Load measurements .87
7.7 Stress calculation .87
7.8 Safety factors .89
7.9 Limit state analysis.91
8 Protection and shutdown system .93
8.1 General .93
8.2 Functional requirements of the protection system .93
8.3 Manual shutdown .93
8.4 Shutdown for maintenance .93
9 Testing .95
9.1 Gen
...