IEC 61400-2:2013

Wind energy generation systems - Part 2: Micro, small, and medium wind turbines

IEC 61400-2:2013 deals with safety philosophy, quality assurance, and engineering integrity and specifies requirements for the safety of small wind turbines (SWTs) including design, installation, maintenance and operation under specified external conditions. It provides the appropriate level of protection against damage from hazards from these systems during their planned lifetime. This standard is concerned with all subsystems of SWTs such as protection mechanisms, internal electrical systems, mechanical systems, support structures, foundations and the electrical interconnection with the load. While this standard is similar to IEC 61400-1, it does simplify and make significant changes in order to be applicable to small wind turbines. The main changes with respect to the previous edition are as follows:
- the title has been modified to better reflect the scope;
- restructured into a part Design evaluation and a part Type testing to harmonise use with IEC 61400-22 conformity testing and certification;
- caution provided regarding the use of simplified equations;
- added various annexes (wind conditions, tropical storms, extreme environmental conditions, EMC testing, dynamic behavior, etc.).
The contents of the corrigendum of October 2019 have been included in this copy.

Systèmes de génération d'énergie éolienne - Partie 2 : Micro, petites et moyennes éoliennes

La CEI 61400-2:2013 traite de la philosophie relative à la sécurité, l'assurance de la qualité et l'intégrité de l'ingénierie, et elle spécifie les exigences relatives à la sécurité des petits aérogénérateurs (PAG), comprenant leur conception, leur installation et leur maintenance, ainsi que leur exploitation dans des conditions externes spécifiées. Elle fixe un niveau approprié de protection contre les dommages dus aux dangers que ces systèmes pourraient causer pendant leur durée de vie. La présente norme se préoccupe de tous les sous-systèmes des PAG tels que les mécanismes de protection, les systèmes électriques internes, les systèmes mécaniques, les structures de support, les fondations et l'interconnexion électrique avec la charge. Bien que la présente norme soit similaire à la CEI 61400-1, elle la simplifie et y apporte des changements significatifs afin d'être applicable aux petits aérogénérateurs. Cette nouvelle édition inclut les modifications techniques majeures suivantes par rapport à l'édition précédente:
- le titre a été modifié pour mieux refléter le domaine d'application;
- restructuration en une partie Evaluation de la conception et une partie Essais de type pour harmoniser l'utilisation avec les essais de conformité et la certification de la CEI 61400-22;
- des précautions ont été ajoutées concernant l'utilisation des équations simplifiées;
- diverses annexes ont été ajoutées (conditions de vent, tempêtes tropicales, conditions d'environnement extrêmes, essais CEM, comportement dynamique).
Le contenu du corrigendum d'octobre 2019 a été pris en considération dans cet exemplaire.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 11-Dec-2013
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 27.180 - Wind turbine energy systems
• ICS: 33.200 - Telecontrol. Telemetering
• Technical Committee: TC 88 - Wind energy generation systems
• Drafting Committee: MT 2 - TC 88/MT 2
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 31-Dec-2013
• Completion Date: 12-Dec-2013

Relations

• Corrected By: IEC 61400-2:2013/COR1:2019 - Corrigendum 1 - Wind turbines - Part 2: Small wind turbines
• Effective Date: 05-Sep-2023
• Revises: IEC 61400-2:2006 - Wind turbines - Part 2: Design requirements for small wind turbines
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

IEC 61400-2 ®
Edition 3.0 2013-12
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Wind turbines –
Part 2: Small wind turbines
Eoliennes –
Partie 2: Petits aérogénérateurs

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IEC 61400-2 ®
Edition 3.0 2013-12
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Wind turbines –
Part 2: Small wind turbines
Eoliennes –
Partie 2: Petits aérogénérateurs

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
PRICE CODE
INTERNATIONALE
CODE PRIX XF
ICS 27.180 ISBN 978-2-8322-1284-4

– 2 – 61400-2  IEC:2013
CONTENTS
FOREWORD . 9
1 Scope . 11
2 Normative references . 11
3 Terms and definitions . 12
4 Symbols and abbreviated terms . 21
4.1 General . 21
4.2 Symbols . 21
4.3 Coordinate system . 25
5 Principal elements . 26
5.1 General . 26
5.2 Design methods . 27
5.3 Quality assurance . 27
I Design evaluation . 29
6 External conditions . 29
6.1 General . 29
6.2 SWT classes . 29
6.3 Wind conditions . 30
6.3.1 General . 30
6.3.2 Normal wind conditions . 30
6.3.3 Extreme wind conditions . 32
6.4 Other environmental conditions . 36
6.4.1 General . 36
6.4.2 Other normal environmental conditions . 37
6.4.3 Other extreme environmental conditions . 37
6.5 Controlled test conditions . 38
6.6 Electrical load conditions . 38
6.6.1 General . 38
6.6.2 For turbines connected to the electrical power network . 38
6.6.3 For turbines not connected to the electrical power network . 38
7 Structural design . 39
7.1 General . 39
7.2 Design methodology . 39
7.3 Loads and load cases . 39
7.3.1 General . 39
7.3.2 Vibration, inertial and gravitational loads . 39
7.3.3 Aerodynamic loads . 39
7.3.4 Operational loads . 40
7.3.5 Other loads . 40
7.3.6 Load cases . 40
7.4 Simplified loads methodology . 40
7.4.1 General . 40
7.4.2 Load case A: normal operation . 42
7.4.3 Load case B: yawing . 43
7.4.4 Load case C: yaw error . 44
7.4.5 Load case D: maximum thrust . 44
7.4.6 Load case E: maximum rotational speed . 44

61400-2  IEC:2013 – 3 –
7.4.7 Load case F: short at load connection . 44
7.4.8 Load case G: shutdown (braking) . 44
7.4.9 Load case H: extreme wind loading . 45
7.4.10 Load case I: parked wind loading, maximum exposure . 46
7.4.11 Load case J: transportation, assembly, maintenance and
repair . 47
7.5 Simulation modelling . 47
7.5.1 General . 47
7.5.2 Power production (DLC 1.1 to 1.5) . 48
7.5.3 Power production plus occurrence of fault (DLC 2.1 to 2.3). 49
7.5.4 Normal shutdown (DLC 3.1 and 3.2) . 49
7.5.5 Emergency or manual shutdown (DLC 4.1) . 49
7.5.6 Extreme wind loading (stand-still or idling or spinning) (DLC
5.1 to 5.2) . 49
7.5.7 Parked plus fault conditions (DLC 6.1) . 50
7.5.8 Transportation, assembly, maintenance and repair (DLC 7.1) . 50
7.5.9 Load calculations . 50
7.6 Load measurements. 50
7.7 Stress calculation . 50
7.8 Safety factors. 51
7.8.1 Material factors and requirements . 51
7.8.2 Partial safety factor for loads . 52
7.9 Limit state analysis . 52
7.9.1 Ultimate strength analysis . 52
7.9.2 Fatigue failure . 53
7.9.3 Critical deflection analysis . 53
8 Protection and shutdown system . 54
8.1 General . 54
8.2 Functional requirements of the protection system . 54
8.3 Manual shutdown . 54
8.4 Shutdown for maintenance . 55
9 Electrical system . 55
9.1 General . 55
9.2 Protective devices . 55
9.3 Disconnect device . 56
9.4 Earthing (grounding) systems . 56
9.5 Lightning protection . 56
9.6 Electrical conductors and cables . 56
9.7 Electrical loads . 56
9.7.1 General .
...