전기설비기술기준의 판단기준-발전용풍력설비

5. 발전용 풍력설비

 

제 1 조 (목적) 이 판단기준은 전기설비기술기준(이하 “기술기준”이라 한다) 제6장(발전용 풍력설비)에서 정한 안전성능에 대한 구체적인 기술적 사항을 정하는 것을 목적으로 한다.

 

제 2 조 (용어의 정의) 이 판단기준에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다.

1. “풍력터빈”이란 바람의 운동에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치(가동부 베어링, 나셀, 블레이드 등의 부속물을 포함)를 말한다.

2. “풍력터빈을 지지하는 구조물”이란 타워와 기초로 구성된 풍력터빈의 일부분을 말한다.

3. “풍력발전소”란 단일 또는 복수의 풍력터빈(풍력터빈을 지지하는 구조물을 포함)을 원동기로 하는 발전기와 그 밖의 기계기구를 시설하여 전기를 발생시키는 곳을 말한다.

4. “자동정지”란 풍력터빈의 설비보호를 위한 보호 장치의 작동으로 인하여 자동적으로 풍력터빈을 정지시키는 것을 말한다.

 

제 3 조 (적용 범위) ① 이 판단기준은 기술기준 제6장(발전용 풍력설비)에서 정한 안전 성능에 대하여 보다 구체적인 실현수단을 규정한 것으로 발전용 풍력설비를 설계, 제작, 시설 및 검사하는데 적용한다.

② 이 판단기준에 명시되지 않은 사항이라 하더라도 기술기준에 적합하도록 하기 위하여 국제표준 및 이에 근접한 기술요건 중 안전수준을 확보할 기술적 근거가 충분하다면 이 판단기준 이외의 다른 규정을 적용할 수 있다.

 

제 4 조 (안전조치) 기술기준 제168조에 의한 안전조치는 제5조부터 제8조까지의 요건을 충족하는 것을 말한다.

 

제 5 조 (급경사지 붕괴의 방지) 급경사지 붕괴위험구역 내에 시설하는 풍력발전소는 해당구역 내의 급경사지의 붕괴를 조장하거나 또는 유발할 우려가 없도록 시설하여야 한다.

 

제 6 조 (항공장애등 시설) 발전용 풍력설비의 항공장애등 및 주간장애표지는 ｢항공법｣ 제83조(항공장애 표시등의 설치 등)의 규정을 준용한다.

 

제 7 조 (접근시설의 안전조치) 나셀 등 풍력발전기 상부시설에 접근하기 위한 안전한 시설물을 강구하여야 한다.

제 8 조 (피뢰설비) 풍력발전설비의 피뢰설비는 블레이드, 풍력발전기 본체, 전력기기․제어기기 및 풍향․풍속계 등을 보호할 수 있는 피뢰설비를 시설하여야 한다.

 

제 9 조 (풍력터빈의 구조) 기술기준 제169조에 의한 풍력터빈의 구조에 적합한 것은 제10조부터 제12조까지에 의한 요건을 충족하는 것을 말한다.

 

제 10 조 (풍력터빈의 선정) 풍력터빈의 선정에 있어서는 시설장소의 풍황(風况)과 환경, 적용규모 및 적용형태 등을 고려하여 선정하여야 한다.

 

제 11 조 (잠금장치의 시설) 풍력터빈의 유지, 보수 및 점검 시 작업자의 안전을 위한 다음의 잠금장치를 시설하여야 한다.

1. 풍력터빈의 로터, 요 시스템 및 피치 시스템에는 각각 1개 이상의 잠금장치를 시설하여야 한다.

2. 잠금장치는 풍력터빈의 정지장치가 작동하지 않더라도 로터, 나셀, 블레이드의 회전을 막을 수 있어야 한다.

 

제 12 조 (풍력터빈의 강도계산) ① 최대풍압하중 및 운전 중의 회전력 등에 의한 풍력터빈의 강도계산에는 다음의 조건을 고려하여야 한다.

1. 사용조건

가. 최대풍속

나. 최대회전수

2. 강도조건

가. 하중조건

나. 강도계산의 기준

다. 피로하중

② 제1항의 강도계산은 다음 순서에 따라 계산하여야 한다.

1. 풍력터빈의 제원(블레이드 직경, 회전수, 정격출력 등)을 결정

2. 자중, 공기력, 원심력 및 이들에서 발생하는 모멘트를 산출

3. 풍력터빈의 사용조건(최대풍속, 풍력터빈의 제어)에 의해 각부에 작용하는 하중을 계산

4. 각부에 사용하는 재료에 의해 풍력터빈의 강도조건

5. 하중, 강도조건에 의해 각부의 강도계산을 실시하여 안전함을 확인하여야 한다.

③ 제2항의 강도 계산개소에 가해진 하중의 합계는 다음 순서에 의하여 계산하여야 한다.

1. 바람 에너지를 흡수하는 블레이드의 강도계산

2. 블레이드를 지지하는 날개 축, 날개 축을 유지하는 회전축의 강도계산

3. 블레이드, 회전축을 지지하는 나셀과 타워를 연결하는 요 베어링의 강도계산

 

제 13 조 (풍력터빈 정지장치의 시설) 기술기준 제170조에 따른 풍력터빈 정지장치는 표 13-1과 같이 자동으로 정지하는 장치를 시설하는 것을 말한다.

〔표 13-1〕

이 상 상 태	자동정지장치	비 고
풍력터빈의 회전속도가 비정상적으로 상승	○
풍력터빈의 컷 아웃 풍속	○
풍력터빈의 베어링 온도가 과도하게 상승	○	정격 출력이 500 ㎾ 이상인 원동기(풍력터빈은 시가지 등 인가가 밀집해 있는 지역에 시설된 경우 100 ㎾ 이상)
풍력터빈의 주요 베어링 또는 그 부근의 축에서 회전 중에 발생하는 진동이 과도하게 증가	○	시가지 등 인가가 밀집해 있는 지역에 시설된 것으로 정격출력 10 ㎾ 이상의 풍력터빈
제어용 압유장치의 유압이 과도하게 저하된 경우	○	용량 100 kVA 이상의 풍력발전소를 대상으로 함.
압축공기장치의 공기압이 과도하게 저하된 경우	○
전동식 제어장치의 전원전압이 과도하게 저하된 경우	○

 

제 14 조 (계측장치의 시설) 풍력터빈에는 설비의 손상을 방지하기 위하여 운전 상태를 계측하는 다음의 계측장치를 시설하여야 한다.

1. 회전속도계

2. 나셀(nacelle) 내의 진동을 감시하기 위한 진동계

3. 풍속계

4. 압력계

 

제 15 조 (풍력터빈을 지지하는 구조물의 구조) 기술기준 제172조에 의한 풍력터빈을 지지하는 구조물에 적합한 것은 제16조부터 제18조까지 충족하는 것을 말한다.

 

제 16 조 (풍력터빈을 지지하는 구조물의 구조, 성능 및 시설조건) ① 풍력터빈을 지지하는 구조물은 자중, 적재하중, 적설, 풍압, 지진, 진동 및 충격을 고려하여야 한다. 다만, 해상 및 해안가 설치시는 염해 및 파랑하중에 대해서도 고려하여야 한다.

② 동결, 착설 및 분진의 부착 등에 의한 비정상적인 부식 등이 발생하지 않도록 고려하여야 한다.

③ 풍속변동, 회전수변동 등에 의해 비정상적인 진동이 발생하지 않도록 고려하여야 한다.

제 17 조 (풍력터빈을 지지하는 구조물의 강도계산) ① 제16조에 의한 풍력터빈 및 지지물에 가해지는 풍하중의 계산방식은 다음 식과 같다.

P = CqA

P : 풍압력(N)

C : 풍력계수

q : 속도압(N/m2)

A : 수풍면적(m2)

1. 풍력계수 C는 풍동실험 등에 의해 규정되는 경우를 제외하고, [건축구조설계기준]을 준용한다.

2. 풍속압 q는 다음의 계산식 혹은 풍동실험 등에 의해 구하여야 한다.

가. 풍력터빈 및 지지물의 높이가 16 m 이하인 부분

나. 풍력터빈 및 지지물의 높이가 16 m 초과하는 부분

V는 지표면상의 높이 10 m에서의 재현기간 50년에 상당하는 순간최대풍속(m/s)으로 하고 관측자료에서 산출한다. h는 풍력터빈 및 지지물의 지표에서의 높이(m)로 하고 풍력터빈을 기타 시설물 지표면에서 돌출한 것의 상부에 시설하는 경우에는 주변의 지표면에서의 높이로 한다.

3. 수풍면적 A는 수풍면의 수직투영면적으로 한다.

② 풍력터빈 지지물의 강도계산에 이용하는 지진하중은 지역계수를 고려하여야 한다.

③ 풍력터빈의 적재하중은 컷아웃 시, 공진풍속 시, 폭풍 시 하중을 고려하여야 한다.

 

제 18 조 (풍력터빈을 지지하는 구조물의 기초) 풍력터빈을 지지하는 구조물 기초는 당해 구조물에 제16조 제1항의 규정에 의해 견디어야하는 하중에 대하여 충분한 안전율을 적용하여 시설하여야 한다.

 

제 19 조 (제어장치의 시설) 기술기준 제174조에서 요구하는 제어장치는 다음과 같은 기능 등을 제어하여야 한다.

1. 출력한계

2. 회전자 속도

3. 전기부하의 접속

4. 기동 및 정지 절차

5. 전력계통 또는 전력부하의 손실에 의한 정지

6. 케이블 꼬임 한계

7. 바람에 대한 조정

 

제 20 조 (보호장치의 시설) 기술기준 제174조에서 요구하는 보호장치는 다음과 같은 조건 등에 보호되어야 한다.

1. 과풍속

2. 발전기의 과부하 또는 고장

3. 과진동

4. 전력계통 손실 및 단절

5. 케이블 꼬임 한계