화재 번역(영어 원본)3.3 Causes of loss by fire
Based on loss experiences of insurers, the following paragraphs will provide an overview of typical causes of an outbreak and spread of fire. The causes of loss by fire are basically the same with offshore wind turbines and with onshore wind turbines. However, due to stronger exposure to environmental conditions and currently still quite limited experience, the probability of technical defects and thus the risk of fire are probably higher with offshore wind turbines than with onshore wind turbines.
3.3.1 Increased risk of an outbreak of fire caused by lightning strike
A large number of cases of loss have shown that lightning strikes are among the most frequent causes of fire at wind turbines. The special risk of lightning strikes arises from the exposed locations (often located at a higher altitude) and the large height of the structure, amongst others. The risk of fire increases particularly when the lightning protection system is not implemented and maintained properly. If the contact resistance of the lightning conductor path is too high, thermal damage is almost inevitable in case of a lightning strike.
3.3.2 Electrical installations
Besides lightning strikes, failures in electrical installations of wind turbines are among the most common causes of fire. Fire is caused by overheating following overloading, earth fault/short circuit as well as arcs. Typical failures include the following:
• Technical defects or components in the power electronics (e.g., switchgear cabinet, inverter cabinet, transformer) that have the wrong dimensions
• Failure of power switches
• Failure of control electronics
• High contact resistance due to insufficient contacts with electrical connections, e.g., with
bolted connections at contact bars
• Insufficient electrical protection concept with respect to the identification of insulation
defects and selectivity of switch-off units
• No or no all-pole disconnection of the generator in case of failure/switch-off of the turbine
• Missing surge protection at the mean voltage side of the transformer
• Resonance within RC (resistor-capacitor) circuits (line filter, reactive power compensations)
3.3.3 Hot surfaces
If all aerodynamic brakes fail, mechanical brakes, which slow down the rotor, can reach
temperatures that result in an ignition of combustible material. In case of such an emergency braking, flying sparks that are caused by mechanical brakes without covers also pose a high risk since flying sparks might also ignite combustible material that is further away. Defects at turbines or parts thereof, e.g., leakage of the oil systems and dirt, increase the risk of fire.
Other risks exist in case of overloading and poor lubrication of generator and gearbox mountings. In these cases the mountings get too hot. Combustible material and lubricants can ignite when they get in contact with hot surfaces. For example, if a failure at the mounting leads to rubbing of rotating components, the resulting flying sparks might cause a fire.
3.3.4 Work involving fire hazards
Work involving fire hazards relating to repair, assembling and disassembling work, e.g., welding, abrasive cutting, soldering and flame cutting, are a frequent cause of fire. Due to the high temperatures that occur during these activities, combustible material that is in the close or further environment of the working site may get on fire. Welding, cutting and grinding sparks are particularly dangerous since they can ignite combustible material that is at a distance of 10 m and more from the working site. Many fires break out several hours after the completion of work involving fire hazards.
3.3.5 Fire load
A wide variety of combustible materials that can cause an outbreak of fire and result in a fast spread of fire are being applied in the nacelles of wind turbines, e.g.,
• internal foam sound insulation of the nacelle, in parts contaminated by oil-containing deposits,
• plastic housing of the nacelle (e.g., GRP),
• oil in the hydraulic systems, e.g., for pitch adjustments, braking systems; if there are any damages or if the temperature is very high, high pressure in the hydraulic pipes can cause the hydraulic oil to escape finely nebulized, and this can cause an explosive spread of the fire,
• gearbox oil and other lubricants, e.g., for the generator bearings,
• transformer oil,
• electrical installations, cables, etc.
Hydraulic oils, oil-containing waste that has not been removed, and lubricants, which are stored in the nacelle are additional fire loads and not only increase the general risk of fire unnecessarily, but also increase the risk of a spread of fire. |
화재 번역(한국어 번역본)3.3 화재 손실 원인
아래의 절들에서는 보험업자의 손실 경험을 근거로 화재가 발발하고 확산되는 전형적인 원인들을 간략하게 설명할 것이다. 화재에 의한 손실 원인은 기본적으로 해상 풍력 터빈과 육상 풍력 터빈에 의한 것과 동일하다. 그러나 환경 조건에 보다 강력하게 노출되고, 현재까지도 여전히 경험이 제한적이기 때문에 기술 결함 가능성과 그에 따른 화재 위험성은 육상 풍력 터빈보다는 해상 풍력 터빈에 의한 것이 더 높을 것이다.
3.3.1 낙뢰에 의해 발생하는 화재 발발과 위험성 증대
손실 사례의 대다수는 풍력 터빈에서 화재를 일으키는 가장 빈번한 원인 가운데 하나가 낙뢰임을 보여주고 있다. 낙뢰의 특별한 위험성은 노출된 장소 (주로 고지대에 위치해 있는)와 그중에서 특히, 고층 구조물에서 발생한다. 화재의 위험성은 피뢰 시스템이 적합하게 작동되지 않고, 부적합하게 관리될 때 특히 증가한다. 낙뢰 전도체 경로의 접촉 저항이 지나치게 높다면, 낙뢰의 경우 열 손상은 거의 불가피하다.
3.3.2 전기 설비
낙뢰와 함께 풍력 터빈의 전기 설비 장애 역시 화재의 가장 일반적인 원인 가운데 하나이다. 화재는 아크뿐 아니라 과부하에 따른 과열, 접지 장애/누전에 의해 발생한다. 전형적인 장애에는 다음이 포함된다.
• 기술 결함 또는 용적이 맞지 않는 전력 전자 (예를 들어, 개폐 장치 캐비닛, 인버터 캐비닛, 변압기)의 부품
• 전원 스위치 장애
• 접촉봉의 볼트 연결과 같이 전기 연결과의 불충분한 접촉으로 인한 높은 접촉 저항
• 스위치 차단 장치의 절연 결함와 선택도의 식별과 관련이 있는 불충분한 전기 보호 개념
• 터빈 스위치 차단/장애의 경우, 발생 장치가 차단되지 않거나 전극이 차단되지 않음
• 변압기의 평균 전압쪽에서 서지 방호 장치 장애
• RC (저항기-축전기) 회로 (전원 여과기, 무효 전력, 보상) 내의 공진
3.3.3 뜨거운 표면
모든 공력 제동기가 작동하지 않는 경우에는 기계 제동기가 로터의 속도를 떨어뜨려 가연성 소재가 발화되는 온도에 도달할 수 있다. 그러한 비상 제동 상황에서 덮개가 없는 기계 제동기는 스파크가 튀어 오르는 높은 위험성을 지니고 있다. 오일 시스템의 누수와 오물 같은 터빈이나 터빈 부품의 결함은 화재의 위험성을 증대시킨다.
과부하와 증속기 마운트 및 발전기의 윤활이 불충분한 경우에도 위험성이 존재한다. 이러한 경우에는 마운트가 지나치게 과열될 수 있다. 예를 들어, 마운트 장애로 인해 회전 부품에 마찰이 일어나면, 그 결과 스파크가 튀어 화재가 발생할 수 있다.
3.3.4 화재 위해성을 수반하는 작업
용접, 연삭 절단, 납땜, 불꽃 절단과 같이 수리, 조립, 분해 작업과 관련해 화재 위해성을 수반하는 작업은 빈번한 화재의 원인이다. 이러한 작업들을 하는 동안에는 높은 온도가 발생해 작업 현장과 가까이에 있거나 떨어져 있는 환경에 있는 가연성 소재에서 화재가 발생할 수 있다. 용접 스파크, 절단 스파크, 연마 스파크는 작업 현장에서 10m 이상 거리에 있는 가연성 소재를 발화시킬 수 있으므로 특히 위험하다. 다수의 화재는 화재 위해성을 수반하는 작업을 완료한 지 몇 시간 후에 발발된다.
3.3.5 화재 하중
갑작스런 화재를 일으키고, 그 결과 화재를 급속하게 확산시킬 수 있는 다양한 가연성 소재들이 풍력 터빈의 나셀에 활용되고 있다. 예를 들어,
• 과거에 오일 성분의 침전물로 오염된 나셀의 내부 거품형 차음제
• 나셀의 플라스틱 하우징 (예를 들어, GRP)
• 피치 조정, 제동 시스템용 유압 시스템 내부의 오일; 그러한 것들에 어떠한 손상이 있거나 온도가 매우 높은 경우, 유압 파이프의 높은 압력으로 유압유가 미세하게 분무될 수 있어 화재가 폭발적으로 확산될 수 있다.
• 예를 들어, 발전기 베어링용 증속기 오일과 기타 윤활제
• 변압기 오일
• 전기 설비, 케이블 등
나셀 안에 들어있는 유압유, 제거되지 않은 오일 성분의 폐기물과 윤활제는 화재 하중을 더하며, 화재의 일반적인 위험성을 불필요하게 증대시킬뿐 아니라 화재 확산의 위험성도 증가시킨다. |
