13.6kV～40.5kV交流開關設備能效計量測試規范本規范規定了額定頻率50Hz、額定電壓3.6kV～40.5kV交流開關設備(以下簡稱開關設備)能效計量測試方法和測試報告等內容。本規范適用于開關設備主回路、操動機構的能效計量測凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規范。3.2(開關裝置的)主回路maincircuit(ofaswitchingdevice)3.4主回路損耗maincircuitloss對于三相開關設備，輸出端子短接，當額定電流從開關設備關設備，開關設備所吸取的有功功率，計量單位為W。對于單相開關設備，當額定電流從開關設備主回路輸入端子回路并通過輸出端子流出開關設備，開關設備所吸取的有功功率。計量單位為W。按照規定的操作程序，在空載工況下，用分、合閘裝源電壓對開關設備進行分閘、合閘和儲能操作時，開關設備所吸取的能量。計量單位2開關設備是主要用于與發電、輸電、配電和電能轉換有關的開關裝置以及其同控5.1.1環境溫度：+10℃~+40℃。5.1.2相對濕度：40%～75%。5.1.3海拔：海拔不超過1000m。電源電壓的波形應近似于正弦波，即畸變波形中的總諧波含量不大于5%,偶次諧波含量不大于1%。額定電流總諧波含量不超過額定電流的5%。操動機構損耗測試電源為分、合閘裝置和輔助、控制回路的的±1%,操動機構損耗測試電源頻率的標準值為交流50Hz或直流。直流電源的紋波電壓為額定負載時電源電壓交流分量的峰-峰值，應限制到不大于直流分量的5%。分、合閘裝置和輔助、控制回路的電源電壓應該理子上測得的電壓，如果需要，還包括制造廠提供或要求的與回路串聯的輔助電阻或元b)準確度等級：0.01級。a)電壓測量范圍：0.1V～1000V;b)電壓測量最大允許誤差：士(讀數×0.05%+量程×0.05%)d)電流測量最大允許誤差：±(讀數×0.05%+量程×0.05%);f)功率因數測量最大允許誤差：±0.02%(功率因數>0.5),±0.01%(功率因g)功率測量范圍：0.01W～300h)功率測量最大允許誤差：±(讀數×0.05%+量程×0.05%)35.2.2.3溫度測量儀表a)溫度測量范圍：0.01℃~150℃;b)溫度測量最大允許誤差：±0.2℃;c)分辨力：0.01℃。5.2.2.4瞬態功率記錄儀器(具有功率積分功能)a)電壓測量范圍：0.1V～1000V;b)電壓測量最大允許誤差：±(讀數×0.1%+量程×0.1%);c)電流測量范圍：0.1A～100A;d)電流測量最大允許誤差：±(讀數×0.1%+量程×0.1%)e)功率測量范圍：0.01VA～100000VA;f)功率測量最大允許誤差：±(讀數×0.1%+量程×0.1%);g)電能量測量最大允許誤差：±0.3%。5.2.2.5開關設備能源效率測量裝置及其測量儀表均應具備有效的檢定或校準證書。6測試項目和方法6.1能源消耗量測試6.1.1主回路損耗測試按照附錄A進行測試，并用公式(1)～公式(7)計算開關設備的主回路損耗。PA=UAK?IACOSφAPc=UcK?Iccosφ(式中：IA——主回路A相二次電流，A;φA—主回路A相功率因數；Ig——主回路B相二次電流，A;qn——主回路B相功率因數；Ic——主回路C相二次電流，A;φc——主回路C相功率因數；4K?——電流互感器變比；—溫度為t(℃)溫度為t(℃)溫度為t(℃)時，電流未修正的主回路A相損耗，W;時，電流未修正的主回路B相損耗，W;時，電流未修正的主回路C相損耗，W;I?——開關設備額定電流，A;P溫度為t(℃)Pα——溫度為t(℃)Pc——溫度為t(℃)Pz——溫度為t(℃)時，電流修正到額定電流后的主回路A相損耗，W;時，電流修正到額定電流后的主回路B相損耗，W;時，電流修正到額定電流后的主回路C相損耗，W;時，電流修正后的主回路總損耗，W;t——熱平衡狀態時的周圍空氣溫度，℃。6.1.2操動機構損耗測試按照附錄B進行測試，并用公式(8)～公式(11)計算開關設備的操動機構損耗，其中開關設備的分閘操作主要考慮的是分勵脫扣操作方式下的損耗測量。E,=Ec+Eo+EsE,=Ec+Eo+Es式中：Uc——合閘回路電壓，V;Ic——合閘回路電流，A;U?——分閘回路電壓，V;Us——儲能回路電壓，V;Is——儲能回路電流，A;Es——儲能回路損耗，J;tci——分閘回路電流起始時刻；tc?——分閘回路電流結束時刻；to——合閘回路電流起始時刻；to?——合閘回路電流結束時刻；tsi——儲能回路電流起始時刻；tse——儲能回路電流結束時刻；E,——t(℃)時操動機構總損耗，J;t——測試時的環境溫度，℃。5計量測試的原始記錄應包含3.6kV～40.5kV開關設備能效計量測試所要求的必要信息，記錄中列出的項目應準確填寫。測量結果、數據和計算應在測試時予以記錄。記錄應包括測試人員和核驗人員的簽名和測試日期。原始記錄格式見附錄D。按本規范規定的計量測試要求測量和計算3.6kV～40.5kV開關設備的主回路損a)主回路損耗保留兩位小數，計量單位為W;b)操動機構損耗保留兩位小數，計量單位為J。應準確、客觀和規范地報告測試結果，出具測試報告。測試報告應包括足夠的信息。測試報告應由測試人員、報告審核人員和報告批準人員簽名，測試報告格式見附j)測試環境的描述；6開關設備主回路損耗測試方法受試開關設備應按照GB/T11022—2011中6.5溫升試驗規定的要求準備，試驗應該在戶內、周圍空氣的流動速度小于0.5m/s的環境下進行，頻率范圍為47.5Hz~51Hz,開關設備的各部分的溫度應該用熱電偶或其他適用的傳感器件來測量，它們應周圍空氣溫度是開關設備周圍空氣的平均溫度，它應該應布置在開關設備周圍、處在載流部件的平均高度上并距離開關設備1m處的熱電偶或其他適用的傳感器件來測量，應該防止熱電偶受氣流度快速變化造成的讀數誤差，可以把熱電偶放入裝有0.5L油的小瓶中。對于三相開關設備測試，接線見圖A.1,將大電流升流設備的輸出線，接入開關設頭的一端分別接在開關設備主回路輸入端子a、b、c測量點，電壓探頭另一端共同接在短接排的O測量點，將開關設備額定頻率下的額定電流注入開關設備。主回路A相電壓UA是測量點a、O間的電壓，主回路B相電壓U。是測量點b、O間的電壓，主回路試驗應該持續足夠長的時間以使溫升達到穩定，即熱平衡狀態。如果在1h內開關設備的各部分的溫升(開關設備的各部分的溫度與周圍空氣溫度之差)的變化不超過1K,就認為達到了這一狀態。周圍空氣溫度的變化在1h內不應該超過1K。當開關設備達到熱平衡后，將施加電流值控制在額定電流值100%～101%之間，在功率測量儀器上讀取開關設備每一相的電流、電壓、功率因數，根據6.1.1中公式(1)～公式(3)得到主回路損耗PA、PB、Pc,同時記錄周圍空氣溫度t。根據6.1.1中公式(4)～公式(6)得到修正到額定電流的主回路損耗Pa、根據6.1.1中公式(7)得到三相開關設備總損耗Pz,以3次總損耗的平均值作7圖A.1三相開關設備主回路損耗測試線路圖對于單相開關設備測試，接線見圖A.2,測試方法與三相相同，測試電流互感器串儀器上讀取電流、電壓、功率因數及主回路損耗，同時記錄周圍空氣溫度t,單相開關設備損耗計算方法同三相開關設備。圖A.2單相開關設備主回路損耗測試線路圖8開關設備操動機構損耗測試方法B.1測試準備根據被測開關設備分、合閘裝置和輔助、控制回路的技術要求，選擇適合的電源類型(交流或直流電源)及其額定電源電壓。B.2測試方法開關設備進行分閘、合閘和儲能操作，操作程序如下：2)每個操作循環為：開關設備C(合),間隔60s,開關設備O(分),開關設備合閘后，儲能電機即進行儲能操作。測試回路見圖B.1、圖B.2,瞬態功率記錄儀器的電壓探頭接在開關設備分、合閘和儲能回路的進線端子a、b處測量各回路的電壓，同時用瞬態功率記錄儀器的測試電流傳感器測量各回路的電流。通過瞬態功率記錄儀器采集電流、電壓波形，根據6.1.2同時記錄測試時的環境溫度t。操動機構損耗：E,=Ec+E?+Es操動機構損耗的測試結果由10個操作循環測得的平均值確定。b3b9附錄C開關設備能效計量測試結果測量不確定度評定示例依據JJF1059.1—2012,對開關設備的主回路損耗、操動機構損耗的測量不確定度進行評定。C.1開關設備主回路損耗測試結果測量不確定度評定C.1.1測量模型開關設備的主回路總損耗計算公式為：P=Pz(C.式中：P——周圍空氣溫度為t(℃)時，主回路總損耗，W;Pz——周圍空氣溫度為t(℃)時，電流修正后的功率測量儀器上顯示的損耗值與電流互感器變比K的乘積，W。根據不確定度傳播律，開關設備的主回路損耗的相對合成標準不確定度計算公u2r(P)=[uire(Pz)]2+[ur(Pa)]2+[ure(K)]2式中：uja(Pa)——開關設備的主回路損耗測量重復性引入的相對標準不確定度；u(Pa)——數字功率測量儀器功率測量引入的相對標準不確定度；uyg(K)——電流互感器變比引入的相對標準不確定度。C.1.2標準不確定度分量評定C.1.2.1主回路損耗測量重復性引入的標準不確定度分量以一臺額定頻率50Hz、額定電壓12kV、額定電流1250A的開關柜為測試樣本，進行10次獨立的重復測量，測量結果見表C.1。序號i12345678序號i9采用A類方法評定標準不確定度，用貝塞爾公式計算測量結果，計算公式為：式中：u?(Pa)——開關設備的主回路損耗測量重復性引入的標準不確定度，W;Pz——第i次獨立測得開關設備的主回路損耗值，W;Pz——n次獨立測量得到開關設備的主回路損耗的平均值，W;n——獨立測量次數，此處n=10。uire(Pz)=u?(Pa)/Pa=0.035%(C.4)C.1.2.2數字功率測量儀器功率測量引入的標準不確定度分量采用B類方法評定標準不確定度，根據數字功率測量儀器檢定/校準證書和說明書，功率測量最大允許誤差為±(讀數的0.05%+量程的0.05%),電流互感器的變比為3000A/5A,不考慮電流互感器的變比時，讀數值為1.51W,量程為7.5W(電流量程5A、電壓量程1.5V)。按矩形分布估計，則數字功率測量儀器功率測量引入的標準不確定度為：C.1.2.3電流互感器變比K引入的標準不確定度分量采用B類方法評定標準不確定度，根據電流互感器檢定/校準證書，電流互感器最大允許誤差為±0.01%,按照矩形分布估計，k=√3,電流互感器變比引入的相對標準不確定度為：相對合成標準不確定度開關設備主回路損耗相對合成標準不確定度具體分量數據見表C.2。分布不確定度分量符號正態均勻電流互感器變比均勻usm(P)=√[ujma(Pa)]2+[u擴展不確定度取包含因子k=2,則開關設備的主回路損耗的相對擴展不確定度為：C.2開關設備操動機構損耗測試結果測量不確定度評定C.2.1測量模型E=E,式中：E——操動機構總損耗，J;E,——瞬態功率記錄儀器上顯示的操動機構總損耗，J。根據不確定度傳播律，開關設備的操動機構損耗的相對合成標準不確定度計算公式為：u2e(E)=uìre(E,)+ure2(E,)(C.10)uie(E)——開關設備的操動機構損耗測量重復性引入的相對標準不確定度；ug(E?)——瞬態功率記錄儀器損耗測量引入的相對標準不確定度。C.2.2標準不確定度分量評定C.2.2.1操動機構損耗測量重復性引入的標準不確定度分量以一臺配備彈簧操動機構、使用分勵脫扣方式的真空斷路器作為測試樣本，進行了10次獨立的重復測量，測量結果見表C.3。序號i123456序號i7一1.14289采用A類方法評定標準不確定度，用貝塞爾公式計算測量結果，計算公式為：式中：u?(E)——開關設備的操動機構損耗測量重復性引入的標準不確定度，J;E;——第i次獨立測得開關設備的操動機構損耗值，J;E,——n次獨立測量得到開關設備的操動機構損耗值的平均值，J;n——獨立測量次數，此處n=10。uire(E)=u?(E?)/E,=0.193%C.2.2.2瞬態功率記錄儀器測量引入的標準不確定度分量采用B類方法評定標準不確定度，根據瞬態功率記錄儀器檢定/校準證書和說明書，瞬態功率記錄儀器損耗測量最大允許誤差為±0.3%,按矩形分布估計，則數字功率計損耗測量引入的標準不確定度為：C.2.3相對合成標準不確定度開關設備操動機構損耗相對合成標準不確定度具體分量數據見表C.4。分布不確定度分量符號正態瞬態功率記錄儀器損耗測量均勻uee(E)=√u?a(E)+ug2(E)=0.擴展不確定度取包含因子k=2,則開關設備的操動機構損耗的相對擴展不確定度為：型號規格收樣日期測試日期產品編號