电机及变压器能效计量检测技术及应用

成果基本信息
关键词：	电机;变压器;能效计量
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	EK2018E120189000998	资源采集日期：	2019-04-15

研究情况
单位名称：	中国电力科学研究院武汉分院	技术水平：
评价证书号：		评价单位：	国家电网公司
评价日期：	2016.04.15	评价证书号：

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

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成果简介
课题来源：国家电网公司科技项目，计划名称：电机及变压器能效计量检测方法研究，计划编号:EPRIJLKJ（2014）2011号。　　项目背景：电机及变压器作为电力系统中耗电量最大的高压电气设备，其能效水平对于我国节能减排战略的实施具有至关重要的意义。有统计显示，近年来，我国电机保有量约17亿千瓦，总耗电量约3万亿千瓦时，约占全社会总用电量的64%，其中工业领域电机总用电量为2.6万亿千瓦时，约占工业用电的75%。电机系统效率整体提升5%-8%，年可实现节电1300-2300亿度。变压器是电力系统中的重要电气设备，全国电网中变压器损耗约占发电总量的3%，配电变压器损耗约占整个配电网损耗的60%-80%。大量变频电器和装置等非线性负荷在工业和生活中日趋普遍，造成电网损耗激增，造成变压器等设备损耗增大、温升异常、绝缘降低、寿命缩短等不良影响。同时与国际领先能效水平相比，我国电机及变压器的能效还有较大提升的空间，而电机及变压器更新与改进的基础取决于各类工况下能效计量检测技术水平，因此，在当前国家推动节能减排的大背景下深入开展电机及变压器能效计量检测技术研究是非常有必要。　　为贯彻落实三部委下发的《电机能效提升计划（2013年-2015年）》和《配电变压器能效提升计划（2013-2015年）》的工作安排，增强增效节能评估手段；本项目提出了综合考虑系统测量不确定度的能源效率计量检测试验方法，开展所有测量设备的量值溯源工作，根据实际需求建立了高压电气设备能效计量检测成套装置，通过该能效计量检测成套装置为国家的高耗能产品节能评估、改造升级和系统节能评定提供坚实的技术支撑。　　技术原理：本项目围绕典型工况下高压电气设备能效计量检测，提出了高压电机能效计量负载外推检测方法和变压器能效计量差值检测方法，建立了经国家质检总局计量考核授权的能效计量检测平台；并牵头发布了国家计量技术规范《JJF 1261.20-2015电力变压器能源效率计量检测规则》。　　性能指标：①建立了高压电机能效计量检测平台，试验能力达到额定电压10kV，额定容量10MW以内的要求，测量不确定度优于5×10-3。②建立配电变压器能效计量检测平台，系统平台性能满足电压等级为10kV或35kV，容量为31500kVA的配电变压器能效计量检测要求，可以实现变压器各类参数的自动测量和采集。（1）针对额定电压10kV，额定容量2MW-10MW的高压电机能效计量检测试验存在同步负载难以提供、测量准确度等级低、试验电源无法满足要求等问题，提出了高压电机能效计量检测负载外推法，解决了大容量高压电机在没有合适电源情况下开展能效计量检测的困难，保证了大容量高压电机能效计量检测的准确可靠。　　（2）提出了基于电压电流差值原理的变压器能效计量检测方法，解决了大容量变压器在典型工况下的内部损耗测量难题，保证了变压器在典型工况下的能效计量检测的准确可靠。项目研究成果成功应用于国家高电压计量站，国家高电压计量站获得质检总局计量考核授权，可开展额定电压为10kV以下、额定功率10MW以下的高压电机，额定电压35kV或10kV、额定容量31500kVA以内的变压器能效计量检测，系统测量不确定度优于5×10-3，是国内开展高压电机及变压器能效计量的唯一法定计量检定机构；　　在检测平台建设方面，本项目采用数字化变频电源、宽频功率分析仪和数字电源串并联控制等方式，具有方法科学、测量准确、自动化程度高的优点，而国内外的均采用工频电源、普通功率测量设备和手动控制的方式。　　从测量结果考虑，本项目是综合考虑了环境温湿度，谐波、人为等因素引入的不确定度，并开展不确定分析计算，系统测量结果不确定度优于5×10-3，国内外目前对测量结果没有开展不确定度分析。　　（1）已建成能效计量检测实验室于2016年9月获得国家质检总局计量考核授权，成为国内高压电机和变压器领域唯一开展能效检测的法定计量检定机构，填补了国内电机及变压器法定计量检定机构的空白。授权以来，高压电气设备能效计量检测实验室为多个电机、变压器生产制造企业，提供能效计量试验检测和技术服务，产生直接合同额超过0.5亿元。　　（2）项目研究成果已成功应用于国家“节能产品惠民工程专项监督检查暨打击能效虚标专项活动”。在节能产品惠民工程监督检查过程中，行程覆盖10000多公里，对全国范围内高压电机厂家开展了能效标识计量检测抽检，改变了以往由厂家“自检自标自报”的局面，实现了厂家自标和计量考核授权单位的第三方计量监督检查相结合，确保了高压电机能源效率标识的准确可靠，充分保障了市场消费者的正当权益，为国家节能产品惠民补贴提供了重要的技术支撑，具有良好的经济社会效益。以国内某大型电机厂为例，其生产的一台额定电压为10kV，额定功率为600kW的高压电机，能效一级一般补贴为26元/kW，补贴金额为15600元，而经过高压电机能效计量检测实验室检测发现送检的高压电机能效等级达不到一级，由此为国家节省了补贴金额，同时对电机行业的整体估算，能效计量检测工作将直接影响国家对大型厂家的巨额节能补贴超亿元。　　（3）项目成果在国家电力需求侧考核、节能补贴、等相关项目中进行应用，具体包括电机、变压器节能改造项目的前评估、节能潜力分析、后评估等各环节。累计完成第三方审核、能源审计、能效测评等节能量认定项目1900余项，项目范围包括政府委托项目、电网节能项目、社会化节能项目等。　　（4）项目的研究成果为我国的《电机能效提升计划（2013年-2015年）》和《配电变压器能效提升计划（2013-2015年）》提供技术保障，为电机及变压器的能效计量检测、再制造及基础试验能力提升提供技术支撑，推进了国产高压高效电机及变压器的设计、生产制造的技术实力，为国内电机及变压器等工业产品升级换代，融入“中国制造2025”奠定基础。

成果名称：	电机及变压器能效计量检测技术及应用	关键词：	电机;变压器;能效计量
成果类别：		一级分类名称：	装备制造
二级分类名称：	能源工业装备制造	三级分类名称：
研究起止时间：	2014.01 至2015.12	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	中国电力科学研究院武汉分院	学科分类2：
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：		课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	EPRIJLKJ[2014]2011号
经费实际投入额（万元）：	568.00	评价单位：	国家电网公司
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：	2016.04.15	转让范围：
评价证书号：		推荐单位：	国网电力科学研究院
推广形式：	无	成果登记号：	EK2018E120189000998
成果简介：	课题来源：国家电网公司科技项目，计划名称：电机及变压器能效计量检测方法研究，计划编号:EPRIJLKJ（2014）2011号。　　项目背景：电机及变压器作为电力系统中耗电量最大的高压电气设备，其能效水平对于我国节能减排战略的实施具有至关重要的意义。有统计显示，近年来，我国电机保有量约17亿千瓦，总耗电量约3万亿千瓦时，约占全社会总用电量的64%，其中工业领域电机总用电量为2.6万亿千瓦时，约占工业用电的75%。电机系统效率整体提升5%-8%，年可实现节电1300-2300亿度。变压器是电力系统中的重要电气设备，全国电网中变压器损耗约占发电总量的3%，配电变压器损耗约占整个配电网损耗的60%-80%。大量变频电器和装置等非线性负荷在工业和生活中日趋普遍，造成电网损耗激增，造成变压器等设备损耗增大、温升异常、绝缘降低、寿命缩短等不良影响。同时与国际领先能效水平相比，我国电机及变压器的能效还有较大提升的空间，而电机及变压器更新与改进的基础取决于各类工况下能效计量检测技术水平，因此，在当前国家推动节能减排的大背景下深入开展电机及变压器能效计量检测技术研究是非常有必要。　　为贯彻落实三部委下发的《电机能效提升计划（2013年-2015年）》和《配电变压器能效提升计划（2013-2015年）》的工作安排，增强增效节能评估手段；本项目提出了综合考虑系统测量不确定度的能源效率计量检测试验方法，开展所有测量设备的量值溯源工作，根据实际需求建立了高压电气设备能效计量检测成套装置，通过该能效计量检测成套装置为国家的高耗能产品节能评估、改造升级和系统节能评定提供坚实的技术支撑。　　技术原理：本项目围绕典型工况下高压电气设备能效计量检测，提出了高压电机能效计量负载外推检测方法和变压器能效计量差值检测方法，建立了经国家质检总局计量考核授权的能效计量检测平台；并牵头发布了国家计量技术规范《JJF 1261.20-2015电力变压器能源效率计量检测规则》。　　性能指标：①建立了高压电机能效计量检测平台，试验能力达到额定电压10kV，额定容量10MW以内的要求，测量不确定度优于5×10-3。②建立配电变压器能效计量检测平台，系统平台性能满足电压等级为10kV或35kV，容量为31500kVA的配电变压器能效计量检测要求，可以实现变压器各类参数的自动测量和采集。（1）针对额定电压10kV，额定容量2MW-10MW的高压电机能效计量检测试验存在同步负载难以提供、测量准确度等级低、试验电源无法满足要求等问题，提出了高压电机能效计量检测负载外推法，解决了大容量高压电机在没有合适电源情况下开展能效计量检测的困难，保证了大容量高压电机能效计量检测的准确可靠。　　（2）提出了基于电压电流差值原理的变压器能效计量检测方法，解决了大容量变压器在典型工况下的内部损耗测量难题，保证了变压器在典型工况下的能效计量检测的准确可靠。项目研究成果成功应用于国家高电压计量站，国家高电压计量站获得质检总局计量考核授权，可开展额定电压为10kV以下、额定功率10MW以下的高压电机，额定电压35kV或10kV、额定容量31500kVA以内的变压器能效计量检测，系统测量不确定度优于5×10-3，是国内开展高压电机及变压器能效计量的唯一法定计量检定机构；　　在检测平台建设方面，本项目采用数字化变频电源、宽频功率分析仪和数字电源串并联控制等方式，具有方法科学、测量准确、自动化程度高的优点，而国内外的均采用工频电源、普通功率测量设备和手动控制的方式。　　从测量结果考虑，本项目是综合考虑了环境温湿度，谐波、人为等因素引入的不确定度，并开展不确定分析计算，系统测量结果不确定度优于5×10-3，国内外目前对测量结果没有开展不确定度分析。　　（1）已建成能效计量检测实验室于2016年9月获得国家质检总局计量考核授权，成为国内高压电机和变压器领域唯一开展能效检测的法定计量检定机构，填补了国内电机及变压器法定计量检定机构的空白。授权以来，高压电气设备能效计量检测实验室为多个电机、变压器生产制造企业，提供能效计量试验检测和技术服务，产生直接合同额超过0.5亿元。　　（2）项目研究成果已成功应用于国家“节能产品惠民工程专项监督检查暨打击能效虚标专项活动”。在节能产品惠民工程监督检查过程中，行程覆盖10000多公里，对全国范围内高压电机厂家开展了能效标识计量检测抽检，改变了以往由厂家“自检自标自报”的局面，实现了厂家自标和计量考核授权单位的第三方计量监督检查相结合，确保了高压电机能源效率标识的准确可靠，充分保障了市场消费者的正当权益，为国家节能产品惠民补贴提供了重要的技术支撑，具有良好的经济社会效益。以国内某大型电机厂为例，其生产的一台额定电压为10kV，额定功率为600kW的高压电机，能效一级一般补贴为26元/kW，补贴金额为15600元，而经过高压电机能效计量检测实验室检测发现送检的高压电机能效等级达不到一级，由此为国家节省了补贴金额，同时对电机行业的整体估算，能效计量检测工作将直接影响国家对大型厂家的巨额节能补贴超亿元。　　（3）项目成果在国家电力需求侧考核、节能补贴、等相关项目中进行应用，具体包括电机、变压器节能改造项目的前评估、节能潜力分析、后评估等各环节。累计完成第三方审核、能源审计、能效测评等节能量认定项目1900余项，项目范围包括政府委托项目、电网节能项目、社会化节能项目等。　　（4）项目的研究成果为我国的《电机能效提升计划（2013年-2015年）》和《配电变压器能效提升计划（2013-2015年）》提供技术保障，为电机及变压器的能效计量检测、再制造及基础试验能力提升提供技术支撑，推进了国产高压高效电机及变压器的设计、生产制造的技术实力，为国内电机及变压器等工业产品升级换代，融入“中国制造2025”奠定基础。
联系人：	余也凤	成果登记日期：	2018-04-28
联系人email：	yuyefeng@epri.sgcc.com.cn	单位代码：	94204460
邮政编码222：	430074	联系人电话：	15827361015
单位传真：	027-59835538;59834641;59834613	单位通讯地址：	湖北省武汉市洪山区珞喻路143号
单位所在省市：		单位电话：	027-59834936;59834611
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：	国家电网公司	已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2018	知识产权形式：
成果完成人：	殷小东;熊博;周峰;姜春阳	资源采集日期：	2019-04-15

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