ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

Аппаратура для измерения
электрической энергии переменного тока
Частные требования

Часть 21

СТАТИЧЕСКИЕ СЧЕТЧИКИ
АКТИВНОЙ ЭНЕРГИИ
КЛАССОВ ТОЧНОСТИ 1 и 2

IEC 62053-21:2003
Electricity metering equipment (а. с.) -
Particular requirements -
Part 21:
Static meters for active energy (classes 1 and 2)
(MOD)

Москва
Стандартинформ
2008

Предисловие

Задачи, основные принципы и правила проведения работ по государственной стандартизации в Российской Федерации установлены ГОСТ Р 1.0-92 «Государственная система стандартизации Российской Федерации. Основные положения» и ГОСТ Р 1.2-92 «Государственная система стандартизации Российской Федерации. Порядок разработки государственных стандартов»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН ОАО «НИИ Электромера», ОАО «Московский завод электроизмерительных приборов» на основе аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4, который выполнен ОАО «НИИ Электромера»

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 232 «Аппаратура для измерения электрической энергии и контроля нагрузки»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 марта 2005 г. № 53-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту МЭК 62053-21:2003 «Аппаратура для измерения электрической энергии (переменный ток). Частные требования. Часть 21. Статические счетчики активной энергии (классы точности 1 и 2)» (IEC 62053-21:2003 «Electricity metering equipment (a.c.) - Particular requirements - Part 21: Static meters for active energy (classes 1 и 2)»). При этом дополнительные и измененные положения, учитывающие потребности национальной экономики, выделены в тексте стандарта курсивом

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Октябрь 2007 г.

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе «Национальные стандарты», а текст изменений - в информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе «Национальные стандарты»

СОДЕРЖАНИЕ

 

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Дата введения - 2005-07-01
в части счетчиков, разработанных до 1 июля 2005 г., - 2006-07-01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на статические (электронные) счетчики ватт-часов (далее - счетчики) классов точности 1 и 2 для измерения электрической активной энергии в сетях переменного тока частотой 50 или 60 Гц и устанавливает требования к изготовлению и испытаниям счетчиков.

Стандарт распространяется на счетчики, применяемые внутри помещения, и счетчики для наружной установки, содержащие измерительный элемент и счетный(е) механизм(ы), заключенные вместе в корпус счетчика. Он также распространяется на индикатор(ы) функционирования и испытательный(е) выход(ы). Если счетчик имеет измерительный элемент для энергии более чем одного вида (счетчики на энергию разных видов) либо если в корпус счетчика заключены другие функциональные элементы, такие как показатели максимума, электронные регистраторы тарифов, переключатели по времени, приемники дистанционного управления, интерфейсы передачи данных и т.д., то тогда применяют соответствующие стандарты или нормативные документы на эти элементы.

Стандарт не распространяется на:

а) счетчики ватт-часов с напряжением между зажимами свыше 600 В (линейное напряжение для многофазных счетчиков);

б) переносные счетчики;

в) интерфейсы к счетному механизму счетчика;

г) эталонные счетчики.

Приемочные испытания проводят по ГОСТ 25990.

Требования к надежности установлены в международных стандартах МЭК 62059-11 [1] и МЭК 62059-21 [2].

Требования к надежности и методика испытаний счетчиков на надежность должны быть установлены в технических условиях на счетчики конкретного типа. Средняя наработка до отказа не должна быть меньше межповерочного интервала.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 25990-83 Счетчики электрические активной энергии класса точности 2,0. Приемочный контроль

ГОСТ Р 52320-2005 (МЭК 62052-11:2003) Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Общие требования. Испытания и условия испытаний. Часть 11. Счетчики электрической энергии

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю «Национальные стандарты», составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяют в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины и определения по ГОСТ Р 52320.

4 Стандартные значения электрических величин

По ГОСТ Р 52320.

5 Механические требования

По ГОСТ Р 52320.

6 Климатические условия

По ГОСТ Р 52320.

7 Электрические требования

Дополнительно к ГОСТ Р 52320 счетчики должны удовлетворять следующим требованиям.

7.1 Потребляемая мощность

Потребляемая мощность в цепях напряжения и тока должна быть определена любым соответствующим методом в нормальных условиях, приведенных в 8.5. Суммарная максимальная погрешность измерений потребляемой мощности не должна превышать 5 %.

7.1.1 Цепи напряжения

Активная и полная потребляемая мощность в каждой цепи напряжения счетчика при номинальном напряжении, нормальной температуре и номинальной частоте не должна превышать значений, приведенных в таблице 1.

Таблица 1 - Потребляемая мощность в цепях напряжения для одно- и многофазных счетчиков, включая источник питания

7.1.2 Цепи тока

Полная мощность, потребляемая каждой цепью тока счетчика непосредственного включения при базовом токе, номинальной частоте и нормальной температуре, не должна превышать значений, приведенных в таблице 2.

Таблица 2 - Потребляемая мощность в цепях тока

Полная мощность, потребляемая каждой цепью тока счетчика, включенного через трансформатор тока, не должна превышать значений, приведенных в таблице 2, при токе, равном номинальному вторичному току соответствующего трансформатора, при нормальной температуре и номинальной частоте счетчика.

7.2 Влияние кратковременных перегрузок током

Кратковременные перегрузки током не должны вызывать повреждения счетчика. Счетчик должен нормально функционировать при возвращении к своим начальным рабочим условиям, а изменение погрешности не должно превышать значений, приведенных в таблице 3.

Испытательная цепь должна быть практически безындуктивной. Испытание для многофазных счетчиков должно быть проведено поочередно для каждой фазы.

После воздействия кратковременных перегрузок током с подключенным напряжением на зажимах счетчик, находящийся только под напряжением, должен быть выдержан до достижения первоначальной температуры (около 1 ч).

а) Счетчик непосредственно включения

Счетчик должен выдерживать кратковременные перегрузки током, превышающим в 30 раз максимальный ток с допустимым отклонением от 0 % до минус 10 % в течение одного полупериода при номинальной частоте.

б) Счетчик, предназначенный для включения через трансформатор тока

Счетчик должен выдерживать в течение 0,5 с ток, превышающий в 20 раз максимальный ток с допустимым отклонением от 0 % до минус 10 %.

Примечание - Это требование не относится к счетчикам, имеющим коммутирующие контакты в цепях тока. В этом случае следует учитывать требования соответствующего стандарта.

Таблица 3 - Изменения погрешности, вызываемые кратковременными перегрузками током

7.3 Влияние самонагрева

Изменение погрешности, вызываемое самонагревом при токе I_макс, не должно превышать значений, приведенных в таблице 4.

Таблица 4 - Изменение погрешности, вызываемое самонагревом

Испытание должно быть проведено следующим образом: цепи напряжения включают под напряжение, равное номинальному, не менее чем на 2 и 1 ч для счетчиков классов точности 1 и 2 соответственно при обесточенных цепях тока. Затем цепи тока нагружают максимальным током.

Погрешность счетчика должна быть измерена при коэффициенте мощности, равном 1, сразу после приложения тока и затем через промежутки времени, достаточно короткие для точного построения кривой изменения погрешности в зависимости от времени. Испытание следует проводить в течение, по крайней мере, 1 ч и до тех пор, пока изменение погрешности в течение 20 мин не будет превышать 0,2 %.

Такое же испытание должно быть проведено затем при коэффициенте мощности, равном 0,5 (при индуктивной нагрузке).

Кабель, используемый для подачи питания на счетчики, должен иметь длину примерно 1 м и такое поперечное сечение, чтобы плотность тока была в диапазоне 3,2 - 4,0 А/мм².

7.4 Испытание напряжением переменного тока

Испытание счетчиков напряжением переменного тока следует проводить в соответствии с таблицей 5.

Таблица 5 - Испытание напряжением переменного тока

Испытательное напряжение должно быть практически синусоидальным частотой 45 - 65 Гц и должно быть приложено в течение 1 мин. Выходная мощность источника испытательного напряжения должна быть не менее 500 В · А.

Во время испытаний относительно «земли» вспомогательные цепи с номинальным напряжением 40 В или ниже должны быть соединены с «землей».

Испытания необходимо проводить при закрытом корпусе счетчика и установленных кожухе и крышках зажимов.

Испытания необходимо проводить при закрытом корпусе счетчика, а при испытаниях с целью утверждения типа, кроме того, и при установленной крышке зажимов.

Во время испытаний не должно быть искрения, пробивного разряда или пробоя.

8 Требования к точности

Испытания и условия испытаний приведены в ГОСТ Р 52320.

8.1 Пределы погрешности, вызываемой изменением тока

В нормальных условиях, приведенных в 8.5, допускаемые основные погрешности счетчика не должны превышать пределов для соответствующего класса точности, установленных в таблицах 6 и 7.

Если счетчик предназначен для измерения энергии в двух направлениях, значения, установленные в таблицах 6 и 7, действительны для каждого направления.

Таблица 6 - Пределы допускаемой основной погрешности (для одно- и многофазных счетчиков с симметричными нагрузками)

Таблица 7 - Пределы допускаемой основной погрешности (для многофазных счетчиков с однофазной нагрузкой при симметрии многофазных напряжений, приложенных к цепям напряжения)

Разность между значениями погрешности при однофазной нагрузке счетчика и при симметричной многофазной нагрузке при базовом токе I_б и коэффициенте мощности, равном 1, для счетчиков с непосредственным включением и при номинальном токе I_ном и коэффициенте мощности, равном 1, для счетчиков, включаемых через трансформатор, не должна превышать 1,5 % и 2,5 % для счетчиков классов точности 1 и 2 соответственно.

Примечание - При испытании на соответствие требованиям таблицы 7 испытательный ток должен подаваться в цепь тока каждого измерительного элемента поочередно.

8.2 Пределы погрешности, вызываемой другими влияющими величинами

Дополнительная погрешность, вызываемая изменением влияющих величин по отношению к нормальным условиям, приведенным в 8.5, не должна превышать пределов для соответствующего класса точности, установленных в таблице 8.

Таблица 8 - Влияющие величины

Проверку дополнительной погрешности, вызываемой одной из влияющих величин, следует проводить независимо от всех других влияющих величин, находящихся в нормальных условиях, согласно таблице 11.

8.2.1 Проверка точности при наличии гармоник

Условия испытаний:

- ток основной частоты I₁ = 0,5 I_макс;

- напряжение основной частоты U₁ = U_ном;

- коэффициент мощности основной частоты 1;

- напряжение пятой гармоники U₅ = 10 % U_ном;

- ток пятой гармоники I₅ = 40 % тока основной частоты;

- коэффициент мощности гармоники 1;

- напряжения основной и высших гармоник находятся в фазе при пересечении положительного нулевого уровня.

Активная мощность пятой гармоники равна

Р₅ = 0,1 U₁ × 0,4 I₁= 0,04 P₁.                                                    (1)

Суммарная активная мощность основной и высших гармоник составляет 1,04 Р₁.

8.2.2 Испытания на влияние нечетных гармоник и субгармоник

Испытание необходимо проводить, используя схему, приведенную на рисунке А.4, или другие средства, способные генерировать ток требуемой формы, как показано на рисунках А.5 и А.7 соответственно.

Дополнительная погрешность, когда счетчик подвергается испытаниям током, форма которого определена на рисунках А.5 и А.7, и током нормальной (синусоидальной) формы, не должна превышать пределов, указанных в таблице 8.

Примечание - Значения, указанные на рисунках, только для частоты 50 Гц. Для других частот эти значения нужно соответственно изменять.

8.2.3 Испытания на влияние постоянной составляющей и четных гармоник

Испытание необходимо проводить, используя схему, приведенную на рисунке А.1, или другие средства, способные генерировать ток требуемой формы, как показано на рисунке А.2.

Дополнительная погрешность, когда счетчик подвергается испытаниям током, форма которого определена на рисунке А.2, и током нормальной (синусоидальной) формы, не должна превышать пределов, указанных в таблице 8.

Примечание - Значения, указанные на рисунках, только для частоты 50 Гц. Для других частот эти значения нужно соответственно изменять.

8.2.4 Постоянная магнитная индукция внешнего происхождения

Постоянная магнитная индукция может быть создана с помощью электромагнита (согласно приложению В), по которому проходит постоянный ток. Это магнитное поле должно быть приложено ко всем доступным для прикосновения поверхностям счетчика, установленного в нормальное рабочее положение. Значение приложенной магнитодвижущей силы должно быть 1000 ампер-витков.

8.3 Проверка начального запуска, стартового тока и отсутствия самохода

Условия испытаний и значения влияющих величин должны соответствовать 8.5 со следующими дополнениями.

8.3.1 Начальный запуск счетчика

Счетчик должен функционировать не позднее чем через 5 с после того, как к его зажимам будет приложено номинальное напряжение.

8.3.2 Проверка без тока нагрузки (отсутствие самохода)

После приложения напряжения при отсутствии тока в цепи тока испытательный выход счетчика не должен создавать более одного импульса.

Для этого испытания цепь тока должна быть разомкнутой, а к цепям напряжения должно быть приложено напряжение, равное 115 % номинального значения.

Минимальный период испытания Dt, мин, должен составлять:

- для счетчиков класса точности 1

                                                      (2)

- для счетчиков класса точности 2

                                                      (3)

где k - число импульсов выходного устройства счетчика на 1 кВт · ч, [(имп/(кВт · ч)];

т - число измерительных элементов;

U_ном - номинальное напряжение, В;

I_макс - максимальный ток, А.

Для трансформаторных счетчиков постоянная к должна соответствовать значениям вторичных величин (токов и напряжений).

8.3.3 Проверка стартового тока (чувствительности)

Счетчик должен начать и продолжать регистрировать показания при значениях тока (а в случае многофазных счетчиков - при симметричной нагрузке), установленных в таблице 9.

Если счетчик предназначен для измерения энергии в двух направлениях, то это испытание должно быть проведено для каждого направления.

Таблица 9 - Стартовые токи

8.4 Постоянная счетчика

Связь между количеством импульсов, формируемых на испытательном выходе, и показанием на дисплее должна соответствовать маркировке на щитке.

8.5 Условия проверки точности

Проверку точности проводят при соблюдении следующих условий:

а) счетчик должен быть испытан с установленным кожухом. Все части, требующие заземления, должны быть заземлены;

б) до проведения любых испытаний цепи должны быть под напряжением в течение времени, достаточного для достижения тепловой стабильности;

в) дополнительно для многофазных счетчиков:

- порядок следования фаз должен соответствовать указанному на схеме подключений счетчика,

- напряжения и токи должны быть практически симметричными в соответствии с требованиями таблицы 10;

г) нормальные условия указаны в таблице 11;

д) требования к испытательному оборудованию должны соответствовать МЭК 60736 [4].

Таблица 10 - Требования к симметрии токов и напряжений

Таблица 11 - Нормальные условия

8.6 Интерпретация результатов испытаний

Из-за недостоверности измерений и других причин, оказывающих влияние на результаты измерений, некоторые результаты испытаний могут оказаться вне допустимых пределов, приведенных в таблицах 6 и 7. Однако если путем перемещения оси абсцисс параллельно самой себе на значение не более установленного в таблице 12 все результаты испытаний приходят в соответствие с пределами, установленными в таблицах 6 и 7, счетчик считают годным.

Таблица 12 - Интерпретация результатов испытаний

9 Дополнительные требования

Дополнительно к требованиям, установленным в ГОСТ Р 52320 (раздел 9), счетчики должны удовлетворять следующим требованиям.

9.1 Требования к импульсному выходному устройству

Импульсное выходное устройство должно иметь два состояния, отличающиеся импедансом выходной цепи.

В состоянии «замкнуто» сопротивление выходной цепи передающего устройства должно быть не более 200 Ом, в состоянии «разомкнуто» - не менее 50 кОм.

Предельно допустимое значение тока, которое должна выдерживать выходная цепь передающего устройства в состоянии «замкнуто», должно быть не менее 30 мА.

Предельно допустимое значение напряжения на выходных зажимах передающего устройства в состоянии «разомкнуто» должно быть не менее 24 В.

Действительное значение сопротивления выходной цепи передающего устройства следует определять соответственно как частное от деления остаточного падения напряжения на предельно допустимый ток и предельно допустимого напряжения на остаточный ток.

Методы измерения остаточного падения напряжения и остаточного тока должны быть установлены в технических условиях на счетчики конкретного типа.

Приложение А
(обязательное)

Схема испытательной цепи для определения влияния постоянного тока,
четных и нечетных гармоник, а также субгармоник

Примечание - Значения, приведенные на рисунках А.2, А.3 и А.5 - А.8, даны только для частоты 50 Гц. Для других частот эти значения нужно соответственно изменять.

А.1 Однополупериодное выпрямление (постоянный ток и четные гармоники)

Рисунок А.1 - Схема испытательной цепи для однополупериодного выпрямления

Примечания

1 Для обеспечения точности измерения компенсирующий импеданс должен быть равен импедансу испытуемого счетчика.

2 Компенсирующий импеданс может для удобства заменяться счетчиком того же типа, что и испытуемый счетчик.

3 Выпрямительные диоды должны быть одного типа.

4 Для улучшения условий симметрии в оба участка цепи может быть введен дополнительный резистор R. Значение его сопротивления должно быть приблизительно в 10 раз больше сопротивления испытуемого счетчика.

Рисунок А.2 - Форма тока при однополупериодном выпрямлении

Рисунок А.3 - Распределение гармоник при однополупериодном выпрямлении (анализ Фурье не завершен)

А.2 Фазовое управление (нечетные гармоники)

Рисунок А.4 - Схема испытательной цепи (справочная)

Примечание - Эталонный счетчик должен измерять суммарную активную энергию (основной и высших гармоник) при наличии гармоник.

Включение на 5 и 15 мс

Рисунок А.5 - Форма тока при фазовом управлении

Рисунок А.6 - Распределение гармоник при фазовом управлении (анализ Фурье не завершен)

А.3 Управление «пачками периодов» (субгармоники)

Схему испытательной цепи см. на рисунке А.4.

Испытательный цикл: два периода «включено» / два периода «выключено»

Рисунок А.7 - Форма тока при управлении «пачками периодов»

Рисунок А.8 - Распределение гармоник (анализ Фурье не завершен)

Приложение В
(обязательное)

Электромагнит для испытания на влияние внешних магнитных полей

Для определения влияния внешних магнитных полей используют электромагнит, приведенный на рисунке В.1.

Примеры обмотки: 500 витков проволоки диаметром 0,6 мм, сечением 0,28 мм или 1000 витков проволоки диаметром 0,4 мм, сечением 0,126 мм². Удельные потери 1 Вт/кг.

Рисунок В.1 - Электромагнит для испытания на влияние внешних магнитных полей

Библиография