IEC 61869-12023 仪表变压器.第1部分一般要求标准立项发展报告

仪表变压器第1部分：一般要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:InstrumentTransformers-Part1:Generalrequirements摘要仪表变压器作为电力系统中电能计量、继电保护、测量监控及系统控制的关键设备，其性能与可靠性直接关系到电网安全稳定运行。随着全球能源转型加速、新型电力系统建设和数字化变电站技术的快速演进，对仪表变压器的精度等级、暂态特性、绝缘性能、电磁兼容及智能化水平提出了更高要求，现行标准体系亟需修订完善以适应技术发展和产业需求。本报告系统梳理了IEC61869-1:2023《仪表变压器第1部分：一般要求》标准的立项背景、修订历程与技术要点，详细分析了标准在适用范围扩展、术语体系更新、结构设计要求强化、型式试验规程完善等方面的重大技术变化，并对主要起草单位及未来发展趋势进行了深入探讨。该标准的发布实施为仪表变压器产品的设计制造、试验检测和工程应用提供了统一的技术依据，对促进国际贸易和技术交流、支撑新型电力系统建设具有重要的战略意义。关键词：仪表变压器；IEC61869；一般要求；型式试验；标准化；电力系统；继电保护Keywords:Instrumenttransformers;IEC61869;Generalrequirements;Typetests;Standardization;Powersystems;Protectionrelay一、引言仪表变压器是电力系统中不可或缺的测量与保护设备，其作用是将高电压、大电流转换为标准化的低电压、小电流信号，供测量仪表、继电保护装置和自动控制设备使用。作为电力系统二次设备与一次系统之间的关键接口，仪表变压器的性能直接决定了电能计量的准确性、继电保护动作的可靠性以及电力监控系统运行的稳定性。自2007年IEC61869系列标准首次发布以来，其第1部分（IEC61869-1:2007）作为该系列的基础通用标准，为仪表变压器的设计、试验和使用提供了纲领性技术规范。然而，随着全球能源互联网建设的深入推进、可再生能源的大规模接入、特高压交直流输电工程的快速发展，以及智能变电站和数字化计量技术的广泛应用，仪表变压器的技术形态和工作环境发生了深刻变革。原有的标准体系在适用范围界定、术语定义、结构要求、试验方法等方面已难以完全涵盖新型仪表变压器的技术特征。在此背景下，国际电工委员会互感器技术委员会（IECTC38）经过充分论证和广泛征求意见，于2015年正式启动IEC61869-1的修订工作，历经八年艰苦卓绝的技术讨论和标准起草，最终于2023年6月正式发布IEC61869-1:2023版本。该版本在技术内容上进行了全面更新和系统完善，标志着仪表变压器标准化工作进入了一个新的发展阶段。二、标准立项背景与发展历程2.1国际标准化需求分析仪表变压器领域的国际标准化工作主要由IECTC38（互感器技术委员会）负责。随着电力工业的快速发展和技术进步，IECTC38的标准化工作面临新的挑战和机遇。一方面，新材料、新工艺、新结构的仪表变压器产品层出不穷，需要制定相应的技术标准来规范和引导；另一方面，各国对仪表变压器的技术要求存在差异，需要通过国际标准来协调和统一，以促进国际贸易和技术交流。2.2原标准的局限性IEC61869-1:2007作为仪表变压器的基础标准，虽然为行业提供了重要规范，但在实际应用中也暴露出一些不足。首先，随着电子式互感器、光学互感器等新型产品的出现，原有标准主要针对电磁式互感器制定，对其适应性有待商榷。其次，智能变电站对互感器的数字化输出、网络通信等功能提出了新要求，而原标准未涉及这些技术内容。再次，在环保法规日益严格的背景下，对互感器的环保材料使用、生命周期评估等方面重视不够。2.3修订历程经过充分的前期研究和论证，IECTC38于2015年正式启动IEC61869-1的修订工作。修订过程历经以下几个主要阶段：-2015-2016年：成立修订工作组（MT），明确修订目标和范围，完成工作草案（WD）的编制工作；-2017-2018年：开展多轮工作组内部讨论和技术论证，形成委员会草案（CD）并在成员国范围内征求意见，收集到大量建设性反馈意见；-2019-2020年：根据各国家委员会的意见进行逐条处理和技术方案优化，经多轮修订完善形成委员会投票草案（CDV）；-2021-2022年：通过CDV投票后，形成最终国际标准草案（FDIS），经全体成员国表决通过，进入标准出版前的编辑和排版阶段；-2023年6月：IEC61869-1:2023正式发布。三、标准主要内容与技术亮点3.1标准适用范围扩大IEC61869-1:2023在适用范围上进行了显著扩展。新标准明确指出适用于所有类型的仪表变压器，包括电流互感器、电压互感器以及组合式互感器。同时，新标准明确涵盖电磁感应式、电容分压式以及电子式原理的仪表变压器，为各类新型互感器产品的标准化提供了依据。在额定频率覆盖方面，标准适用范围扩展至15Hz~100Hz，以适应电气化铁路（25Hz或50Hz）、航空电源系统（400Hz的特殊应用需求）、船舶电力系统等特殊应用场景对非标准频率互感器的测试需求。同时，标准明确了额定电压涵盖低压（1kV以下）、中压（1kV~72.5kV）、高压（72.5kV~363kV）直至特高压（550kV及以上）全电压等级序列，并针对不同电压等级规定了相应的绝缘水平要求和试验方法。此外，新标准将适用环境条件细分为户内、户外、高海拔（1000m以上）、污秽地区、高湿环境等不同类型，并针对每种环境条件给出了具体的设计要求和试验方法，使标准的工程适用性和指导性更强。3.2术语和定义体系更新新标准对术语和定义体系进行了系统性更新和完善。在保留原有基于电磁感应原理的术语体系基础上，新增了大量适用于电子式互感器的专业术语。例如，增加了传感头、采集单元、合并单元、数字输出接口等数字化互感器关键组件的定义；引入了额定延展时间常数、峰值瞬时误差等反映电子式互感器暂态特性的参数术语。同时，新标准对一些基本术语的定义进行了更精确的表述。例如，对“额定一次电流”“额定二次电流”的定义增加了对波形和频率的限定条件；对“准确级”的定义增加了对负载功率因数范围的明确要求；对“额定短时热电流”的定义细化为对称短时热电流和非对称短时热电流，并对试验方法作出了更为明确的规定和区分。特别值得关注的是，新标准引入了一系列与智能电网相关的术语，如“数字输出仪表变压器”“采样值传输”“同步精度”等，为仪表变压器在智能变电站和数字化电网中的应用提供了统一的术语基础。3.3结构设计要求强化新标准在结构设计和制造工艺方面提出了更为严格和全面的技术要求。在绝缘结构方面，针对环氧树脂浇注、油浸绝缘、SF6气体绝缘等不同绝缘形式的仪表变压器，分别规定了相应的绝缘结构设计要求。特别强调了局放控制和电场均匀性优化，对固体绝缘材料的最小爬电距离进行了重新规定，并增加了对绝缘老化寿命评估的要求。在温升限值方面，新标准在原有绕组平均温升允许值的基础上，增加了对绕组热点温度的控制要求。根据互感器所用绝缘材料的耐热等级（A级、E级、B级、F级、H级），分别规定了相应的热点温度限值，同时增加了对互感器在不同负载条件下的温升特性曲线评估要求。对于密封性能要求，新标准针对不同密封结构形式（全密封、半密封、开放式）分别规定了相应的泄漏率标准和检测方法，并提出了密封结构在温度循环变化条件下的可靠性验证要求。3.4型式试验规程完善型式试验是验证仪表变压器设计正确性和性能稳定性的关键环节。IEC61869-1:2023在型式试验规程方面进行了系统完善和重要创新。在新增试验项目方面，针对电子式互感器的特殊技术特征，新标准增加了电磁兼容性能试验（包括辐射抗扰度、传导抗扰度、浪涌抗扰度、静电放电抗扰度等），要求电子式互感器在规定的电磁干扰环境下仍能保持额定准确度和正常工作性能。同时增加了数字接口一致性试验，验证互感器数字输出信号的格式、协议和时序是否符合相关通信标准的要求。针对气体绝缘互感器，新标准增加了气体密封性检测的定量化要求，规定了年泄漏率的允许限值。增加了绝缘气体状态监测试验要求，对SF6气体纯度、微水含量等技术指标作出规定。在原有试验项目的优化方面，修订后的标准将陡波前冲击试验（又称特快速瞬态过电压试验）列为必备的型式试验项目，以反映GIS隔离断路器操作产生的陡波前过电压对互感器绝缘的影响。标准明确了试验波形参数（波前时间、半峰值时间）和试验电压值。此外，新标准对准确度试验进行了重大补充。不但增加了额定频率以外频率点下的准确度验证要求，还增加了在5%～120%额定一次电流（电压）范围内的误差测量要求，确保互感器在宽广的工作范围内均能满足规定的准确级要求。在型式试验样品的抽样数量方面，新标准明确了抽样原则和判定规则，以保证试验结果具有充分的统计代表性和可信度。四、标准与我国国家标准的关系及采标建议IEC61869-1:2023作为仪表变压器领域的国际通用基础标准，是我国制定和完善相应国家标准和行业标准的重要参考依据。我国现行的GB/T20840.1《互感器第1部分：通用技术要求》等系列标准在制定时充分参考了IEC61869系列标准的技术框架和核心内容，并结合我国电力系统的实际运行经验和产业技术水平进行了适当调整和补充。建议我国相关标准化技术委员会适时启动对IEC61869-1:2023的采标研究工作，在充分考虑我国电力工业发展需求、制造企业技术能力和电网运行管理经验的基础上，加快推进对应国家标准的修订或修订工作。在采标过程中，应重点关注电子式互感器的技术要求和试验方法在我国的应用适应性，确保标准既与国际接轨，又切实符合我国国情。五、主要起草单位介绍IEC61869-1:2023的制定汇聚了全球仪表变压器领域的顶尖专家和权威机构。其中，中国电力科学研究院有限公司（以下简称“中国电科院”）作为我国电力行业权威科研机构，深度参与了该标准的修订工作，为标准的完善和发布作出了重要贡献。中国电科院成立于1951年，是中央编办批准设立的公益性科研事业单位，是国家电网有限公司直属的科研创新机构，也是我国电力行业多专业、综合性权威科研机构。在互感器技术领域，中国电科院建有国家互感器型式评价实验室（国家市场监管总局授权）、电力工业互感器计量测试中心等权威试验检测平台，具备从低压到特高压全电压等级互感器的试验检测能力。在IEC61869-1:2023的修订过程中，中国电科院的专家团队充分发挥了专业技术优势，深度参与了标准框架设计、关键技术指标论证和试验方法验证等多个环节的工作。中国电科院代表结合我国在特高压输电、智能变电站等领域的工程实践经验，提出了多项建设性技术建议，特别是在电子式互感器暂态特性要求、高电压等级绝缘试验方法等方面，将国内相关技术成果和运行经验纳入国际标准体系。同时，中国电科院还承担了部分关键试验项目的实验室间比对验证工作，为标准技术指标的合理性提供了翔实的试验数据支撑。此外，中国电科院作为IECTC38的国内技术对口单位，在标准修订期间积极开展标准技术内容的宣传和国内意见征集工作，有效促进了国内互感器制造企业、电力用户和研究机构对国际标准修订工作的关注和参与，在促进我国互感器行业技术水平提升和国际竞争力增强方面发挥了重要作用。除中国电科院外，参与该标准制定的主要机构还包括瑞士ABB集团、德国西门子能源、法国施耐德电气、日本东芝公司等全球知名的电力设备制造商，以及德国VDE测试认证研究所、荷兰KEMA实验室等权威检测认证机构。六、结论与展望IEC61869-1:2023《仪表变压器第1部分：一般要求》的正式发布，是仪表变压器国际标准化工作的重要里程碑。该标准在全面继承原版标准技术框架的基础上，充分吸纳了近年来电力行业技术发展的最新成果，系统回应了新型电力系统建设对仪表变压器提出的新要求和新挑战。从技术层面看，新标准的实施将为电子式互感器、数字化变电站用互感器等新型产品的设计制造和试验检测提供明确的技术规范，有力推动互感器行业的技术创新和产品升级。从标准体系角度看，IEC61869-1:2023作为系列标准的基础，为IEC61869-2（电流互感器补充要求）、IEC61869-3（电压互感器补充要求）、IEC61869-6（电子式互感器补充要求）等分标准的协调一致奠定了基础。展望未来，随着全球能源转型的深入推进和新型电力系统建设的加速，仪表变压器技术将继续向数字化、智能化、环保化方向发展。在碳达峰、碳中和目标背景下，环保型绝缘介质（如可降解绝缘气体、环保型固体绝缘材料）的应用将成为重要发展趋势。我们建议行业各方积极关注并全面采用IEC61869-1:2023标准，及时开展标准的宣贯培训和技术对标工作。国内相关标准化技术委员会应加快推进该国际标准的转化和我国系列标准的修订完善，提升我国在互感器国际标准化领域的话语权和影响力，推动国产互感器产品质量提升和国际竞争力增强，为全球能源电力的可持续发展作出更大贡献。参考文献[1]IEC61869-1:2023,Instrumenttransformers-Part1:Generalrequirements[S].Geneva:IEC,2023.[2]IEC61869