IEC 60076-19-12023 电力变压器.第19-1部分电力变压器损耗测量中不确定度的测定规则标准立项发展报告

电力变压器第19-1部分：电力变压器损耗测量中不确定度的测定规则标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PowerTransformers-Part19-1:RulesfortheDeterminationofUncertaintiesintheMeasurementoftheLossesofPowerTransformers摘要随着全球能源转型的深入推进和电力系统规模的持续扩大，电力变压器作为电网核心枢纽设备，其损耗测量的准确性与可靠性直接关系到输配电效率评估、节能降耗决策及国际贸易互认。IEC60076-19-1:2023《电力变压器第19-1部分：电力变压器损耗测量中不确定度的测定规则》由国际电工委员会（IEC）发布，是IEC60076变压器标准体系在测量不确定度领域的重要拓展。该标准系统规定了电力变压器空载损耗与负载损耗测量过程中不确定度的来源识别、量化评定方法与报告要求，填补了变压器能效评估领域测量质量量化表征的标准化空白。本报告全面梳理了该标准的立项背景、适用范围、核心技术内容及其与现行能效法规体系的内在关联，详细介绍了主要起草单位在标准制定中的技术贡献，并对该标准在未来高效变压器推广、碳足迹核算和国际能效互认中的应用前景进行了展望。该标准的发布为变压器制造企业、检测认证机构及电网运维单位提供了统一的测量不确定度评定方法框架，对于提升变压器损耗测量数据的可比性与可信度、支撑全球变压器能效提升行动具有重要的指导意义。关键词：电力变压器；损耗测量；测量不确定度；IEC60076；能效评估；国际标准AbstractWiththedeepeningofglobalenergytransitionandcontinuousexpansionofpowersystems,theaccuracyandreliabilityoflossmeasurementforpowertransformers—thecorehubequipmentofpowergrids—directlyaffecttheevaluationoftransmissionanddistributionefficiency,energy-savingdecision-making,andinternationaltrademutualrecognition.IEC60076-19-1:2023,issuedbytheInternationalElectrotechnicalCommission(IEC),representsasignificantextensionoftheIEC60076transformerstandardsysteminthefieldofmeasurementuncertainty.Thisstandardsystematicallyspecifiestheidentificationofuncertaintysources,quantitativeevaluationmethods,andreportingrequirementsinthemeasurementofno-loadandloadlossesofpowertransformers,fillingthestandardizationgapinthequantitativecharacterizationofmeasurementqualityintransformerenergyefficiencyassessment.Thisreportcomprehensivelyreviewsthebackground,scope,coretechnicalcontent,andinherentrelationshipsbetweenthisstandardandtheexistingenergyefficiencyregulatoryframework,introducesindetailthetechnicalcontributionsofmajordraftingorganizations,andprovidesanoutlookontheapplicationprospectsofthisstandardinthepromotionofhigh-efficiencytransformers,carbonfootprintaccounting,andinternationalenergyefficiencymutualrecognition.Thepublicationofthisstandardprovidesaunifiedframeworkfortheevaluationofmeasurementuncertaintyfortransformermanufacturers,testingandcertificationbodies,andgridoperationandmaintenanceunits,andisofsignificantguidingvalueforenhancingthecomparabilityandcredibilityoftransformerlossmeasurementdataandsupportingglobaltransformerenergyefficiencyimprovementinitiatives.Keywords:Powertransformers;Lossmeasurement;Measurementuncertainty;IEC60076;Energyefficiencyassessment;Internationalstandard一、引言1.1立项背景与研究意义电力变压器是电力系统中实现电压变换、电能传输与分配的关键设备，其运行损耗在电力系统总损耗中占有相当大的比重。据统计，全球范围内变压器自身损耗占发电总量的比例约为3%至5%，提升变压器能效水平已成为各国实现碳减排目标的重要技术路径之一。近年来，国际社会对变压器能效的关注持续升温，多个国家和区域组织相继出台了严格的变压器能效法规与最低能效标准（MEPS），如欧盟的EU548/2014法规及其修订版(EU)2019/1783、美国能源部（DOE）的变压器能效标准等，对变压器损耗的限值提出了愈发严格的要求。在此背景下，变压器损耗测量的准确性和可靠性面临前所未有的挑战。一方面，随着变压器设计制造水平的不断提升，高效节能变压器的损耗水平持续下降，低压损测量对测量系统分辨率、准确度和环境条件控制提出了更高要求；另一方面，不同实验室、不同测量系统之间的测量结果差异可能导致能效判定结论的不一致，进而引发贸易纠纷或监管争议。因此，建立一套科学、统一的测量不确定度评定规则，对于确保变压器损耗测量结果的可靠性与可比性具有重要的现实意义。1.2标准体系定位IEC60076系列标准是国际电工委员会制定的电力变压器技术标准体系，涵盖了变压器的通用要求、温升、绝缘水平、短路承受能力、声级测定等多个技术维度。IEC60076-19-1:2023作为该系列的第19-1部分，聚焦于损耗测量中不确定度的测定规则，是IEC60076标准体系中首个专门针对测量不确定度进行系统规定的标准文件。该标准于2023年5月23日正式发布，由国际电工委员会（IEC）归口管理，标准语言版本为英语和法语，分类归属为变压器、电抗器、电感器领域。二、标准适用范围与主要内容2.1标准的适用范围IEC60076-19-1:2023适用于电力变压器损耗测量过程中的不确定度评定，涵盖空载损耗测量和负载损耗测量的全部环节。该标准适用于按照IEC60076-1（通用要求）设计和试验的电力变压器，同时也可为其他类型变压器（如配电变压器、特种变压器等）的损耗测量不确定度评定提供参考框架。标准所规定的不确定度评定规则遵循ISO/IECGuide98-3（测量不确定度表示指南，GUM）的基本原则和方法框架，但在具体应用层面充分考虑了变压器损耗测量的特殊性和复杂性。2.2核心技术内容该标准的核心技术内容包括以下几个主要方面：第一，测量不确定度来源的系统识别。标准全面梳理了变压器损耗测量过程中可能引入不确定度的各类来源，包括但不限于：测量仪器（功率分析仪、电流互感器、电压互感器等）的校准不确定度及长期稳定性、测量回路的连接方式与引线阻抗、环境条件（温度、湿度、电源频率等）对测量结果的影响、变压器自身状态（剩磁、油温、绝缘系统状态等）的差异、数据采集与信号处理环节引入的误差、以及操作人员的读数与记录误差等。标准对这些不确定度来源进行了系统分类，并逐一给出了量化和合成的方法指导。第二，不确定度的量化与评定方法。标准详细规定了A类不确定度（统计方法评定的分量）和B类不确定度（非统计方法评定的分量）的评定程序，给出了各类分量从仪器说明书、校准证书、历史数据或经验估计中获得标准不确定度的具体方法。特别是针对功率测量这一涉及电压、电流和功率因数三个变量的复合测量场景，标准给出了不确定度传播的详细数学模型和简化计算方法，便于工程技术人员在实际工作中应用。第三，扩展不确定度与包含因子。标准规定，在完成标准不确定度的合成后，应根据所需置信水平选取适当的包含因子k，计算扩展不确定度。通常情况下，取包含因子k=2，对应约95%的置信水平；在需要更高置信水平或合成不确定度自由度较小时，应根据t分布确定适当的包含因子。标准还给出了不确定度报告的建议格式和内容要求，确保测量结果的完整性和可用性。第四，测量系统的性能要求与验证。针对变压器损耗测量中高精度功率测量系统的选型和验证需求，标准对测量系统的性能指标（如功率测量准确度等级、互感器的准确度等级等）提出了建议性要求，并给出了通过比对测量、循环比对等方式验证测量系统一致性的方法建议。这为实验室的能力建设提供了明确的技术导向。第五，损耗判定中的符合性评估策略。标准讨论了在已知测量不确定度的情况下，如何科学地判定变压器损耗是否满足规定限值要求的问题，引入了考虑不确定度后的合格判定区间概念，避免了因测量不确定度导致的误判风险。这一部分内容对于能效检测和认证活动具有直接的指导价值。三、标准制定背景与国际对接3.1国际能效法规对测量不确定度的需求近年来，全球范围内变压器能效法规的密集出台对损耗测量的可比性和可重复性提出了更高要求。欧盟委员会在修订变压器生态设计法规时，明确提出需要建立统一的损耗测量不确定度评估方法，以确保不同成员国检测机构之间的测量结果具有可比性。美国能源部在制定变压器能效标准时同样面临类似问题，测量不确定度直接影响到制造商合规判定的公平性。IEC60076-19-1:2023的发布，正是响应了这一国际性需求。在双碳目标引领下，我国于2020年发布《变压器能效提升计划（2021-2023年）》，2021年6月1日起正式实施新版强制性国家标准GB20052-2020《电力变压器能效限定值及能效等级》，对变压器空载损耗和负载损耗的限值提出了严格要求。2024年，国家发展改革委等部门联合印发《关于提升电力变压器能效的通知》，进一步加大对高效变压器推广应用的引导力度，强调完善检测认证体系、提升测量数据的可靠性。这些政策文件为进一步提升变压器能效检测数据质量指明了方向，也为本标准在我国的应用推广提供了有力支撑。在此背景下，建立与国际接轨的损耗测量不确定度评定规则，对于我国变压器能效检测实验室的能力建设和国际互认具有重要意义。3.2与ISO/IEC17025和GUM的衔接IEC60076-19-1:2023在设计上充分考虑了与ISO/IEC17025《检测和校准实验室能力的通用要求》和ISO/IECGuide98-3（GUM）的衔接。ISO/IEC17025要求检测实验室在出具检测报告时应对测量不确定度进行评估，但未给出特定检测项目的具体不确定度评定方法。IEC60076-19-1作为产品检测标准层面的技术文件，为变压器损耗测量这一特定检测项目提供了可操作的、统一的不确定度评定方法，是对ISO/IEC17025中相关要求的有力补充和具体化。四、主要起草单位IEC60076-19-1:2023由国际电工委员会（IEC）直属的技术委员会TC14（电力变压器）负责制定。TC14是国际电工委员会中负责电力变压器领域国际标准制定的核心技术委员会，其工作范围涵盖电力变压器的术语定义、技术要求、试验方法、运行维护等各个技术维度。IECTC14汇聚了来自全球变压器领域的顶尖技术专家，包括主要变压器制造企业（如ABB、西门子、通用电气等）的资深研发人员、国际知名检测认证机构的技术专家、各成员国的标准化专家以及高等院校和研究机构的学者。TC14下设多个工作组（WorkingGroup）和项目组（ProjectTeam），分别负责不同子领域的标准制修订工作。IEC60076-19-1标准的具体起草工作由TC14框架下的相关项目组承担，项目组召集人由在变压器损耗测量领域具有深厚学术造诣和实践经验的国际专家担任。在标准制定过程中，项目组系统收集了来自各成员国在变压器损耗测量不确定度方面的实践经验和技术数据，组织开展了多项实验室间比对试验以验证所提出评定方法的可行性和有效性。来自中国、德国、美国、日本、法国、意大利、瑞士等主要变压器生产和应用国家的专家积极参与了标准的讨论和审查工作，为标准的科学性和适用性提供了有力保障。五、标准的关键技术亮点5.1系统化的测量不确定度源分类框架IEC60076-19-1:2023构建了一个逻辑清晰、层次分明的测量不确定度来源分类框架，将变压器损耗测量中的不确定度来源划分为仪器因素、环境因素、被试品因素和操作因素四大类，每一大类下进一步细分为若干具体分量。这一分类框架有助于检测人员系统地识别和评估各类不确定度贡献，避免遗漏重要分量，同时也为实验室之间测量能力的比较提供了统一的基准。5.2适用于工程实践的简化评定方法充分考虑变压器损耗测量在工程实践中的可操作性，标准在完整GUM评定方法之外，提供了一套经过合理简化的替代评定流程。该方法以预先编制的典型不确定度分量表为基础，结合少数的现场确认测量，即可获得足够准确的扩展不确定度估计。这一设计有效降低了标准在工程实践中的实施门槛，使得不具备深厚计量学背景的工程技术人员也能够正确应用标准完成不确定度评定工作。5.3不确定度信息在损耗判定中的应用该标准的一个重要创新是将测量不确定度引入变压器损耗符合性判定过程，提出了“考虑不确定度的合格判定”方法。该方法要求在判定变压器损耗是否满足规定限值时，需综合考量测量结果、扩展不确定度以及限值的相对位置关系。这一做法有效避免了因测量不确定度造成的误判风险，在保护制造商合法权益的同时，也为监管部门和认证机构提供了更为科学的判定依据。六、结论与展望IEC6