一、概述：
電能表用低壓計量箱(表箱)關系千家萬戶，涉及百姓切身利益。而此前卻沒有一個關于計量箱的產(chǎn)品標準，使得計量箱產(chǎn)品型式、質(zhì)量、電氣性能、機械特性、壽命等方面存在諸多問題。與當前社會、技術發(fā)展不相適應，電能計量公信力也受到質(zhì)疑。它已嚴重影響到了計量公平、公正的社會形象和企業(yè)形象，國家相關標準GB7251.5-2008 《低壓成套開關設備和控制設備 第5部分: 對公用電網(wǎng)動力配電成套設備的特殊要求》遲遲未修訂改版，為此國家電網(wǎng)公司正式頒布了Q/GDW11008-2013《低壓計量箱技術規(guī)范》標準，相關的電力行業(yè)標準也正在起草編制過程中。在新標準中，對計量箱的檢測暨試驗內(nèi)容則進行了系統(tǒng)、全面規(guī)范，是開展計量箱相關型式檢驗、質(zhì)量檢驗的重要技術保障措施。因此隨著新標準的問世及質(zhì)量監(jiān)督部門和各企業(yè)對計量箱管理的需要，依據(jù)新標準建造計量箱實驗室，成為電力檢測機構(gòu)、相關企業(yè)目前的一項重要業(yè)務。
計量箱品種、型式、檢測項目多，其檢驗是一個復雜、耗時的系統(tǒng)工作。如果對標準沒有透徹的理解、沒有一個科學的規(guī)劃、沒有一個系統(tǒng)周詳?shù)募夹g方案，要建成這樣一個復雜的綜合性實驗室并能使之科學運轉(zhuǎn)則是不可能的，即使建成了也可能是能力不健全的。通過對標準中規(guī)定的試驗項目、設備進行分析及試驗項目順序優(yōu)化設計，設計一個結(jié)構(gòu)合理、技術先進、能力健全的技術方案，則可以多快好省建設好計量箱實驗室；如能再借助于目前的電力產(chǎn)品流水線檢測線手段，組建一個自動化的檢測系統(tǒng)，則可大大提高檢測效率、檢測質(zhì)量，成為一個*的實驗室。新型現(xiàn)代化的計量箱檢測實驗室建立將為今后計量箱的質(zhì)量監(jiān)督、生產(chǎn)驗收、采購驗收提供可靠的技術保障，更好地貫徹、執(zhí)行標準，從根本上改善目前計量箱狀況差、技術水平低、可靠性差、管理混亂的無序狀況。基于此東莞市高升電子精密科技有限公司特別聯(lián)合國內(nèi)主要低壓電器3C認證實驗室研發(fā)出整套應用于低壓計量箱檢測的設備，在此特別感謝國家電網(wǎng)公司電能計量重點實驗室的穆工的大力支持！目前我司研發(fā)的設備已經(jīng)成功應用于中檢質(zhì)技檢測研究院，上海電器科學研究院，西高所等相應實驗室，歡迎廣大生產(chǎn)企業(yè)和檢測實驗室咨詢訂購，技術 張工。
二、低壓計量箱試驗項目分析
Q/GDW11008-2013《低壓計量箱技術規(guī)范》中所列試驗項目*依據(jù)相應國標、屬類標準，其檢測試驗項目按試驗性質(zhì)可分為以下幾類(組)：
1) 機械性能試驗：包括靜載力、動載荷、沖擊載荷、拉力、扭矩、門/開關/門鎖機械壽命試驗；
2) 計量箱高低溫、高低溫沖擊、潮濕環(huán)境試驗；
3) 計量箱鹽霧/二氧化硫腐蝕試驗（SO2）、外殼標志、漆膜附著力等環(huán)境影響試驗；
4) 計量箱溫升電氣性能試驗；
5) 計量箱介電、絕緣、接地有效性、電氣間隙/爬電距離等電氣性能試驗；
6) 計量箱 IP 防護等級驗證試驗；
7) 計量箱內(nèi)微型斷路器常規(guī)電氣試驗；
8) 計量箱內(nèi)接插件性能試驗；
9) 計量箱外殼及箱內(nèi)絕緣材料性能試驗。
按試驗場所分布及合理化順序，對所有試驗進行合理組合、排序，見表 1。通過表 1 可以對計量箱試驗項目及順序、設備有一個全面的了解。
三、計量箱實驗室之建設
計量箱實驗室實驗能力應能涵蓋《低壓計量箱技術規(guī)范》中全部試驗項目，滿足全性能檢測要求；實驗室定位目標應是技術先進，檢測可靠；實驗室裝備應量身定裁，通過研制與集成的方式實現(xiàn)；試驗系統(tǒng)、流程應科學規(guī)劃、設計；對試驗技術、手段進行現(xiàn)代化設計，以奠定*實驗室平臺；通過因地制宜與現(xiàn)有檢測專業(yè)橫向聯(lián)合，充分利用已有資源多快好省、節(jié)約化搞建設。
3.1、實驗室檢測設備技術方案
計量箱多數(shù)試驗設備(如環(huán)境試驗設備等)為標準化產(chǎn)品，通過選型或稍加技術改造進行配置、選購即可；而對機械性能試驗、工件傳送、特殊類試驗項目所需設備，由于計量箱型式的多樣性及機械性能試驗對樣品結(jié)構(gòu)的依賴性，所用試驗設備一般沒有專門的標準通用設備，需要定制、設計開發(fā)。因此我司依據(jù)標準中計量箱相關圖紙，研發(fā)出整套的機械試驗設備。
機械性能試驗設備主要包括：
1) 耐靜載及扭力試驗機；
2) IK自動沖擊試驗機；
3) 箱門操作(機械壽命)試驗機；
4) 門鎖操作(機械壽命)試驗機；
5) 接插件性能(機械壽命)試驗機；
6) 電氣開關操作(機械壽命)試驗機；
7) 自動/半自動工件傳輸機；
每臺設備技術指標、參數(shù)應滿足標準中規(guī)定的參數(shù)值；機械壽命試驗機工作方式能夠與產(chǎn)品操作方式相匹配；工件傳送自動化與工件、試驗設備、場地條件相匹配。總之，通過快速集成與設備研發(fā)并行方式實現(xiàn)實驗室設備硬件化；通過采用新技術等手段實現(xiàn)快速、檢測。
表 1. 計量箱試驗項目、順序及設備分析表
序號 | 試驗項目 | 試驗設備 |
1 | 型式、外觀、工藝檢查 | 游標卡尺、直尺等 |
2 | 耐沖擊負載試驗 | 沙包/沖擊試驗裝置 |
3 | IK 代碼、角狀物撞擊驗證試驗 | IK自動擺錘沖擊試驗裝置 |
4 | 外殼耐靜力試驗 | 耐靜載及扭力試驗機 |
5 | 外殼剛度試驗 | 耐靜載及扭力試驗機 |
6 | 外殼耐扭力試驗 | 耐靜載及扭力試驗機 |
7 | 安裝板靜載能力試驗 | 耐靜載及扭力試驗機 |
8 | 箱門耐靜力試驗 | 耐靜載及扭力試驗機 |
9 | 絕緣材料金屬嵌件軸向力試驗 | 耐靜載及扭力試驗機 |
10 | 箱門、門鎖、接插件及開關操作試驗、接插件插拔力試驗 | 插接件自動插拔試驗機/門開關壽命試驗機 |
11 | 附件緊固性試驗 | 扭力扳手/扭矩螺絲批 |
12 | 溫度沖擊、低溫撞擊試驗 | 高低溫沖擊試驗箱 |
13 | 動態(tài)負載試驗 | 振動沖擊試驗臺/碰撞沖擊試驗臺 |
14 | 殼體防護等級-防雨驗證試驗 | 擺管淋雨試驗房 |
15 | 殼體防護等級--塞規(guī)插入試驗 | 塞規(guī)/試驗指針銷 |
16 | 介電強度驗證試驗 | 耐壓測試儀 |
17 | 電氣間隙爬電距離測定試驗 | 爬電距離測試卡 |
18 | 絕緣電阻測量 | 兆歐表 |
19 | 保護電路連續(xù)性測量 | 電阻測試儀 |
20 | 溫升極限驗證試驗 | 恒流源、溫度巡檢儀 |
21 | 塑料耐熱性驗證試驗(高溫球壓試驗) | 球壓試驗裝置/高溫烘箱 |
22 | 塑料熱穩(wěn)定性驗證試驗(高溫干熱試驗) | 恒溫恒濕試驗箱(步入式房) |
23 | 塑料耐受非正常發(fā)熱和火焰危險的能力試驗(灼熱絲試驗) | 灼熱絲試驗儀 |
24 | 金屬件耐腐蝕驗證試驗(濕熱、鹽霧試驗) | 鹽霧試驗箱、二氧化硫腐蝕試驗箱 |
25 | 外殼標志印刷性能試驗 | 水、汽油/標簽耐磨試驗機 |
26 | 殼體及五金件防護涂層附著力試驗 | 涂層厚度測量儀、切割機 |
27 | 塑料耐老化驗證試驗 | UV紫外線耐候試驗機、氙燈老化試驗機、恒溫恒濕試驗箱(步入式房) |
28 | 塑料沖擊性能測定試驗 | 懸臂梁沖擊試驗機 |
29 | 塑料拉伸性能測定試驗 | 電子拉力試驗機 |
30 | 塑料彎曲性能測定試驗 | 電子拉力試驗機、彎曲模量 |
31 | 開關電器性能試驗 | 電器附件負載柜、開關壽命試驗機、變頻電源 |
技術設備的現(xiàn)代化，使實驗室建成伊始，就具備*實驗室水平。
3.2、實驗室自動化檢測技術方案
計量箱的試驗項目和內(nèi)容都比較多，對一件被檢品進行全性能試驗，需要幾個流程、工位。按目前工業(yè)自動化生產(chǎn)思路，進行流水化的檢測作業(yè)應是比較科學的方案，技術型式上可參照、采用工業(yè)流水線模式?？紤]到目前電網(wǎng)企業(yè)計量器具檢測(電能表、終端、互感器等)都在采用自動化、流水線方式，因此計量箱檢測可借鑒其方式。加之計量箱個體較大、質(zhì)量較重，對檢測操作、運輸傳送采用自動化或半自動化等方式比較合理。對于運輸機，可考慮移動小車、穿梭車、輸送機等方式，并建立輸送總線及到各工位支線的輸送網(wǎng)絡。同時，還可以積極考慮采用自動監(jiān)控技術、被試品多媒體信息自動錄入技術，滿足規(guī)范性檢測的管理需求，提高產(chǎn)品檢測公正性，提高檢測機構(gòu)自身的公信力。我司目前也已經(jīng)成功研發(fā)出相關的自動化檢測生產(chǎn)線。
3.3、計量箱試驗流程設計
計量箱試驗項目多達 30 余項，項目多、范圍廣，如果不進行科學設計、無序檢測，即使設備再先進，試驗工作也不可能很好地完成。因此，如何對試驗項目優(yōu)化分析、合理分組，并盡量降低送檢企業(yè)試驗成本，是考核計量箱實驗室技術水平高低的重要標志。過多樣品雖然會帶來檢測效率的提高，但給送檢企業(yè)帶來高送檢成本的同時，也會對樣品存貯空間、實驗空間、人員數(shù)量帶來較多的需求，場地及人力資源成本的提高及檢測品后續(xù)處理帶來的問題應統(tǒng)籌考慮。實驗室檢測效率提高應建立于技術手段的提高及系統(tǒng)優(yōu)化、科學化管理。
對計量箱 3C 認證驗，樣品為通常 3 只(額定樣品數(shù))，計量箱實驗室全檢樣品送樣數(shù)可參考此值。如此可把試驗流程分為 3 節(jié)(段)，基本上可兼顧效率與成本。任何一段某試驗節(jié)點產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)缺陷或額定樣品數(shù)量中已有一個判定不合格，則試驗“鏈”斷裂，即判定該產(chǎn)品試驗不合格。計量箱多項試驗流程并不是“同類項”合并，同類試驗不一定要在同一時間或同一個工位、同一個分實驗室做。 圖 1 為計量箱樣品的試驗的全部流程，為一種優(yōu)化后的檢測程序方案。
3.4、計量箱實驗室規(guī)劃方案
低壓計量箱試驗內(nèi)容整體分為計量箱材料試驗與整機性能試驗(含附件試驗)。對多數(shù)電力檢測機構(gòu)，都已有材料性能實驗室。為充分利用現(xiàn)有資源，本著節(jié)約化理念，在新建計量箱實驗室時可不考慮重復建設。應打破專業(yè)界限，把計量箱實驗室拆分為兩大分實驗室：整機性能實驗室、材料性能實驗室。對每個分實驗室又可規(guī)劃為若干個子實驗室。對整體性能試驗，其試驗空間上可分為 8~10 個區(qū)域，包括機械靜載&沖擊載荷試驗區(qū)、機械振動區(qū)、機械壽命試驗區(qū)、淋水試驗區(qū)、環(huán)境試驗區(qū)(1~2 個)、電氣試驗區(qū)、電氣開關試驗區(qū)、電氣控制室、振動控制室、各個工位試驗臺放置區(qū)、輸送線及傳輸區(qū)、備品備庫區(qū)及臨時倉儲區(qū)。每個試驗區(qū)平均按 20㎡ 計算，則整體性能試驗區(qū)域需要 200 m2，加上倉儲區(qū)、運輸通道、安防通道、公共設施等，計量箱整機試驗區(qū)域至少應按 300 m2 考慮。由于實驗室所需面積較大，加之振動設備基礎(地基)、淋水試驗供排水系統(tǒng)特殊需求及流水線作業(yè)方式，計量箱實驗室宜設計在地面層。
圖 2 為一種計量箱試驗區(qū)域規(guī)劃參考圖。它考慮了流水線檢測作業(yè)方式及工業(yè)化廠區(qū)布置基本規(guī)則。
計量箱實驗室建設是一個全新的系統(tǒng)化技術工程，涉及眾多技術鄰域，在建設過程中還有許多問題去探索；計量箱許多試驗內(nèi)容涉及多學科、多專業(yè)，還有許多課題去研究。計量箱標準及相應實驗室的建立，必將帶來電能計量箱產(chǎn)品更新?lián)Q代、功能升級及技術、質(zhì)量、管理方面水平的提高，也必將給電能管理企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益與社會效益，同時也為廣大電力用戶的用電計量提供準確、可信的有力保障。可以預見，計量箱實驗室將成為衡量一個電力檢測機構(gòu)檢測能力的重要標志。
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