hEnergy Meters 

Energy meters are the most important part of the electrical system.  The revenue of the utilities is dependent on the accuracy of energy meters.  The Government of India has decided to install meters in all the consumers’ premises.  In view of this, it is very important to check the quality and reliability of energy meters so that their performance is satisfactory and bill electricity accurately.  Earlier electro-mechanical meters having accuracy of class 1.0 and 2.0 were used and with the advancement of technology, static energy meters having accuracy class 1.0, 0.5 and 0.2 are available in the market. ERDA has complete type test facilities for testing energy meters as per Indian and International Standards. ERDA can also calibrate 0.05 class reference energy meters using a 0.02 class reference energy meter. 

Fully automatic test bench upto 120A with a reference energy meter of class 0.01

1 AC Induction Watt-hour Meters, Class 0.5, 1&2IS:13010, IEC:62052-11,IEC:62053-11

2 AC Static Watt-hour Meters Class 1&2IS:13779, IEC:62052-11,IEC:62053-21

3AC Static CT operated Electrical Energy Meters(Trivector meters)

IS:14697

4 AC Static Watt-hour meters Class 0.5 & 0.2 for active energy IEC:62052-11, IEC:62053-22

5 AC static meters for reactive energy class 2&3 IEC:62053:23

6 Manual on standardizationCBIP PublicationNo. 304 & 88

 The tests for insulation, accuracy, electrical, EMI / EMC, mechanical (as per customer’s requirement and climatic requirement, electrical and thermal properties are performed as per IS:13010 and IS:13779.  Endurance, impulse, climatic, vibration, shock, harmonic and ingress rotection testing ensures the reliability of the energy meter.  ERDA has a reference standard meter of class 0.02 and a fully automatic test bench with a reference meter of class 0.02. EMI/EMC Test Facility ERDA has test facilities mainly for static electrical energy meters (1φ and 3φ).  This laboratory provides testing and certification facilities under the head “Tests for Electromagnetic Interference and Compatibility”. The tests are carried out according to CBIP Technical Report No. 88, IS:13779, IS:14697 

and IEC-62052-11. The facility provides following tests:  

1 Test of immunity to Electrostatic Discharge IEC:61000-4-2

2 Test of immunity to Electromagnetic HF fields IEC:61000-4-3

3 Fast transient burst test IEC:61000-4-3

4 Radio Interference measurementCISPR-14,CISPR-22,CISPR-11

5 Immunity to conducted disturbances induced by frequency field IEC:61000-4-6

 The facility is useful for energy meter manufacturers and users. Testing of Components The following components of energy meters can also be tested as per relevant standards.  

1 Winding wires – enamelled copper wires IS:13730, IS:13778-1-6

2 Electromagnetic core (CRNGO)IS:648, IS:649, IEC:60404-2,ASTM:A343, A717, A718

3 Frame die cast aluminium IS:617

4 Pinions – leaded brass/Synthetic materials IS:4253-1-2, IS:2221

5 Counter frame – brass sheet IS:410

6 Counter frame - Al sheet IS:2657 Sup. by 1608-1995

7 Terminals – plated brass IS:410,  3168

8 Gaskets synthetic rubber IS:4253

9 Plastics IS:4253, 2221, 882

 Calibration Calibration of reference standards upto class 0.02 is undertaken at ERDA.  ERDA carries out calibration of 0.05 class meters at site also. 

Infrastructure Some of the related test facilities include: 

• Fully automatic test bench upto 120A with a reference energy meter of class 0.01• Solid-state substandard energy meter calibrator class 0.02, 3 phase static phantom source upto 100 Amps, stability 0.05%.• Fully automatic test bench upto 120 A with a reference energy meter of class 0.02• Temperature rise test bench• Life test bench• Short time overcurrent test facility• Test facilities for Influence quantities• Glow wire test apparatus• Vibration test apparatus• Shock test apparatus• IP 51 facility• Cold cabinet (-40oC)• Ovens• Humidity chamber• Impulse test facility• Non-flammability test apparatus• Harmonic test facility• EMI/EMC Test facility 

Recognition ERDA’s facility for Energy Meter is accredited by NABL, Govt. of India and BIS for its marking scheme. Electrical Inspectorate of Gujarat and other Electricity Boards have recognized the facilities. Services ERDA also provides technical services like condition monitoring, failure analysis, RLA, third party inspection, developmental testing and Technical Information Services. Consultancy for carrying out improvement in the design and quality of energy meters. Development of test equipments like impulse generators, voltage dips and interruptions setup, short time overcurrent setup, 3rd and 5th harmonic generators surge testing generators and so on R&D Projects Study of  the effects of harmonics, voltage variation and frequency variation on the performance of energy meters.

 

Evaluation of Batches ERDA carries out evaluation of the batch of energy meters for electricity boards tender samples and grades them according to their quality.

TransformersTransformers are important component of power systems, and are expected to find increased demand with thrust on infrastructure development.  Instrument Transformers (CTs and PTs) have wide application in metering and protecting power systems. Indigenously manufactured distribution transformers have a wide range of ratings.  At ERDA transformers from 5 kVA to 2000 kVA (at ERDA) and upto 200 MVA/220 kV (at site) can be tested.  Transformers are an important part of ERDA’s testing facilities and R&D activities. 

 Test Facilities The establishment offers facilities for testing of raw materials, components, transformer and also its condition monitoring. Products 

1 Distribution Transformer ANSI-C-57, IS:2026, IS:1180

2 Power Transformer IS:2026, IEC:60076

3 Current Transformer IS:2705, IEC:60044-1

4Potential TransformerInductive Voltage Transformer

IS:3156, IEC:60044-2

5 Continuously variable voltage auto transformers IS:5142, IEC: 60989-1

6 Dry type transformer ANSI/IEEE C 57.12.91, IS: 11171

7 Reactor IS: 5553-1990

 Components 

1 Transformer IS:3024, IEC:60404-2

2 Paper covered copper conductors IS:7404, IEC:60488

3 Paper covered Al. Conductors IS:6162, IS:1363

4 High voltage bushings IS:2099, IEC: 60137

5 Insulators IS:731, IEC: 383

6 High voltage isolators upto 245 kV IS:9921, IEC:60129

 Condition Monitoring 

1Capacitance and tan δ measurement- Transformers- Bushings

ANSI-C-57, IS:2099

2On-line Partial Discharge measurements by Acoustic Emission

IEEE:C57-127-2000

3 Dissolved Gas Analysis IS:10573, IS:9434

4Transformer Oil- New Oil- Old Oil

IS: 335IS:12463IS: 1866

5 Furan Content IEC:61198

6 Degree of Polymerisation of paper IEC:60450

 Field Studies Related to transformers, ERDA offers following field studies and measurements: 

Condition monitoring by capacitance and Tan Delta measurements

Measurement of no load and load loss at site

Harmonic measurements of magnetizing current

Partial Discharge measurement

Failure Analysis

Error Measurement

DIRANA / DOMINO USS (For paper moisture determination)

Frequency Response Analysis

Third party testing using calibrated instruments

Calibration of CT’s and PT’s

Testing of CT’s and PT’s

Noise level measurement

Online condition monitoring by acoustic emission method

 Infrastructure The major facilities include: 

Routine and type testing facilities for Transformer upto 2000 kVA/33 kV

Lightning impulse voltage test facility upto 1600 kV, 80 kJ for Transformers upto 100 MVA, 220 kV

Wideband partial discharge bridge and Balance Detector, Biddle, USA with Faraday Cage

Condition monitoring by capacitance and loss angle measurement by Automatic  C & tan δ test set (Tettex, Switzerland & Doble, USA)

Short Circuit tests on Distribution transformer 11 kV, 1600 kVA and upto 22 kV or 33 kV and 500 kVA

Short circuit tests on LT switchgear upto 50 kA, 1 sec. and 40 kA, 3 sec. at  525 V / 250V.

Type test facilities for potential transformers upto class 0.2, 66 kV

Type test facilities for current transformer upto class 0.1, 4500 A.

Automatic microprocessor based error measuring test sets

Measurement of harmonics (ZEWS ZIMMER, Japan).

Loss measurement by using 0.1 class CT’s & PT’s and digital power meter of : Yokogawa  make

Dissolved Gas Analysis (Netel, Agiland)

Furan Analysis on HPLC (Shimadzu, Japan)

Epstein test frame for core loss measurement

Hysterisis graph plotter

Franklin Insulation Tester

Acoustic emission test set for online P.D measurement

 Calibration Calibration of CTs and PTs of class 0.2 for various ranges is also undertaken at site and at ERDA laboratory at Vadodara. R&D Activities Areas of work related to transformers include: 

Development of prototype hydrogen gas sensor

Impulse breakdown studies on transformer oil

Residual life assessment of transformer

Heat transfer studies on radiators

Acoustic emission detection technique for discharge detection and location

Accelerated ageing tests on distribution transformers to assess the insulation life

Transformer OilLiquid dielectrics form an important part of insulating systems in electrical equipment.  One of its important uses is in transformers, where mineral oil is used.  It acts as an insulating and heat transfer medium.  It is also an arc-quenching medium for power and distribution electrical equipment like switchgears, transformers and capacitors. ERDA’s facilities include a complete setup for testing and condition monitoring of transformer oil. All activities from sample collection to analysis and consultancy are covered here. Testing & Analytical Services The condition of transformer oil has to be well monitored through routine testing & DGA.  The tests covered in the national standards fall into the categories of evaluation, quality, reliability studies and life expectancy of transformer. The following Indian Standards are currently followed for routine tests:

1 New Oil IS:335, IS: 12463

2 Oil in Service IS:1866

 Special Tests

PNA Analysis

Gas content analysis

Viscosity index test

Aromatic content determination

Dissolved Gas Analysis

Furan measurement

DP measurement

Gassing tendency of insulating oil

Compatibility of solid insulating materials with oil

Technical Services

Third party inspection

Witness testing

Certification

Consultancy

Testing & Analytical Services

Sampling of oil from transformer

Infrastructure

Gas Chromatograph with Toepler pump

Oxidation stability test set up

FT-IR spectrophotometer

Resistivity and tan delta bridge

Liquid Chromatograph

Rotating Bomb

R&D activities Developmental work has always gone hand in hand with testing activities at ERDA. Some projects undertaken include the following:

Evaluation of super absorbent for transformer oil reconditioning

Field trial of Thermosyphon in Power Transformers in GEB grid

Development of demonstration model of transformer oil reconditioning plant for rural areas.

Residual life assessment of power transformer by laboratory simulated studies

Development of prototype Thermosyphon for Power Transformer

 

High Voltage Impulse TestingA wide range of electrical equipment, apparatus and components are used in transmission and distribution network of electrical power.  Equipment like transformers, reactors, instrument transformers, bushings, insulators, lightning arresters and isolators of different ratings are manufactured in India.  ERDA has equipped itself to undertake high voltage impulse testing on such equipment (rating upto 400 kV) as per Indian and International standards. Infrastructure

AT MAKARPURA AT SAVLI

Impulse Voltage Generator1200 kVp (60 kJ)800 kVp (40 kJ)

1600 kVp (80 kJ)

Impulse Voltage Divider1200 kVp800 kVp300 kVp

1600 kVp

H. V. A. C. Transformer 600 kVrms 700 kV

Multiple Chopping Gap 1200 kVp 1600 kVp

Low Resistance Non Inductive Shunts 0.1, 0.5, 1.0 Ω 0.1, 0.5, 1.0 Ω

Digital Impulse Analyzer System12 Bit Nicolet with software

14 Bit MIAS – High Volt

PD/RIV MeasurementsPD / RIV Measuring Instrument

PD / RIV Measuring Instrument

Sphere gaps 500 mm sphere gap 750 mm sphere gap

  Infrastructure facilities for bringing large trailer loaded apparatus to the testing lab, arrangement for lifting and mounting of bushings, conservator tank and provision for installing oil filtration facility also exist. Equipment that can be tested includes: 

1 Power TransformerIS:2026IEC:60076-3IEEE:C-57.98

2 Current Transformer IS: 2705

IEEE:C.57.13-1993IEC:60044-1

3 Voltage Transformers (including CVT)IS:3156IEEE:C.57.13-1993IEC:60044-2

4 High Voltage BushingsIS:2099IEC:60137

5 Insulator upto 400 kV (Tension & Suspension)IS:731IEC:60383

6 High Voltage isolators upto 400 kVIS:9921IEC:60129

7 HV Switchboard IEC:62271-100

8 HV Outdoor breakers upto 400 kVIEC:62271-100IS:13118

9 Lightning arresters and ZnO blocksIS:3070IEC: 60099-4

10  High voltage cablesIS: 7098IS:1554-2IEC:60502

11 ReactorsIS:5553IEC: 60289

12 Transformer oilIS:335IS:1866IEC:60897

13 Capacitors (HT) IS:13925

14Rotating machine stator coils for impulse, switching surge and steep front wave

IEC:60688-I

15 Line Trap IEC-60353

 ERDA provides facilities for type, developmental and certification testing of these equipment and also calibration of impulse voltage & AC, DC voltage at site. 

TESTS   

HV Lightning Impulse test

HV Switching Impulse test

HV Dry / Wet Power frequency test

Capacitance and Tan delta measurement

Partial discharge measurement

Insulation Resistance / Polarization index

Losses and Temperature rise tests

RIV, Corona measurement

HV Calibration, CT/PT Calibration

Measurement of Earthing system

Voltage Distribution Test on String Insulators

Recovery Voltage / Acoustic emission tests

RLA / Condition Monitoring at site  

HV AC/DC & Impulse Calibration at site

Calibration of Impulse test system at site

R&D Activities Studies in the area of impact of high voltage on equipment and their components are undertaken.  These include – 

Power system grounding

Online condition monitoring of lightning arresters

Failure analysis of transformer during impulse test

On line condition monitoring of insulators

Ongoing work includes 

Study the Effect of corona ring on polymer insulators

Studies on polymer insulators

Design of earthing grid for power stations

Accelerated aging test on metal oxide blocks

Aging studies on polymeric housing lightning arresters       

 The HV impulse testing, Short Circuit testing facility, along with the insulating materials testing facilities at ERDA provide a complete set of facilities for testing some of the important electrical equipment.

Switchgear & ControlgearA wide range of electrical equipment such as Power transformers, Current transformers & Cables are used in transmission and distribution network of electrical power. The Control and protection equipment like switchgear and controlgear are important components of power distribution systems. The conformance of these products to standards / specifications is crucial for the reliability and safety of electrical equipment.  ERDA has complete facilities for testing and evaluation of products likes Power transformers, CTs, Cables, ACBs, HRC fuses, MCBs, MCCBs, RCCBs, Contactors, Starters, Switchfuse units and cables, LT Panels, Switchboards, Distribution boards etc. ERDA is one of India’s premier  Testing Laboratories accredited by Intertek (ASTA),  UK for  Type tests and certification of various electrical products.  The products covered under this accreditation are listed below. ERDA Switchgear test laboratory is also accredited by National Accreditation Board for Testing and Calibration Laboratories (NABL), Govt. of India and recognized by Bureau of Indian Standards (BIS). ERDA has recently established temperature-rise test facilities up to 20kA, Time-current characteristics up to 40kA, Electrical endurance test up to 2.5kA at 690V, Mechanical endurance test for HT Circuit Breaker up to 145kV, 24kV Impulse Generator, and Feeder load unit (3 nos.). ERDA has one of the largest IP 40 ton test facilities in Asia The facilities are also utilised for testing as per UL and CSA standards for export of electrical products conforming to the requirements of these standards. ERDA has also established an ‘Online Short Circuit Testing Laboratory’ for 120 kA, 575 V at Savli and 50 kA, 500V at Makarpura. Test facilities for the following products have been covered under ASTA BEAB accreditation.      

Sl. Product Standard

1 Switchgear and Controlgear Assemblies IEC: 61439-1&2

2 LV Switchgear and Controlgear Assemblies – Busways IEC: 60439-2

3 LV Switchgear and Controlgear Assemblies – Distribution boards IEC: 60439-3

4 Circuit breakers (ACBs/MCCBs) IEC 60947-2

5 Switches/ Disconnectors/SFU/ SDF IEC:60947-3

6 Contactors and Motor Starters IEC:60947-4-I

7 Electromechanical control circuit devices IEC 60947-5-1

8 Terminal Blocks IEC 60947-7-1

9 Low Voltage fusesIEC 60269-1IEC 60269-2

10 MCBs IEC: 60898-1

11 RCCB’s IEC:61008-1

12 RCBO’s IEC 61009-1

13 Power transformers (upto  33 kV, 4000 kVA - 11 kV, 1600 kVA)IEC 60076-1IEC 60076-2IEC 60076-11

14 Instrument Current transformers (upto 3500 A) IEC 60044-1

15 Power cables (upto 36 kV) IEC 60502-2

16 PVC cables General requirement (upto 36 kV) IEC 60227-1,2,3,5

17 Rubber insulated cables General requirements IEC 60245-1,2,3,5

 Facilities recognized for CE Marking and EMI / EMC testing 

Sl. Type of Test Standard

1 Electrostatic discharge immunity test IEC:61000-4-2

2 Radiated radio frequency electromagnetic field immunity test IEC-61000-4-3

3 Electrical fast transient / burst immunity test IEC:61000-4-4

4 Surge immunity test IEC:61000-4-5

5 Conducted radio frequency immunity test IEC:61000-4-6

6 Radio interference / Disturbance measurement

EN-55022CISPR-22CISPR-14CISPR-11

 Infrastructure The test facilities include:  

Short circuit making & breaking capacities –120 kA, 575V and & 50 kA, 500 V for LV Switchgerar

Short time withstand current test – 120 kA for 1 second or 70 kA for 3 second at Savli and 50 kA for 1 Sec, at Makarpura

20kA & 10kA, 10V stabilized  High

Current source for temperature rise test

Time current characteristics up to 40kA, 40V

170 Channels computerized temperature  scanner

Electrical endurance and Making &  Breaking setup,

4 kA at 415V, - 1 No.

2 kA at 690V, - 1 No.

1 kA at 415V, - 3 Nos.

200A at 415V – 2 Nos.

24kV, 1.2/50µs Impulse generator

Impulse Test  – 1600 kV, 80KJ

High Voltage one minute power frequency test – dry & wet – 750kV

Ring wave cum current surge generator

Current surge - 3000A, 8/20 μsec

Ring wave - 250A,0.5 μsec 100 kHz

Computerized Single phase & Three Phase Relay testing kit

Feeder load unit – 3Nos.( Each of 8 ways outgoing feeder)

Environment chamber:  - 40°C to +180°C        Size: 950 mm x 1000 mm x 950 mm.

Cold chamber : - 65°C        Size : 580mm x 550x 1120 mm

Mechanical endurance test set up for HT circuit breaker up to 145 kV

IP test ( Degree of Protection ): 40 Tonne       Size: 6.8 Mtr x 5.8 Mtr. x 5.0 Mtr. 

     WITNESS TESTS  ERDA can witness tests on HV circuit breakers for mechanical endurance, temperature rise test, dielectric tests at manufacturer’s premises. ERDA can also witness tests on transformers at manufacturer premises.

Motors

 Manufacturing process in cement, fertilizer, steels textile, paper and agricultural industry etc.,runs on rotating electrical machines. Approximately 50% of the electrical energy used in India is by industries, 40% by agriculture and the balance for residential and other requirements.  It is however noteworthy that irrespective of whether the electrical energy is utilized in households, transport or industry rotating electrical machines play a very important role.  The most widely used rotating electrical machine is the induction motor, well known for its simple and robust construction, rugged operation and low cost.  The modern drive system, used in several process industries, comprise of  motors and power electronic controllers with wide range of operating speeds and torques.

 Considering the above, it is necessary to evaluate the performance and verify the design of each variety of motors through type testing as per relevant Indian and International standards.

 Testing Facilities

The following products can be tested at ERDA.  

1.Three phase induction motor- upto 30 hp

IS:325IEC:60034-1

2.Lift motors- upto 30 hp

IS:8151

3.Three phase induction motor for agricultural purpose- upto 30 hp

IS:7538

4.Energy efficient induction motor- upto 30 hp

IS:12615IEEMA 19

5.Single phase AC and universal Motors – upto 5 hp

IS: 996

6. Submersible motors- upto 60 hp IS:9283

7. Increased safety motors IS:6381

8.DC motors- upto 5 hp

IS:4722IEC:60034-1

9.Small single phase motors for agricul-ural purposes – upt 30 hp

IS:14582

10. Eddy current drives As per client’s requirements

11.AC generators used with IC engines - upto 20 kVA

IS:13364-Pt.1

12.Degree of Protec-tion (IP) on rotating electrical machines

IS:4691IEC:60034-5

 On Site Test Facilities

Current signature analysis

Motor circuit analysis

Acoustic analysis

Online partial discharge measurement

Vibration analysis

HP rating evaluation

Load cycle measurement of motor

Transient measurement of HT motors and alternators

Harmonic measurement at motor installations

Capacitance and Tan delta measurement of HT motors/alternators

Failure investigation of single and three phase Induction motors

Starting current measurement of motor

Residual life assessment of motors

Infrastructure

Digital precision grade Power Meters (basic accuracy :0.1%)

Torque transducers

Eddy current Drive – 1 HP, 7.5 HP, 15 HP and 30 HP

Speed Torque characteristics of Motors

Vibration & Noise measurement of Rotating Electric Machines

Test setup for FHP Motor

Digital storage Oscilloscope

Load Cell

Proximity sensor for speed measurement

Short circuit testing of terminal boxes – 120 kA for 1 sec.

Digital Tachometer

IP Chamber-40 tons; Size 5.8x6.8x4.5 m

Sound level Meter

 Additional Test facilities

ERDA also has complete type test facilities for testing of various types of pumps such as Centrifugal pumps, Submersible pumps, Self priming pumps, Jet pumps, Monosets as per relevant Indian Standards. ERDA also has type test facilities for testing of flameproof enclosures as per IS 2148 except for flame proofness and explosion proof test. ERDA has complete type test facilities for testing of IC engines as per relevant Indian standards. R&D Activities

Developmental work on related topics include:

Development of 3 phase Hysteresis motor

Study of grid abnormality on Wind Turbine driven Induction Generator performance

Comparative study of indigenous and imported Energy Efficient motors

Design of Energy efficient Submersible motor

Online condition monitoring on Induction motor through stator current

Design verification of Induction motors through computer software

Development of motor current signature analysis instrumentation for online condition monitoring of motors