空載勵磁特性試驗
No-load Loss and Current at 90% / 100% / 110% of Rated Voltage (Excitation Characteristic)
適用設備：變壓器 / 油浸式 / 乾式電力變壓器
空載勵磁特性試驗（No-load Excitation Characteristic）為變壓器 routine 或 type test，依 IEC 60076-1:2011 §11.5 + §11.1.2.1(d) + §11.1.2.2(e) + §11.1.3(e) 執行。於額定頻率施加 90% / 100% / 110% rated voltage 三點，量測 no-load loss P_o 與 no-load current I_0；於 LV 側供電、HV 開路、可閉口三角閉合。兩支電壓表並聯（mean-value + r.m.s.）、波形差 ≤ 3% 為有效；損耗修正 d = (U' - U) / U'。Acceptance 依 §10 Table 1：100% 點 P_o tolerance +15%、I_0 +30% of design value；90%/110% 點容差由買賣雙方協議。試驗前若鐵芯有 pre-magnetization 須過勵磁退磁。
安全資訊 — 高風險
試驗於變壓器額定電壓（一側繞組）施加交流電源條件下進行，HV 側端子帶電壓可達 ≥ rated voltage × 1.1（110% 點）；對 161 kV 變壓器即可達 ≥ 177 kV。試驗為空載（其餘繞組開路），但磁化湧入電流（inrush current）於投入瞬間可達數倍額定電流。試驗電源容量須足以維持穩態 + 處理湧入。
- 絕緣手套
- 安全眼鏡
- 絕緣鞋
- 聽力保護裝置（110% 點磁致伸縮噪音明顯增大）
- 變壓器已完全組裝，油位、保護裝置就位
- 試驗環境溫度 10～40 °C（IEC 60076-1 §11.1.1）
- 試驗電源能提供對稱、近似正弦之三相電壓（線間差 ≤ 3%）
- 試驗在前序試驗（耐壓、衝擊、d.c. 電阻量測）之後執行者，須先對鐵芯作 demagnetization（過勵磁退磁）
- 兩種電壓表並聯：mean-value voltmeter 讀 U'、r.m.s. voltmeter 讀 U（§11.5）
- 功率計選用適用於極低功率因數量測（no-load PF 通常 < 0.05）
- 受測繞組之另一側繞組全部開路；可閉口三角接之繞組須閉合
- U' 與 U 差 > 3%（波形失真嚴重，§11.5 須協議）
- 試驗電源容量不足，110% 點電壓無法穩定維持
- 鐵芯未退磁直接量測（結果系統性偏高）
- 環境溫度 < 10 °C 或 > 40 °C
本檢測由 §11.5 + §11.1.2.1(d)（rated voltage 100% 點，所有變壓器之 routine test）+ §11.1.2.2(e)（90%/110% 點，Um > 72.5 kV 之 additional routine）+ §11.1.3(e)（90%/110% 點，所有變壓器之 type test）三條款共同構成。三點量測作圖即得勵磁特性曲線（P_o 與 I_0 vs U/U_r%）。容差依 §10 Table 1：no-load loss +15%（component loss）、no-load current +30% of design value。
試驗接線圖
檢測四階段
出廠試驗 (Routine Test)
適用100% rated voltage 之 no-load loss + current 量測為所有變壓器 routine test（§11.1.2.1(d)）。90% + 110% 兩點量測對 Um > 72.5 kV 變壓器為 additional routine test（§11.1.2.2(e)）；FAT 報告 4.2.1
§11.5 量測程序： **設備準備** 1. 變壓器置於試驗位置，試驗電壓 / 電流引線接至 LV 側（通常選擇；HV 開路便於高電壓量測安全）。 2. 三相對稱電源；單相變壓器使用單相電源。 3. 兩支電壓表並聯：mean-value voltmeter 讀 U'（用於電壓校準 + 損耗修正）、r.m.s. voltmeter 讀 U（記錄實際電壓）。 4. 功率計低 PF 模式（PF 通常 < 0.05）；電流計同步。 5. 試驗前若曾做 d.c. 電阻量測或衝擊試驗 → 鐵芯先以過勵磁退磁（NOTE 2）。 **三點量測（90% / 100% / 110% U_r）** 6. 從 90% U_r 開始施加電壓，等待電壓 / 電流 / 功率讀值穩定（約 1～2 min）。 7. 同時記錄 U'、U、P_m（測量損耗）、I_0（測量電流，三相取平均）。 8. 升壓至 100% U_r，重複量測。 9. 升壓至 110% U_r，重複量測（注意：110% 點磁化電流飆升 5～10×、噪音明顯加大）。 10. 試驗電壓波形：U' 與 U 差 ≤ 3% → 試驗有效；> 3% → 試驗有效性須協議。 **修正計算** 11. 損耗修正：d = (U' - U) / U'（usually negative）→ P_o = P_m × (1 + d) 12. 三相變壓器：I_0 為三相讀值平均 13. 損耗無溫度修正（§11.5 末段：「The no load losses shall not be corrected for any effect of temperature.」） **結果處理** 14. 三點 P_o 對 U / U_r% 作圖 → P_o-U 曲線 15. 三點 I_0 對 U / U_r% 作圖 → I_0-U 曲線 16. 報告書記錄：U' / U / P_m / d / P_o / I_0 三組數據 + 波形品質判定（U'/U ≤ 3%）
- 三點量測（90% / 100% / 110% U_r）構成完整 excitation characteristic curve，單點 100% 量測僅得單點資訊
- 100% U_r 量測為所有變壓器 routine test；90% + 110% 對 Um > 72.5 kV 變壓器為 additional routine、其他為 type test
- 110% 點之 I_0 通常為 100% 點之 5～10 倍（鐵芯接近飽和），用於評估 TOV / 電網電壓波動條件下之磁化電流飆升風險
- mean-value voltmeter 與 r.m.s. voltmeter 並聯 + 波形差 ≤ 3% 之要求是確保「測得」之損耗對應實際正弦運轉條件
- 損耗無溫度修正（與 load loss 量測不同）
- 試驗前若鐵芯有 pre-magnetization → 量測值系統性偏高，必須先退磁
執行頻率：routine（100% 點所有變壓器，90%/110% Um > 72.5 kV）；type test（所有變壓器三點）
來源：IEC 60076-1 (2011), Clause 11.5
型式試驗 (Type Test)
適用90% + 110% 兩點量測對所有變壓器為 type test（§11.1.3(e)）。型式試驗驗證鐵芯設計（磁通密度、矽鋼片品質）符合 excitation curve 設計目標。
來源：IEC 60076-1 (2011), Clause 11.1.3
竣工試驗 (Commissioning)
不適用竣工階段不重新執行三點量測（需試驗電源）。竣工以瓦時表 / 功率計記錄空載運轉穩態值對照工廠 FAT 100% 點為主。
維護試驗 (Maintenance)
不適用維護階段不重新執行勵磁特性試驗（需試驗電源且需停電）。長期鐵芯老化追蹤透過 DGA（特別是 H2 / CH4 / C2H4 過熱氣體）+ 紅外熱影像 + 振動量測進行。
試驗設備
- 可變壓三相 / 單相試驗電源 — 輸出額定頻率，電壓範圍 90～110% rated voltage；容量足以維持空載電流 × 100% U_r 之 5～10 倍（涵蓋 110% 點湧入）
- Mean-value voltmeter — 響應 mean value 但 scaled to read r.m.s. of sinusoidal wave；精度 0.5 級以上
- r.m.s. voltmeter — 真實 r.m.s. 響應；精度 0.5 級以上
- 低 PF 功率計 — 適用於 PF < 0.05 量測，精度 0.5 級以上；三相變壓器用三相 wattmeter
- 電流計 — 精度 0.5 級以上，量測範圍涵蓋 110% 點 I_0（通常 5～10× 100% I_0）
- 鐵芯退磁裝置 — 過勵磁退磁能力，於前序試驗為 d.c. 電阻 / 衝擊試驗時使用
- 數位資料記錄器（建議） — 同步記錄 U' / U / P / I / 波形，方便事後分析
相關名詞
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