中壓 (MV) 電源變壓器 是配電網路中沉默的工作母機。它們在 10 kV 至 35 kV 的範圍內運作，是高壓輸電系統與低壓配電網之間的關鍵連結。雖然它們的設計可使用數十年，但其可靠性取決於主動監控、嚴格測試和適當的資產管理。
例行測試不僅是法規要求，更是對運作連續性、設備壽命及系統效率的投資。深入的診斷計畫有助於發現隱藏的缺陷、以工廠資料作為性能基準，並建立可支援預測性維護的數位健康記錄。本指南為北美、歐洲及其他地區的工程師和技術人員提供了一個循序漸進的框架，為以下方面提供了最佳實踐方法 中壓變壓器 診斷、測試方法和結構化資料記錄。
1.建立基礎：中壓變壓器測試設定
每項成功的診斷程序都始於充分的準備。不正確的設定或不完整的規劃都會影響安全性和測試的準確性。
基本變壓器類型
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單相 (10-167 kVA):通常用於農村配電網路。
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三相 (50-1000 kVA):工業和城市配送系統的標準。
精密測試儀器
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數位萬用表 (DMM)： 電壓、連續性和電阻檢查。
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夾鉗式電流表： 即時電流量測，無須中斷電路。
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數位電源分析儀： 電壓、電流、實際功率 (kW)、視在功率 (kVA)、功率因數和諧波失真。
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絕緣電阻測試儀 (Megger)： 絕緣完整性檢查的額定電壓通常為 2.5 kV 或 5 kV。
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繞線電阻計： 評估繞組直流電阻。
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接地測試器： 驗證接地的合規性和安全性。
負載與熱量測量工具
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可變電阻負載庫： 模擬受控負載條件。
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紅外線溫度計 / 紅外線攝影機： 偵測繞組、襯套和端子的熱點。
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熱電偶： 提供繞組和油溫的精確監控。
安全裝備 (PPE)
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防電弧服裝、絕緣手套、絕緣靴、面罩和絕緣墊。測試時一定要至少有兩名合格的人員在場。
瞭解更多：變壓器效率標準與損耗分析：完整指南（符合 IEC 和 DOE 標準）
2.無負載（開路）測試 - 測量磁芯損耗
的 無負載測試 評估由於磁滯和渦電流造成的鐵（芯）損失。由於這些損耗在中壓變壓器通電時都會保持不變，因此異常值可能表示層壓劣化或部分繞組短路等問題。
程序
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二次繞組保持開啟。
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額定電壓施加於 HV 繞組上。
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使用數位電源分析儀記錄輸入電壓、電流和功率。
資料日誌範例
| 變壓器 ID | 測試日期 | 額定 HV (V) | 額定 LV (V) | 測量的 HV (V) | 電流 (A) | 無負載功率 (W) | 備註 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ET-500kVA-13.8kV | 2025/8/21 | 13,800 | 480 | 13,800 | 0.55 | 150 | 讀數穩定，低 PF 確認磁芯磁化 |
分析：
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與工廠測試數據相比，空載損耗的突然增加是磁芯劣化或繞組絕緣故障的信號。
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低功率因數證實了磁化優勢。
3.負載（短路）測試 - 評估銅損失及調節
的 負載測試 模擬真實環境，測量銅損 (I²R) 和電壓調節。
程序
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將次級連接到電阻負載組。
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從 25% → 100% 容量逐步加載。
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在每個增量，記錄電壓、電流和輸入/輸出功率。
樣本資料日誌
| 負載 (%) | V_sec (V) | I_sec (A) | 輸入功率 (kW) | 輸出功率 (kW) | 效率 (%) | 電壓調節 (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 25% | 479 | 240 | 126 | 125 | 99.2 | - |
| 50% | 477 | 480 | 252 | 250 | 99.2 | - |
| 75% | 475 | 720 | 378 | 375 | 99.2 | - |
| 100% | 473 | 960 | 504 | 500 | 99.2 | 1.46 |
分析：
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高調整值 = 阻抗過大。
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低效率 = 迴路可能短路、連接鬆動或設計不良。
4.絕緣電阻 (IR) 與極化指數 (PI) 測試
絕緣劣化是中壓變壓器故障的主要原因。IR 和 PI 測試可測量絕緣電阻及其隨時間極化的能力。
程序
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將所有繞組斷電並接地。
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使用 Megger 施加 2.5-5 kV 直流測試電壓。
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記錄 1 分鐘和 10 分鐘時的電阻。
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計算 PI = R10min / R1min。
解釋：
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PI > 2.0： 狀況極佳。
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PI 1.0-2.0： 可能受到濕氣污染。
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PI < 1.0： 嚴重的絕緣弱點。
5.變壓器匝數比 (TTR) 測試
確認匝數比與銘牌資料相符，且無短路或開路匝。
公式：
與銘牌偏差 >0.5% = 繞組缺陷或接線不正確。
6.繞線電阻測試
直流電阻測試可偵測斷股、鬆脫的接點或局部加熱問題。
程序
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使用低阻值的歐姆錶。
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測量每個階段。
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與工廠基準比較。
警告： 明顯偏差 = 導體損壞或銅焊不良。
獲取更多：針對買家和工程師的 kVA、電壓、頻率和阻抗變壓器基本額定值說明
7.溫度上升測試 - 長期熱健康
當冷卻系統性能不佳時，中壓變壓器便會過早失效。此測試可驗證是否符合 ANSI/IEEE C57.12 和 IEC 60076 標準。
程序
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中壓變壓器全負荷運轉 ≥6 小時。
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使用熱電偶和紅外線影像監控上油溫度和繞組溫度。
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確保溫度上升不超過標準限值。
8.溶解氣體分析 (DGA) - 進階狀態監測
雖然 DGA 並不總是例行測試的一部分，但對於關鍵應用中的中壓變壓器來說卻是不可或缺的。它可以檢測由於電弧、過熱或絕緣破壞而產生的油分解氣體。
監測的主要氣體：
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氫 (H₂)： 局部放電。
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甲烷 (CH₄)、乙烷 (C₂H₆)、乙烯 (C₂H₄)： 過熱。
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乙炔 (C₂H₂)： 嚴重電弧。
趨勢分析可在災難性故障前提供早期警告。
9.資料記錄與數位資產管理
沒有結構化的資料記錄，現代測試並不完整。測試結果應數位化至資產管理軟體或匯出至 Google Sheets / Excel 進行趨勢分析。
資料記錄的優點：
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建立一個 數位指紋 每個變壓器的
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啟用 趨勢診斷 而不是孤立的評估。
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支援 預測性維護策略.
結論 - 從診斷到主動資產管理
中壓變壓器是高價值資產，需要主動關懷。透過結合例行測試、進階診斷和結構化資料記錄，組織可以：
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預防中斷： 防患於未然。
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優化效率： 保持高效率以減少損耗。
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延長使用壽命： 透過預測性維護，保持中壓變壓器的健康。
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確保符合規定： 符合 ANSI/IEEE、IEC 和當地的安全規範。
我們的能源變壓器產品在設計時已將這些診斷原則納入考量，並經過嚴格的出廠驗收測試 (FAT) 和例行狀態監控，以確保在北美、歐洲及其他地區的各種電網環境中都能提供可靠的效能。
