世界各国之规范对变压器之短路试验程序都有详细之规定，本次试验是 采用 IEC 60076-5 章节所规定之方式，在欧洲 KEMA 实验室做短路认证，认 证程序首先需要依照 IEC 之规定设计好所要受试之变压器，运送至实验室组 装，组装完成须先做基本测试，确定变压器正常然后才可以正式做短路测 试，IEC 规范规定，变压器每相需要送短路电流三次，三相可以将切换器切 换至不同之电压。正式试验时可以先以 50%之电流做校正试验，以确定受试 变压器之心体剩磁量为最佳。

试验中每打一次短路试验，皆须量测阻抗值，与基准值做比较，且不可以 超过 IEC 规定变化量之上限值。而变压器试验完成后，既使阻抗变化量符合 标准，变压器还是需要将心体吊出配合实验室人员检查，内部不可以发现有 明显之位移或是变形，附件不可以发现有损坏之现象。 KEMA 实验室才可以 正式予以认证，发与证书。

变压器运转会因为使用环境之状况不同，产生大小不一之短路事故，事 故可以是人为或是天灾，机器老化会造成事故，或是电力系统器具损坏都有 可能造成线路短路，造成短路电流袭扰变压器，如果变压器之耐短路之能力 不佳，就容易造成变压器事故。

如下图 1. 所示，变压器出厂运至现地，一次侧送电激磁铁心，二次侧 接上负载后，变压器心体有流通负载电流，线圈之周围产生漏磁场，此时变 压器线圈本身因为有磁场也有电流，所以实际上变压器之线圈是有承受机械 应力，变压器本身之震动是铁心磁歪震动加上线圈受机械力震动之结果。如 果是变压器的二次侧短路，则输配线路的负载瞬间消失，造成瞬间能量灌至 变压器，变压器心体流通巨大短路电流。或是变压器一次侧线路短路，负载 电流从系统回灌至变压器造成短路电流大增，对变压器设计之短路强度验证 是一大考验。

图 1. 线圈漏磁

图 2. 三相短路

图 3. 两相短路

此短路电流之大小与输配线路之故障模式 (如图 2.、图 3.)、故障点距离变 压器之距离远近、变压器之接线、变压器之接线方式、变压器之接地方法，皆有 关联。原因为三相线路中，不同之短路方式会造成短路电流不同之流通路径，而 每个回路路径之阻抗不同。事故距离变压器之远近，也可以决定了变压器短路时 之系统阻抗之大小，通常事故距变压器越远，则短路阻抗越大，因而短路电流越 小。

目前世界上之变压器规范大致上可以分为两大系统，一为美规之 ANSI 系 统，一为欧规之 IEC 系统，其他如澳洲规范(AS)，中国大陆(GB)，皆源于 IEC。而 加拿大规范(CSA)、台湾(CNS)则是源于美规为主。一般来说，欧规要比美规来的 严格，例如虽然变压器之短路判定之合格与否是取决于变压器试验前后之漏抗变 化率来加以判断，IEC 之规定 1%要比 ANSI 规定之 2%变化量要来的严格。依照文 献报告研究，对变压器来说，短路前后 1%以上之漏抗变化是足以让线圈有明显 的变形发生了。

以下为关于 IEC60076-5 及 ANSI C57.12.00 对于变压器试验阻抗合格变化率之相关规定。

图 4. 以容量区别统计成功率

图 5. 以电压区别统计成功率

为 KEMA 统计 1996 年至 2009 年间之变压器试验成功率，其中受测试之变压器包 含有 50Hz 及 60Hz 的设计频率，有三相变压器也有单相变压器，单相最大容量之 变压器为 250MVA，三相之变压器最大容量为 440MVA，接线有包含 Dy、Yd、YYd 及 Auto-d 等各种接线。综合来说，试验之失败率约为 40%，失败之原因内部来 说有线圈之变形，线圈变形多半造成变压器阻抗电压变大，线圈变形有线圈之端 部旋转变形(Spiraling Force)，这是因为大机械力之上下端部支撑不足造成，低压 侧线圈则有皱起力(Buckling Force)，造成线圈凹陷，轴向力则是有造成线圈之弯 曲变形及倾倒现象。另外，夹件结构之支撑强度不够，缔紧力不足，则是造成了 线圈位移及对支撑结构绝缘或是铜线之绝缘结构破坏。依照 KEMA 之经验，线圈 之阻抗变化超过 1%则表示线圈有明显变形，0.5%~1%则是可能线圈位移。所以 IEC 之短路规范要求试完短路之后，既使电抗变化量是通过标准，如果吊出心体 检查后发现变压器内部有变形，还是不可认证为通过试验。 KEMA 的统计，约有 5%之 KEMA 试验失败是因为吊出发现变压器内部有因短路破坏而无法取得 KEMA 认证证书。

华城公司此次设计送试之变压器规格为 Yd 接线之电厂用升压变压器，为华 城最畅销之外销大容量变压器机种，规格为 230kV-240MVA，HV 附无电压切换 器。此变压器 KEMA 试验之接线如下图 6.所示。接线采 HV 送电，LV 短路之试验 方式，采 1.5 相之单相试验方法，依据 IEC60076-5 之规范要求，每次短路 0.25 秒 (约 16 个 Cycle)。

KEMA 之试验方法是采用先短路后送电(Post Set)之试验方式，一般来说，先 送电后短路之试验方式较为符合变压器实际在运转时之状况，但是考虑到实际上 实行之困难度，KEMA 是采用较为容易之方式配合相角同步切换开关，可以控制 短路之相角，以期望可以将铁心剩磁之影响降至最低，这种试验之方式也是 IEC 及 ANSI 规范所允许使用的，KEMA 实验室使用的是发电机而不是使用输配线路 之电力。

图 6. 短路之试验接线，采用单相电源试验

每次试验完后皆需马上量测漏抗之值以用来计算变化量，试验结果如下表所 列，综合来说，华城变压器试验之变化量最大 0.2%，远小于 IEC 60076-5 所规范 之小于 1%变化量之规定。

变压器运送回台湾工厂后，配合 KEMA 工程师来厂做心体吊出检视，无发现 线圈有任何之变形迹象，因而裁定通过 KEMA 之短路认证，此台变压器同时也通 过温升及冲击耐压试验之认证，可以说本台之变压器设计并没有因为加强短路之 强度而牺牲了变压器之散热或是其他之特性能力。

图 7. 变压器安装在船上做短路测试

图 8. 测试时，消防车在一旁待命

短路试验可以说是变压器厂的成年礼，要有这个经历，才会让变压器厂家更谦卑，懂得去改善自家设计制造之产品，反省自我的机会。

一般顾客在采购变压器时，如果没有对变压器有相当之认识，最好将变压器 厂家之短路试验经验纳入考量，可当成采购之指标，认证流程对厂家之设计、制 造、QC 流程来说，是最严格可靠之检验过程，实际的短路试验是没有人情可说 ，设计、制作品质之优劣可以立见高下。也是因为变压器之短路试验世界上绝大 部分(99%以上)之变压器厂无法在厂内做短路试验验证设计制造，所以更加深了 变压器厂短路试验经验之重要性。