變壓器-台電如何配電到你家-電箱前端原來是這樣

大家都知道電箱負責家中用電的配置,但在自家的電箱之外,電力公司又是怎麼把電送到你家的電箱呢? 為了這個題目阿信助教特別製作了3D立體圖的變壓器來說明,相信對說明台電如何配電會有幫助。

台電如何配電

一切都要從馬路上的電線杆開始說起(如下圖),電線杆上越高的位置電壓越高,這些高壓電線會經過變壓器轉為低壓,也就是我們一般家庭所使用的110V,於是兩條110V配上一條中性線總共三條,就是將來會送電到你家電箱的那三條線,專業術語稱為單相三線的供電方式。這三條線到了房屋內部會先串接一組開關,稱為錶前開關,再串接上電錶(瓦時計),最後才接到家裡的電箱。當然台電供電方式還有很多種,給大樓的或給工廠的,我這裡只講最單純的家庭用電。

變壓器-輸配電概要圖
從變壓器到用戶端電箱的接線概要圖

 台電與用戶的責任分界

從變壓器低壓側到房子進屋點那一段稱為接戶線,進屋點之後稱為進戶線,通常會在這裡續接電線進屋,雖然電流路徑是同一條但是責任區分不同,接戶線屬於台電負責,進戶線屬於用戶負責。下圖的進屋點在一些老舊公寓或偏遠住宅會經常看到,大樓或工廠會有不同供電方式,此時的分界點會有不同。

進屋點就是台電與用戶的責任分界
進屋點就是台電與用戶的責任分界

中性線共同接地

理論上變壓器的兩側都會各自有一條中性線,但是為何上圖只看到一條中性線呢? 如下圖,因為這兩側的中性線都會接地,電壓都為0V,彼此沒有電位差,因此N相可以共用相接。以電流來看,變壓器的兩側有各自的電流迴路,只有N相這一個點相接,不會形成迴路因此也不會有電流。由於中性線有接地,因此手去觸碰中性線是不會觸電的。

變壓器-中性線共同接地
中性線共同接地

變壓器-接法

下圖這種電線杆只有一個礙子,估計它的高壓電是6.6KV,供電方式為三相四線,所以總共會有四條線分別稱為R、S、T、N,在有些國家稱為A、B、C、N。三條高壓線要放在電線杆最高的位置,中性線與低壓線放在低一些的位置。

如果你仔細看看市區的某些桿上變壓器,會只看到一條高壓線接到變壓器一次側,如下圖所示。但是從電路圖來看,一次側的線圈一定有兩個接點啊,那另一個點在哪呢?

原來這種變壓器稱為單套筒變壓器single bushing transformer,一次側一樣有兩個接點,只是一個做得比較顯眼,因為有高壓接點H,另一個做得非常隱蔽,因為這個接點直接在變壓器內部與機殼接在一起,用來與中性線和地線相接,如下圖。

而它的二次側就是X1、X2、X3與線路圖完全相同,所以很容易理解。X2為兩組線圈的接點,當作中心抽頭接N相並接地,這個接地也是接外殼。X1與X3就是彼此反相的兩條火線,我個人喜歡用+110V與-110V來表示。

變壓器-桿上變壓器
桿上變壓器

變壓器接地

當我們抬頭看變壓器接線的同時,也別忘了留意地面下的接地線,中性線雖然平時電流不大(理論上為零),但總是有電流,再來銅線雖然是導體,它一樣有電阻,只是電阻很小,只要導線長度變長還是會有電阻出現,電流經過電阻,電壓就出來了,這也就是為何有時候中性線會有電壓出現的原因。

所以中性線的接地很重要,三不五時就要接地一下,如下圖,馬路邊的電線杆每隔幾根就會將中性線接地,一般住宅在總電箱電錶端也會接地,確保中性線的電位與大地相同。

但同樣是中性線接地,電線杆的接地還有一項重要的功能就是避雷,若電杆遭遇雷擊,所有電線杆的強大地網可以將落雷導至地表,減少損害。

電線杆與用戶端下面應該要有接地銅棒
電線杆與用戶端下面應該要有接地銅棒

我們來看個實際案例,以下是阿信助教在日本看到的電線杆地線施工結果,會拍日本的電杆是因為我家附近的電杆雖然也有地線,但不知怎麼的到了地面附近就都斷掉了,肉眼就看得到,所以沒辦法當作示範,只好拿國外的來當範例。

日本電線杆的地線
日本電線杆的地線

這些地線最後都會通到地面下的土壤,如果每根電線杆都確實接地,才能確保用戶安全。

地線接入地面要能防止被破壞
地線接入地面要能防止被破壞

大樓大廈的配電

以上講的都是舊公寓以及郊區獨棟建築的配電方式,若是都市的高樓大廈,你會發現完全看不到電線桿,因為全都地下化了,這類大樓戶數多用電量大,也有電梯等等的機電設備,因此你就會在路邊看到變壓器從天上到地面上了,如下圖。

變壓器-167KVA與100KVA
大容量的變壓器-167KVA與100KVA

當然現在環保人權觀念提升,有些人不希望這些東西出現在自家附近,紛紛要求遷移,問題是想要用電又不想設變壓器,這一題本身就無解,因此台電近來只要是新大樓都將變壓器放在大樓地下室,稱為配電室,配電室終年都是大門深鎖,因為裡面都是高壓電實在太危險了,只有台電在維修需要時可以打開。

社區住宅地下室的配電室與受電箱
社區住宅地下室的配電室與受電箱

台電對於大樓配電室的供電方式會是以11.4KV的方式走到地下室供電,近年更積極鼓勵各機構升級為22.8KV供電,以符合用電需求,三相的高壓會先進到大樓的配電室,裡面有變壓器將高壓轉為各種設備需要的電壓,再經由配電室外的受電箱(總電箱),輸送到各個用電設備與用戶端。

所以變壓器是必要的,想要用電又不靠變壓器,起碼以目前的科技是辦不到的。所以若要抗議,可能要把訴求想清楚,否則變壓器真的拆光了結果自己也沒電可用。

38 Comments

  1. 請問阿信助教:
    您文中變壓器-接法這段有提到
    另一個做得非常隱蔽,因為這個接點直接在變壓器內部與機殼接在一起,用來與中性線和地線相接

    這樣不就表示電流流經路線(變壓器110v-至家中負載-流回變壓器N相)但因N相又與機殼接在一起,這不就表示負載正常情況下,機殼也可能會有電流亂竄了嗎?

    謝謝您

    • 回流電流只會往源頭走, 路徑有很多個, 主要路徑是N相線, 接地線確實也會有一點點電流走過 但很小, 空間的輻射也會有, 那更小
      因為N相銅線的電阻遠小於接地線的電阻, 差異大約在10000倍左右, 絕大部分的電流會走N相線回去
      所以極少的電流會走變壓器的地線, 透過大地回到電源端

      另外變壓器機殼幾乎為0V
      所以我會說它幾乎沒有電流

  2. 很棒的輸配電學分享,
    如果可以把設備接地與系統接地也解釋,
    為何不能接在一起,
    中性線接地不良,共用接地下若接地不良造成的電壓回灌一起解答。
    應該就棒透了

  3. 阿信助教您好, 我家是約三年的新成屋. 配電箱內有3迴110V(藍黑紅), 在陽台天花板內有一個建商原本附的變壓器. 最近裝潢發現有一迴110V的電壓掉到103V左右. 另外兩迴是113V. 建商水電來測試發現, 降壓103V那一條是接全室電燈, 測試電流為6A. 把電燈都關掉後就回到113V. 另外兩迴110V, 因沒有用任何插座電器. 負荷很小因此量測也是113V左右.測試將電燈接到黑/紅色110V線路, 同樣也會降壓到103V. 另外測試關閉部分電燈, 電壓回到107V.
    想請問一下全室電燈6A, 約660W的功率, 就讓電壓掉了10%, 這樣是不是不太正常呢? 這樣如果用個1300W的吹風機可能其他電器都沒辦法用了. 另外也想知道可能的原因是什麼, 會是陽台的變壓器有問題嗎? 不好意思, 狀況比較複雜. 再麻煩您解惑了, 謝謝!

    • 我認為是變壓器有問題, 我猜你應該是透天厝, 才會需要一顆變壓器, 我想大約5~10KVA應該就很夠全家用
      只有6A不應掉電壓,這表示變壓器容量變很小, 至於是變壓器內甚麼故障, 這我沒有維修變壓器經驗, 沒辦法跟你說.

      變壓器故障 不外乎 絕緣阻抗, 匝間短路, 接觸不良, 油面降低, 有些要用儀器測試, 有些要打開看
      總之要拆下來測試, 如果要拆下來測試, 那你不如拆下來換一顆新的, 是說變壓器三年就劣化也太快

      • 阿信助教您好, 感謝您的回覆. 我是大樓, 但每戶都有自己的變壓器. 而不是集中到機電室.
        我沒看錯的話是10KVA的, 但如果我理解沒錯的話, 假設轉換效率95%, 10KVA大概只能最高跑9500W的功率.
        但我們加有裝220V最高10300W的IH爐. 而220V的電也是由變壓器從380V轉出來的.
        這樣如果IH爐火力全開, 或是有其他電器一起使用. 這樣10KVA是不是就不太夠呢?

        • 如果真的是1萬瓦的IH爐, 10KVA當然是不夠用, 一般要留一點margin給變壓器, 才不會太操它
          但是你確定你家的IH爐真的是1萬瓦嗎? 一般3000W就很高了, 你這瓦數高得不合理, 就算220V的電也要46安培
          基本上這是兩個一般家庭的電流總和, 你要不要再確認一下?

          若這種這麼大的電流要安裝的話, 你需要請專業的電匠來處理才安全喔

          • http://www.amica-tw.com/product_d.php?lang=tw&tb=1&cid=53&id=148
            型號是Amica五口IH感應爐PI-7551 RSTK
            功率:10,100W / 46A
            的確是比一般IH爐功率要再大一點, 同尺寸其他品牌大概在7000W上下比較多.
            不過如果變壓器原本已經有問題的話, 應該也只好順便換大一點的變壓器了.
            會再找原本變壓器的廠商來檢查一下. 謝謝阿信助教.

          • 阿信助教您好, 事情有一點新的發展. 後來發現家裡的220V電是直接台電供電, 未經過變壓器.
            負載降壓的問題, 拿1300W吹風機測試, 開一隻從113V->80-90V, 開兩隻剩60-70V.
            變壓器廠商來檢查, 變壓器內有七個接頭, 三相380V輸入, 三相190V+(接中線後會變110V)
            先在變電箱中變壓器的開關測試, 開關的左右邊都約380-390V左右. 然後去變壓器那邊, 把輸出到電箱的線先拆開, 然後接一組插座要來測試負載降壓是否還是存在. 但發現輸出電壓變得非常低. 回去電箱那邊檢測變壓器的開關. 開關右邊進電處還是三相380V, 但開關左邊三相380V變成155/237/390V. 也因此原本應該是110V的輸出變得非常低.
            目前變壓器廠商說應該不是變壓器的問題, 推測是某個迴路的中性線接錯. 但還是不太理解為什麼變壓器後段有正常接110V負載的時候, 開關左右會是正常的380V. 但後面輸出110V段拆除之後, 開關的左邊會變低…
            目前變壓器廠商, 裝潢的水電師傅, 建商的工務部門, 都認為不是自己的問題. 請問阿信助教有推薦厲害的水電師傅能幫忙debug的嗎? 謝謝!

          • 光看你的文字敘述, 我其實有點難知道發生甚麼事情,但大概知道是個怪問題。至於厲害的水電師傅,很抱歉我並沒有認識,我沒遇過這麼複雜的事情,目前都是找巷口的。你可以找有國家證照的師傅,以前稱為 甲級電匠,現在稱為乙級室內配電技術士,有考過牌照,至少比較有基本的品質保障,但debug的能力就可能看個人的經驗了。

          • 好的, 謝謝阿信老師. 這的確是個蠻複雜的問題, 不太容易描述.
            目前再等建商工務跟裝潢水電一同會勘看如何處理了. 謝謝!

        • 10300W真的很高誒,一般兩房家庭的總NFB幾乎都才設計50AT而已
          10300W是要熱炒嗎XD

  4. 請問阿信助教,用戶端的插座會升壓到130幾V嗎?(近兩年才完工的社區大樓),若用戶端升壓到該伏特是什麼原因造成的?是台電端的原因還是大樓變壓器亦或是水電配線的問題?住家因水電配線後(因新房配電箱沒動,新增插座的部份是由既有的插座做延伸),這樣會導致插座升壓到130幾伏特嗎?麻煩請助教幫我解惑,謝謝助教!

    • 130幾V是有點誇張, 如果所有住戶都有一樣的問題, 管委會或建商可能要請機電來檢查, 用來確定病因, 台電or社區 的變壓器故障 都有可能. 我猜 變壓器的輸入端匝間可能有短路, 輸入匝數等同於變少, 輸出匝數比變高, 電壓就會浮高. 通常只要有匝間短路, 就會讓變壓器加進入惡性循環, 輸出電壓會越來越高, 以上僅只於推測 . 在請機電來看之前, 你得要先確定你的電表是正常的, 避免烏龍

      • 謝謝阿信助教解惑,130幾v 是家電廠商量測出來的,該廠商說因爲升壓到130幾所以主機版燒掉,三菱日本原裝進口的除濕機,過載保護器竟然沒保護到,但後來就不曾出現過那麼高的數值,最近量測最高為121V。有請台電跟大樓工務來,台電跟工務都說他們的變壓器沒壞,測量別間空屋也沒有到130v,懷疑水電配線時N相沒接好,請問N相沒接好會導致電壓升高嗎?但後來再量也不曾再量也沒有再出現所謂的升壓到130幾v,頂多就是121v,是家電廠商電錶有問題嗎?還是N相沒接好會升壓,家裡有接地線,配電盤內的n相有鎖緊!再麻煩助教解惑,謝謝您。

        • 如果130V是別人量給你的, 那對我來說參考價值很低, 因為你不知道他是怎麼量的, 或許只是對方的說詞而已,你最好能自己測量。屋內的電源, 是從社區變壓器一路像樹幹一樣分支出來的,最後才到你家,不同樹枝路徑上的電壓有可能不同, 你得要知道那間空屋跟你用的是同一個電路分支, 不然這樣的比較沒有意義. N相沒接好是會造成電壓浮高,而且鬆脫處會發熱,可能會有點危險。所以你得要查出到底是哪個分叉出去的節點鬆脫或是有髒汙。

          • 感謝阿信助教,已加入您的臉書粉專,有機會再跟您討教!

  5. 寫得很好,感謝講解
    想請教有時候電桿上在三條高壓線的最上面還會有一條線
    那是什麼線呢??
    感謝~

    • 最頂端那個是 中性線
      它在電塔的頂端與電塔相接觸作為接地
      電塔本身是插在土裡的, 因此就是一個大型接地棒

  6. 社區機電委員告知社區 台電配電室中有許多迴路分別送電至大樓社區受電箱 這一次社區公共用電停電將近24小時 住宅內部則完全沒有停電影響 所以要追究台電的配電迴路故障造成停電,庶民無知只想請問專家 此論為真否?
    Vivienne

    • 應該是真的, 公用電有配一顆電表, 錶前由台電負責, 錶後由社區負責. 我講”應該” 是因為我不知道你們的故障點在哪裡, 如果社區甚麼都沒做就復電了, 那肯定是台電的問題

  7. 請問阿信助教: 上面那一張中性線共同接地圖,X1與X3之間的電壓是220V嗎? 還有比如X1與X2接一台110V的設備,電流流進=流出,比如X1流進,但在流出的時候是走N相還是走X2?,N相與X2是同一條線嗎,因為記得一般的插座是一條火線配一條N相?

    • 1. X1與X3之間的電壓是220V
      2. 應該說 電流流回去的時候, 是走N相, 進入點是X2, X1 and X2對110V電器來說是迴路, 接地線沒有迴路 所以沒有電流, 那只是拿來將X2拉成地電位
      3. yes, 一般的插座是一條火線配一條N相

      • 請問阿信助教
        1.大樓變壓器怎有台電跟自有兩套?
        2.自有變壓器是用在緊急發電用的設備還是24小時一直供電給社區用的?

        • 1. 如果當初申請台電供電只有三相四線220V/380V, 那麼社區則需要自備一個變壓器降為110V/190V, 這要看當初建商如何規劃
          2. 緊急發電機電壓有好幾種 ,例如220V/380V/440V, 要不要掛進變壓器須看當初建商規劃, 圖攤開就知道了, 看現場應該也可以知道

  8. 您好,想請教一個困惑的問題

    發電的原理中,有一種是切割磁場獲得電動勢、電子流動而形成迴路。

    發電廠發出的電流經由輸電線路到達用戶,並沒有真正形成迴路,也就是說電子的流動最終沒有回流到發電廠,那電子怎麼沒有枯竭?是由何處何時獲得補充的呢?

    • 如果沒有迴路, 發電機線圈側 就會只有電動勢, 也就是只有位能在那裏, 但沒有電流流動
      切割磁場這個動作會把電荷往導線某一端推去, 持續切割就會持續推, 但不會累積在導線端, 因為電荷會彼此排斥又嘗試想回來
      所以它才稱為 電動勢 emf, f=force 只不過我們用電壓來描述它
      你也可以想像特技人員, 把一堆球丟到空中, 球終究會要回到地面, 只要你持續push, 球就會持續停在空中, 至少看起來像是這樣, 速度越快, 空中的球就越密
      所以沒有枯竭不枯竭的問題, 因為有個切割磁場的小小人在幫你推電荷, 一旦沒有推, 電荷就回復平均狀態

  9. 我記得我之前摸家裡的中性線是有觸電的經驗
    想請問除了配電時候接反以外還有什麼其他可能嗎?XD

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