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,責任區分的部分, 通俗來說電錶之前由台電負責, 錶後由用戶負責, 但法律上實際的責任區分是看產權, 它是寫在消費性用電服務契約裡面,有糾紛就是看契約。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。

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60 Comments

  1. 這篇實在太詳細了
    想請問網路上有兩派吵得很兇(好像都拿電工法規出來解讀)
    屋內 中性線和地線 到底要不要短接在一起的議題
    又有分 有接地線及無接地線(老屋)
    有接地線 要不要和中性線短接再一起?
    無接地線 將中性線短接在家電的外殼?
    分別的優缺點及影響是什麼?
    或許這又可以發一篇文章

  2. 老師,小弟長期居住大陸,在自行拉線接插座時,發現零地線接觸,電路總開關會跳電,這是因為我有零地線有條有小電壓造成短路嗎?

  3. 阿信助教 您好

    外牆配電箱內的繼電器生鏽,想要更新
    問了水電師傅,很像有些麻煩
    請問 阿信助教最合宜的更換方式
    感恩^^

  4. 請教一下25年的大樓自有的油浸式變壓器要裝到士林電機的750KVA這麼大嗎?24年從來沒保養過,為何會有越來越大聲敲打地板的問題?該如何處理較安全?士林電機公司有派人測試是用噪音檢測報告指出74分貝說超過CNS國家標準60分貝了,但這又沒政府機關在管理這安全問題該如何是好?

    • 這種問題就是考驗主委的專業與談判能力, 大樓的變壓器容量為何需要750KVA, 這我沒有實務經驗, 或許你可以問問機電顧問公司, 看他們在計算實務上的考量為何. 至於聲音為何越來越大, 我僅以幻想的嘴砲回覆, 變壓器主要構造只有線圈, 頂多只有嗡嗡聲。會發出敲擊聲音的話可能是接觸器contactor的聲音, 但那可能只是被控制的結果, 真正的病因可能在其他地方的sensor導致控制電路不斷的on/off接觸器, 接觸器狀太多次可能也有點故障, 所以聲音越來越大. 其他如果變壓器有冷卻系統可能就是馬達或電磁閥的聲音, 可能散熱風扇勾到東西, 也許軸承故障偏心, 也許電磁閥故障, 畢竟24年沒保養了. 以上不負責任回覆

  5. 請教 助教:我住大樓21樓,電錶在地下一樓,電錶至入戶端中間是否需加變壓器?還是直接220v電壓80mm直徑線配置入戶即可? 謝謝

  6. 阿信助教 您好,最近我們21樓頂樓住戶家裡220V的沒電,請社區機電廠商來檢測,從地下室電表後的電箱內量測到的電壓為232V,但是在住戶家電箱測到只有110V,機電技師說是缺相。另外從建商竣工圖看來電線是直達21樓,中間沒有中繼。有兩個問題請教
    1. 如上所述,電表後有電,但住戶家缺相,可能是什麼原因?
    2. 承上,如果廠商建議整條重拉新電線至21樓,這段維修權責屬大樓或住戶?(也就是台電營業法規上所稱的表前表後權責)

    謝謝

    • 1. 兩條互為反相的110V有一條沒電, 稱為欠相, 原因可能 接觸不良, 電線斷掉
      2. 我想應該會是住戶, 因為是你的表. 我想你可能想拉管委會幫你出錢, 這你要證明是公共環境造成你的電線故障, 例如某戶的老鼠把你家的電線咬斷, 偏偏又讓你逮到之類的

  7. 阿信助教您好:
    家裡是老房子,前面有跟電桿及電桿上的變壓器,一打開2樓陽台就看到變壓器,請問對於在2樓房間的住戶是否有健康上的疑慮呢? 例如電磁波之類的情形

  8. 請問家裡是老房子,以前似乎都沒有設計接地系統,最近加蓋後,我看新的電盤都把110V插座、220V插座、漏電斷路器的接地都與台電N相相接於一銅板,請問這樣會有什麼後果嗎?謝謝您。

  9. 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

      • 非常感謝解惑,原本看室內配線乙級術科第三站,以為台電提供的是11.3KV三角形結線,一直不知道6.6KV是怎麼來的

        原來實際上是Y結線,高壓側的N相和低壓側被接地線共用一條線,並且這條線會回到台電

  10. 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

  11. 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!

          • 看規格是5口爐,平均一口兩千瓦不算高
            只是集合在一起,五口全開的機會也不多就是了

        • 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

  12. 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!

  13. 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

  14. 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

  15. 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

  16. 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

  17. 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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