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。

36 Comments

  1. 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

  2. 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

  3. 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!

  4. 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

  5. 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

  6. 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

  7. 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

  8. 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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