【實作實驗室】生活小常識!台電如何配電到你家?

作者:實作派

大家都知道電箱負責家中的用電配置,但在自家電箱以外,電力公司是怎麼把電送到你家的電箱呢?

台電如何配電

一切都要從馬路上的電線杆說起,電線杆上越高的位置電壓越高,這些高壓的電線會經過變壓器轉為低壓,也就是我們一般家庭使用的 110 V;當兩條 110 V 配上一條中性線,就形成了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,之後再串接上電錶(瓦時計),最後才接到家裡的電箱;當然台電的供電方式還有很多種,有分給大樓或給工廠的,這邊只講最單純的家庭用電。

從變壓器到用戶端電箱的接線概要圖(圖片來源:實作派提供)

台電與用戶的責任分界

從變壓器低壓側到房子進屋點的那一段稱為「接戶線」,進屋點後稱為「進戶線」(通常是會在這邊續接電線進屋)。這邊的要點是儘管電流路徑是同一條但其實責任區分不同,接戶線由台電負責,進戶線則由用戶負責,下圖的進屋點在一些老舊公寓或偏遠住宅仍可以經常看到,至於大樓或工廠等不同的供電方式,其分界點也會不同。

進屋點就是台電與用戶的責任分界(圖片來源:實作派提供)

中性線共同接地

理論上變壓器的兩側各自有一條中性線,但為什麼上圖只有一條呢?這是因為兩側的中性線都會接地,電壓都為 0 V,彼此沒有電位差,因此 N 相可以共用相接;而以電流來看,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產生,另外由於中性線有接地,因此手去觸碰中性線是不會觸電的。

中性線共同接地(圖片來源:實作派提供)

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 6.6 KV,供電方式為三相四線,所以總共會有四條線,分別為 R、S、T、N,有些國家則稱為 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點的位置)。

如果你仔細看看市區裡某些桿上的變壓器,會只看到一條高壓線接到變壓器的一次側,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!那另一個點在哪裡呢?

桿上變壓器(圖片來源:實作派提供)

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,主要用來與中性線和地線相接。

而它的二次側就是 X1、X2、X3,它們與線路圖完全相同,很容易理解!X1 與 X3 是彼此反相的兩條火線,我個人喜歡用 +110 V 和 -110 V 來表示;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)。

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,而當電流經過電阻,電壓就出來了,這也就是為什麼有時候中性線會有電壓出現的原因。

因此中性線接地很重要,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,這都是用來確保中性線的電位與大地相同。

電線杆與用戶端下面應該要有接地銅棒(圖片來源:實作派提供)

但同樣是中性線接地,電線杆的接地還有一項重要的功能是「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,藉此減少損害。

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,以下是日本電線杆地線的施工結果,可以看到地線最後都通到地面下的土壤,這樣做才是最正確的,唯有每根電線杆都確實接地,才能確保用戶安全!

日本電線杆的地線(圖片來源:實作派提供)

地線接入地面要能防止被破壞(圖片來源:實作派提供)

大樓大廈的配電

以上講的都是舊公寓和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,也有電梯等機電設備,因此你會在路邊一個個很大的變壓器,如下圖:

大容量的變壓器 167 KVA 與 100 KVA(圖片來源:實作派提供)

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,這本身就無解,因此台電近來規定只要是新大樓都要將變壓器放在大樓地下室,稱為配電室,配電室終年大門深鎖,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才會打開。

社區住宅地下室的配電室與受電箱(圖片來源:實作派提供)

台電對於大樓配電室的供電方式主要是以 11.4 KV 的方式走到地下室供電,但近幾年台電也積極鼓勵各機構升級為 22.8 KV 的供電以符合用電需求,不過大致上三相的高壓會先進到大樓的配電室,裡面的變壓器會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。

小結

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,因此若要抗議,可能必須先想清楚訴求,否則變壓器若真的拆光,後果就是你也沒電可以用了!

(本文經同意轉載自實作派電子實驗室原文連結;責任編輯:賴佩萱)

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Author: StrongPiLab

實作派電子實驗室(StrongPiLab)是一個著重知識與經驗的實作交流媒體,提供工程師們理論外的實務經驗,主要傳達電子產品與家電用品的正確操作概念與生活小常識、解說各種測試手法的技巧。

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2 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

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    • 謝謝蘇老師的建議,我們會轉達給作者!

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