• 2018.05.14
    星期一

STEM X 衣食住行:安全供電 規劃有多仔細?

[2018.05.14] 發表
(圖a)
西貢對開的晨曦島為戒毒人士提供治療場所,因面積小,人口少,用電也少,太陽能板可供電給全島,日照不足時則可用後備電池。
(圖b)
電纜是輸電重要工具,經多層絕緣物料包裹。圖為電纜橫切面。
各級變電站的變壓器會將高壓電降低至家用電壓,圖為變電站內貌。

【明報專訊】香港電力主要由煤、天然氣、核能及小量可再生能源產生,發電廠會把不同能源轉化為電能,經高壓電纜輸送到變電站,再降低電壓至適當水平供市民使用。譚婉雯(Grace)形容,每個步驟都經過詳細規劃,既安全又可靠,因此香港鮮有出現大停電呢!

■電力原理

電器能夠有電,源於閉合電路(即電流可通過的完整電路)裏有自由電子沿固定方向通過。(圖a)

電流:電子的流動

電壓:推動電流的力量

電阻:阻礙電流的力量

◆第1站

港發電燃煤為主 能源不可再生

香港主要以化石燃料發電,2015年數字顯示,本港48%電力來自煤,25%來自天然氣。由於燃煤排放大量溫室氣體,加劇全球暖化,而天然氣排放量較低,因此政府訂立目標逐步減少燃煤,希望2020年將燃煤發電減至25%,天然氣提升50%,以減少環境破壞。化石燃料是不可再生能源,消耗後需長達數百萬年才能重新形成,因此現有資源將會被耗盡。相反,可再生能源包括太陽能、風力等則用之不盡,但Grace表示,香港受地理環境限制,使用可再生能源發電的比例不足一成。

■知多點

中電與港燈

香港電力主要由中華電力有限公司(中電)及香港電燈有限公司(港燈)提供。中電為香港約80%人口供電,範圍包括九龍、新界、大嶼山、長洲及部分離島,港燈則為香港約20%人口供電,範圍包括港島、鴨脷洲及南丫島。

STEM發電

發電原理

1. 燃燒化石燃料產生大量熱能,把水分加熱成高壓蒸氣

2. 蒸氣驅使渦輪轉動,發電機將機械能轉化為電能

3. 蒸氣冷卻為水,重新回到鍋爐中,重複發電流程

■小遊戲

你知道以下部分屬於發電機組的哪個位置嗎? 請配對。(圖b)

◆第2站

STEM輸電

絕緣物料包裹免電纜漏電

發電廠生產的電力會透過架空電纜及地下電纜傳輸到變電站。架空電纜可見於郊區,市區則主要使用地下電纜。

電纜是輸電的重要工具,因此Grace指設計要相當謹慎,必須以多層絕緣裝置牢牢包裹才不怕漏電,有時甚至要加裝石屎板及鐵板等,防止被外物破壞。

Grace又指,地下電纜通常較可靠,架空電纜受天氣影響容易受損,「你或會看見電燈突然閃了一下,這可能是有電纜受損,但因為即時有後備系統供電,所以市民未必察覺」。惡劣天氣時,電力工程人員需要隨時候命,在安全情况下盡快修復受損電纜。

◆第3站

STEM變壓

高壓電降至家用靠變電站調節

長距離輸電會造成能量損耗,高壓輸電可減少浪費。發電廠輸出電力的電壓高達40萬伏特(400kV),但香港家用電壓只有220伏特(220V),因此電力輸送到家居前必先經變電站降壓。Grace指市區各處都有變電站,保安非常嚴密,具備適當資格認可的員工才獲准進入及操作。降壓後電力會輸送到大廈電掣房,再分配至各單位用戶的家居電箱。

■知多點

電壓插頭 各國不同

不同國家或地區會根據當地電路設計而有不同電壓,例如日本是100V、馬來西亞是240V,因此在外地使用本港電器,有時會感覺「馬力」不同。各地電器的安全設計不同,因此插頭形狀也有不同,例如香港用三腳方頭插、中國大陸用兩腳扁頭插。Grace指出,為安全起見,外遊時應盡量使用符合當地規格的電器呢!

◆第4站

STEM家居環形電路

供電多線並行 不怕單線故障

電力由家居電箱總掣出發,經牆內電線接到不同插座。香港使用環型電路供電,「概念就似行車隧道中的不同行車線,由起點到終點固然可一條線直達,但環型電路是兩條線,甚至多線並行,所以當一條線發生故障時,其他線也可照常運行,不影響插座供電」,Grace解釋。

大型電器耗電量高 線路要注意

家居電路設計需顧及不同電器,例如冷氣機、雪櫃、電熱水爐等耗電量較高,或要連接專用線路,因此添置大型電器時,須請電工師傅檢查家居供電,看看是否需要改動電路。

(答案見另文)

■想一想

1. 香港可持續倚靠燃煤發電嗎?為什麼?

2. 你家上月電費是多少?你覺得自己慳電嗎?

■關鍵詞

電力 electricity

環形電路 ring circuit

發電 power generation

輸電 power transmission

變壓器 transformer

文:李嘉鈴

圖:曾憲宗、中華電力提供、網上圖片

[常識學堂 第119期]

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