香港的輸電及配電  預覽列印

電力是我們日常生活主要的動力來源。電力兩個最大的優點是方便和清潔。試想想,在家中取用這源源不絕的能源是何等容易:你只要把電器連接至市電源,一按開關,便可以使用電器。與使用燃料不同,電力不會在應用的地方產生任何污染物或廢氣,也沒有燃料儲存或氣體泄漏的潛在危險。

圖 1   愛迪生的最大貢獻可能是設計了一個經濟可行的發電及供電系統 圖 2   香港的夜景之所以能如此璀燦,有賴高效率的輸電與配電系統 (圖片嗚謝:香港電燈)

電力的使用十分普遍,而用戶的地理分佈又十分廣泛,所以高效率的輸電與配電系統非常重要。香港全賴覆蓋廣泛的輸電網絡,將電力無分遠近地輸送到各家各戶。輸電的歷史要追溯到 1883 年,愛迪生首次設計了一個經濟可行的發電及輸電系統。事實上,愛迪生最重要的成就可能不是發明了電燈,或是其他產品,而是設計了一個適用於全球的輸電系統,照亮了整個世界。

現代的輸電與配電系統所提供的高能源效益及安全的服務,實在是工程師的傑作。在以下的章節中,我們將會探討一些輸電與配電系統的設計,以及扼要討論它們的原理。

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輸電

電能主要是通過架空電纜及地底電纜輸送的。因為電纜具有電阻,所以電流產生熱而導致的能量損失是無可避免的。輸電的一個重要技術問題是,如何在輸電的過程中使能量的損失減至最少。


高電壓輸電

圖 3   高壓電纜

發電廠產生電能後,會將電壓大幅提高,才通過電纜輸送。你知道箇中原因嗎?

試考慮輸電的電壓為 V,電流為 I,輸出的功率 P ,則

P = IV (1)

對於固定的輸出功率而言,電壓高代表電流較小。要看清楚這關係,我們可以把上式寫為

I  =   P
V
(2)

因此,當輸出功率 P 是常數,電流 I 和電壓 V 成反比。另一方面,當電流流過一段電阻為 R 的電纜時,因發熱損失的功率 Ploss 便是

Ploss = I 2R (3)