STEM X 衣食住行：安全供電 規劃有多仔細？
【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]
