無定向學堂:改善供電 可靠度 提升0.00009%都要砸錢

文章日期:2024年01月14日

【明報專訊】現實中,電力供應當然不會像《寵物小精靈》的比卡超般能不停放電,我們一般使用的電壓也沒有10萬伏特那麼高。新一年剛開始,青衣一周內兩度發生電力事故,分別是電力驟降和停電,兩者都可導致困𨋢。電力驟降和停電的分別是什麼?在供電隱定度與電費支出之間,社會又應如何取捨?一般人又可以如何裝備,以應對不可預期的停電?

電力驟降為避免停電

簡單比喻,電力驟降就如突然打了一下瞌睡,停電則像是完全睡着了。停電就是直接沒有電,「電壓去到0V(伏特)」,而電壓驟降則是指短時間內,可能是0.1秒間電壓跌至標準值的90%以下,通常電壓瞬間便回復正常,可若沒能即時解決電壓驟降,電壓一直下降至0V水平便會停電。香港工程師學會電機分部代表勞偉籌如此解釋兩者之別。

電壓驟降其實是避免停電的一種設置,顯示電路內置的保護系統正在運作。當「短路」(short circuit)發生時,保護系統即時啟動,截斷發生故障的裝置電流,「移除有問題的部分後電壓便回復正常」。元旦日青衣牙鷹洲街變電站事故是一個好例子,其室外電纜接駁點故障,損害接駁點並引發煙霧,當時裝置的自動保護系統已立即隔離故障部分,其間電力供應沒有中斷,但出現短暫電壓驟降。

「穿越」低電壓 維持發電系統運作

偶爾我們會從新聞報道看到電壓驟降致升降機暫停運作及乘客被困,消防員到場協助,青衣兩次電力事故也不例外。既然電壓驟降不會中斷電力供應,為何升降機仍會停止運作使人們被困?勞偉籌說這視乎電壓驟降的深度(即幅度)及其持續時間,還有升降機是否具備自動「電壓驟降後操作」功能(Post Voltage-Dip-Operation)。

「電壓驟降的持續時間愈長或者幅度愈大,大部分電力裝置都不可能ride through」,他說的ride through是指「穿越」, 具備低電壓穿越能力(Low voltage ride through capability)的電力裝置,其發電系統在電壓驟降期間仍能保持電力網絡(「電網」)連接,並維持運作。電力驟降時長很易理解,但電力驟降的幅度是什麼?勞偉籌舉例說,家用插頭的電壓是220V,即正常情况下的100%電壓,若電力驟降時,電壓跌至110V,從220V橫跨至110V之間這50%便是電力驟降的幅度。

他笑言,不止升降機會穿越不到低電壓,有時「燈閃了一下,已代表它ride through不到」,只是「閃了閃」過後燈沒熄滅,我們不會多加留意。但升降機這類對電壓改變較敏感的電力裝置,光是「閃了閃」便會暫停運作,這是因為觸動了安全保護系統,或出現電子設備故障。其實大部分升降機具有自動重新啟動的設計和「電壓驟降後操作」功能,可自動返回地面或合適樓層讓乘客離開。

事故多與短路有關

說到電力驟降、燈「閃了閃」,勞偉籌想到去年3月一個深夜,全港多區有市民表示室內電燈數度閃動,中電在慈雲山的電塔「搶火」,有該區居民疑似聽到爆炸巨響,一度看到巨大閃光,而飛鵝山電塔現火光。那時中電表示,其位於慈雲山的40萬伏特高壓供電系統,曾錄得數次電壓驟降,其間電力供應沒有中斷,部分市民可能會遇到燈光轉暗或閃爍的情况,升降機或會因啟動保護裝置而暫停運作。

無論電力驟降,還是停電,勞偉籌都肯定地說「一定是電網有問題」,而絕大部分問題與短路有關。一般而言,電線被膠包裹絕緣,但當這層絕緣外皮脫落引發「絕緣失效」(insulation failure),便會出現短路。插頭與電線、電線和電器相連的地方最常發生短路,電線會因拉扯或彎曲形成「斷路」,斷路的兩條電線相碰便出現短路。短路是指電路中的電流不通過電器直接連接到電源兩端;斷路則是電路斷開,電流無法通過。

絕緣體不止靠膠

原來一層膠剝落的後果可以如此大件事。勞偉籌說他調查街市電路短路原因時,「一打開個掣櫃就見到死老鼠」,又或是檢查電纜時看到電纜被老鼠咬過的齒印,「包着電纜的那層膠變薄了,(絕緣失效)便短路」。當然絕緣體的種類不是只有一層膠那麼簡單,譬如說駕空電纜的電塔用上的是細小的碟狀「絕緣子」,勞偉籌說前年慈雲山的電力驟降事故,便是絕緣子的表面有問題,致絕緣失效。高電壓電力系統例如青衣牙鷹洲街變電站,則使用六氟化硫(SF6 )氣體作電掣的絕緣介質。SF6氣體是一種溫室氣體,在一般狀態下無色無味,對人體無害。若SF6氣體泄漏,不但會絕緣失敗,氣體排放到大氣中或會加劇溫室效應。在什麼情况下,SF6氣體會從電力裝置泄漏?勞偉籌沒有直接回答,只是說「所有engineering system (工程系統)都無可能做到100% reliability(可靠),沒有一樣東西是100%(可靠)」。

定期維護減故障風險

要預防電力驟降和停電,採取的措施也離不開定期維修和保養,「維修做得密一點,故障的可能小一點」,勞偉籌說這辦法很愚蠢,但的確是一種方法。相對定期做maintenance(維護),勞偉籌說較「聰明」的做法是利用IoT sensor(物聯網感測器)蒐集電力系統故障時的數據,再利用人工智能作大數據分析,改善維修策略。

維護做得密,成本自然大增,電力公司或會因此上調電費。電力供應的穩定程度與電費掛鈎不足為奇,翻查兩電年報,中電於2022年的香港供電可靠度為99.997%,而港燈則高於99.9999%。勞偉籌坦言,供電可靠度要由99.9999%提升至99.99999%,「改善丁點也要砸很多錢」,港燈的供電可靠度體現在它的電費上,「港燈的電費通常比中電貴一點點」。中電和港燈今年起每度電按年分別減7.4%及16%,惟基本電價均上調,中電今年的淨電費每度電142.9仙,港燈則為每度電165.5仙。

不過,兩電近年先後出現電力驟降和大規模停電事故,不禁令人懷疑其電力供應穩定性。勞偉籌的確有感這幾年來多了電力事故,他表示要追查背後主因需時,不管原因為何,至少事故發生時要縮小受影響範圍和電壓下降的時長及幅度。要做到這3點,他說慣常做法是增加電路網絡的redundancy(冗餘),即是多一點後備線路,又或者是發電機要有spinning reserve(旋轉備轉容量),即其可提供發電量高出真正電力需求,預留多餘電力作緊急使用。如此說來,還是要「以量取勝」?勞偉籌點點頭,續說:「還有要增加不同電網的連繫,出事時隔籬(電網)可以幫上忙」,前年中電屯元天大停電和去年港燈港島大停電也不至於那麼慘。

電壓不穩破壞電器 停電宜拔插頭

其實中電和港燈在紅磡和北角之間有電力聯網,但「那條地底電纜(電壓)好細」,當時一出事便自動啟用保護系統,斷開電路連接,港燈未能即時借電。勞偉籌說儘管內地的電力供應也未必穩定,但加強跟內地的電網聯繫,多一個電力來源也能解燃眉之急。無巧不成話,屯元天大停電時,支援涉事電纜的兩組後備電纜,其中一組走經深圳蛇口段落的後備電纜正維修,未能使用。立法會經濟發展事務委員會前年9月2日特別會議的跟進事宜文件中指出,「假若受損毁的後備電纜在肇事當晚能正常運作,在復電過程中發揮作用,中電估計可提早在翌日凌晨1時前恢復所有電力供應」。

勞偉籌認為香港現時電力供應算很穩定,他記得50多年前經濟還沒起飛時,電力網絡未算發達,家裏總遇上3至4小時停電,因此常備蠟燭,如今「極少」出現這種情况。

說到底,作為只能乖乖等待電力供應恢復正常的市民,除了閂電掣和拔掉電源插頭,防止不穩定的高電壓弄壞電器,能做的好像也不多。勞偉籌說,買一個UPS(Uninterruptible Power Supply,不斷電系統)電池作後備電源至少能撐過停電十幾分鐘,把電腦檔案都儲存好。

文˙ 姚超雯

{ 圖 } 姚超雯、資料圖片

{ 美術 } 杜思頴

{ 編輯 } 王翠麗

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