特別報導

翻轉變電箱科學 重新認識城市電力

撰文/《科學人》廣編企劃製作
2019/11/28

特別報導

翻轉變電箱科學 重新認識城市電力

撰文/《科學人》廣編企劃製作
2019/11/28

圖/台電舉辦全台首次「變電箱科普特展」,現場展示2020年全新變電箱配色,希望變電箱除作為民眾用電設備,也可以成為街道美學的一份子。(圖/資料照片)


走在台北街頭,不論是大街小巷,如果特別留心,總會看到路邊大大小小的變電箱。這些說大不大、說小不小的變電箱到底有什麼用途?它們絕不只是我們在玩寶可夢時蒐集道具的地標而已,變電箱其實在電力從發電廠傳輸到一般家庭的漫長旅程中扮演了相當重要的角色,與我們的生活以及城鄉發展的關係密不可分。


因此,台灣電力公司為了讓我們更加了解變電箱運作的科學原理、設計概念、安全性以及在塑造城市美學上的功用,首次和臺北市政府文化局在台北市信義區合辦「變電箱科普特展」,是全台第一個變電箱主題展覽。展場中展示各種塗裝的變電箱,2020年將登場的全新配色也首度展出。除此之外,傳輸電力的另一要角—「架空電路」的電線桿也原尺寸搬至展場展出。另外,如果對台電員工的工作感到好奇,也可穿上展場的工作裝親身體驗。


平常我們俗稱的變電箱,正式名稱其實是「亭置式變壓器」,之所以需要在街頭擺上這麼多變壓器,是因為發電廠通常距離我們一般用戶較遠,電力在傳輸時會因為導線的電阻而以熱的形式耗損;為了避免損失過多電力,電力公司皆透過高壓電來輸送電,因為當傳輸一定功率的電時,電壓加大,電流就減小,耗損的功率就越小。展場中象徵交流電的浪板上便繪有電力從發電廠一開始升壓,再一路經過各種變電裝置降壓,以合乎不同電力需求的過程;而變電箱便是整個傳輸過程的最後一哩路:把高壓電轉換成一般家庭電壓的110V~220V低壓電。


然而,變電箱或是其他變壓裝置又是如何完成降壓工作?方法是來自於19世紀著名英國科學家法拉第所發現的電磁感應原理,也就是所謂的「電生磁、磁再生電」。當高壓電流輸入變電箱內高壓側線圈時會產生磁場,這個磁場隨著不斷改變方向的交流電而跟著改變,因此在低壓側的線圈(線圈數較少、電壓較低)感應出電流,而達成降壓目的。


目前全台約有139萬具變電箱,在都市鬧區等用電量高的地方配置越多。不過,早期電線多為架空形式,主要設於路面的電線桿上。電線桿上除了電線外,還必須安裝各式配電設備,因此必須具備承重與耐風壓的能力;除此之外,電線桿也可能遭遇雷擊、電壓過大或電流過載的情況,一般會安裝避雷器、絕緣礙子即熔絲鏈等裝置,確保設備不受損,保護城市供電的安全。


圖/展覽以「美感電域」為主題,讓民眾瞭解關於電的知識,以及街道中電與美的關聯性。(圖/資料照片)


後來台電為了兼顧防災與城市景觀美化,於1965年開始推動「電線地下化」,至今在全國已完成56萬公里的電線下地,並設有54.8萬具地面型變電箱。雖然,不少人可能擔心變電箱爆炸及電磁波威脅,但其實台電為了防止短路與溫度過高,箱內會灌滿高功率電阻、高閃火點及蒸發耗損率低的絕緣油,確實保護箱內電路還能降溫散熱。另外,只要有交流電產生電場與磁場的振盪就會有電磁波,變電箱的運轉頻率很低,產生的電磁波其實非常微弱,不需過度擔心。


這次展覽的另一大主題,便是變電箱也可做為塑造城市美學的要角。過去對變電箱的印象多為單一綠色或山水畫。然而在2016年,台北世界設計之都的「台北生活景觀改造計畫」由「水越設計」邀集民眾與設計師,一起改造變電箱,以減法設計與台電合作塗裝改造399具變電箱,透過色彩、符號資訊整理以及民眾參與,讓一般人更加了解環境美學的構成,和諧搭配周遭環境建物。


藉由這次展覽,不僅讓我們從科學角度重新認識變電箱,其提供的美學新思維或許也能讓我們對於自己居住的城市景觀有不一樣的想像。


圖/特展直接將木製電線桿與線路等設備,搬到信義區香堤廣場。(圖/資料照片)


圖/透過展覽,可以了解平時習以為常的電力從何而來。(圖/資料照片)


圖/現場設有台電工作裝備區,讓民眾瞭解台電職人的日常。(圖/資料照片)