先把电送到附近的工厂
1895年8月26日,尼亚加拉瀑布电力公司的电站开始向当地的匹兹堡还原公司供电,后者从事铝生产。河流水能经过水轮机和发电机,变成工厂可以持续使用的交流电。这个后来以爱德华·迪恩·亚当斯命名的电站,把规模较大的水力发电与工业需求接在一起;稳定而大量的用电,成为工程运行的实际出路。
项目面对两种市场:瀑布附近需要大量动力的工业,以及更远处的布法罗城市用户。本地客户让电站在长距离线路完成之前就有需求,城市则提供继续扩展的方向。投资、机器选择与客户安排因此彼此关联。尼亚加拉的供电系统是在河流资源、工程条件和用户需要之间逐步成形的,电力的销路也是设计的一部分。
水道、深井与转动的轴
纽约州工程师托马斯·埃弗谢德在1886年提出利用尼亚加拉水流的工程方案。后续建设把河水引入水道,再送到发电厂下方的水轮机;水利用高度差推动机器,做完功后沿长隧道排回下游河谷。地下工程必须协调进水、机械位置与排水路线,水轮机的运行条件由整个水路共同决定。
竖向传动轴把深处水轮机的转动送到上方的发电机。机器安装、轴的连接和转速配合,需要土木工程与机械制造一起完成。电力生产在这里从河流开始,经过地下水道、转轮和传动部件,最后到达电机与配电设备。能否长时间可靠运行,取决于沿途每个部分都能承担自己的工作,厂房也必须提供检修空间。
把交流电组织成供电系统
建设者比较过多种传递动力的办法,也咨询了不同国家的工程师。1893年,项目选择多相交流系统。西屋承担发电设备的重要工作,特斯拉的多相交流技术、拉姆等工程师的机器设计,以及通用电气参与的输电设备,共同进入实际建设。不同机构需要把频率、机器和线路配合起来,才能让发出的电被客户使用。
交流系统的一项工程优势,是可以用变压器改变电压。在输送相同功率时,提高电压能减小所需电流,从而减少导线中的发热损耗;到用户附近,再把电压变为适合设备的水平。这样的安排扩大了电站服务较远地区的可能,也要求绝缘、开关和变压设备同时跟上。输电距离由整套设备的能力共同支撑。
1896年,电力抵达布法罗
1896年11月,尼亚加拉电站开始向布法罗输送电力,线路跨越约二十多英里的距离。当地供电企业和交通用电需求接入这条新电源。发电机给出的电力,还要经过变压、线路与用户设备之间的转换和分配;城市的接入表明,水力发电可以为资源所在地之外的日常服务提供动力。
连接城市并没有取代附近工厂的用电。铝、电化学和其他工业生产继续利用大量电力,这些客户又支撑了电站的规模与运行。工厂、交通和照明的需求有所不同,服务系统要安排各自适用的供电方式。工程成功由此表现为一张能服务不同客户的网络,而不仅是发电机运转或远处的一盏灯亮起来。
河流动力成为区域基础设施
尼亚加拉工程延续了十九世纪集中发电的发展,又改变了能源与用电地点的关系。珍珠街电站靠近用户,以煤与蒸汽推动机器;尼亚加拉把大型水力资源接入交流系统,让附近产业和远处城市都能使用同一电源。发电站、变压设备和输电线路从此需要作为相联系的设施来建设、维护和扩充。
河流同时也是景观和公共空间,取水、厂房与隧道建设会改变人们使用和观看它的方式。工程留下的厂房、设备与档案,保存了机器制造、金融安排和工业发展的具体过程。沿着水经过的路线,或沿着电力到达用户的路线,都能看到一种自然资源如何进入持续运行的生产与城市生活。