Одна особенность солнечных штормов, которая требует подготовки, заключается в том, что они воздействуют на большие географические районы одновременно. В 1989 году сильный солнечный шторм отключил энергосистему в Квебеке в Канаде, а в 2003 году отключение электричества, вызванное солнечным штормом, привело к серьезным экономическим последствиям на северо-западе США. В частности, в нашем обществе, которое так сильно зависит от технологий и инфраструктуры, солнечные бури могут иметь серьезные негативные последствия.
SINTEF и NTNU в настоящее время планируют изучить влияние солнечных штормов на распределение электроэнергии в Норвегии для Statnett, Statkraft и Норвежского управления водных ресурсов и энергетики (NVE).«Солнечные бури могут вызвать проблемы со стабильностью, что приведет к отключению электроэнергии», — говорит ученый-исследователь в области энергетики и руководитель проекта Атле Педерсен в SINTEF. «В худшем случае они также могут вызвать необратимые повреждения оборудования, такого как трансформаторы, что, в свою очередь, может привести к длительным отключениям электроэнергии», — говорит он.Исследования с 1990-х годов «Я полагаю, мы действительно ждем чего-то« большого », — говорит Тронд Магне Онстад из Statnett, который изучает солнечные бури с конца 1990-х. «Уже тогда я хотел выяснить, представляют ли солнечные бури реальную угрозу для источников питания», — говорит он.Вначале Онстад изучал статьи и отчеты международных авторов, а в 1999 году Статнет установил измерительное оборудование на трансформаторе и зарегистрировал геомагнитно-индуцированный ток (GIC), возникающий после солнечных бурь.
С 2003 года измерения проводились во многих других местах.«Я хочу собрать большую группу экспертов для изучения этой темы здесь, в Норвегии», — говорит Онстад. «Вот почему мы начали предварительное исследование, чтобы изучить солнечные бури», — говорит он.
Причина этого в том, что Statnett в настоящее время делает исторический рост инвестиций в энергосистему. В настоящее время внутренняя энергосистема Норвегии не особенно уязвима для солнечных штормов, но, по словам Статнетта, жизненно важно поддерживать уровень навыков и опыта в этой области, чтобы обеспечить стабильное энергоснабжение.
Подготовка к экстремальной космической погоде В октябре 2015 года Белый дом представил стратегию, предназначенную для подготовки к экстремальным солнечным штормам (статья на норвежском языке).Здесь, в Норвегии, NVE делает то же самое.«В последние годы все больше внимания уделяется потенциальным проблемам и ущербу, связанным с солнечными штормами», — говорит старший инженер Хельге Ульсберг из NVE. «И NVE играет активную роль», — говорит он.В своих правилах, регулирующих превентивную безопасность и готовность к чрезвычайным ситуациям, связанных с энергоснабжением, опубликованных в 2013 году, NVE выделяет два типа инцидентов, вызванных солнечными бурями, требующих принятия чрезвычайных мер.
Первый предполагает предотвращение нарушения сигналов GPS, а второй — защиту трансформаторов от повреждений.Как можно лучше подготовленные Исследователи энергетики в SINTEF и NTNU имеют обширный опыт в решении аналогичных проблем, связанных с энергосистемой. И теперь они собираются оценить риски, связанные с солнечными бурями, и придумать наиболее важные и экономически эффективные профилактические меры.«Как лучше всего подготовиться к прогнозу солнечной бури?» — спрашивает Атле Педерсен. «Мы воспользуемся проектом, чтобы выяснить это», — заключает он.
Как солнечные бури могут нарушить работу распределительной сети?Ольве Мо, научный сотрудник SINTEF Energy Research, объясняет:Солнечная буря способна послать к Земле струйный поток электрически заряженных частиц с очень высокими скоростями.
На практике одиночная струя заряженных частиц представляет собой переменный электрический ток. Такой ток будет индуцировать токи в проводящих материалах поблизости, подобно индукционной печи. Мы наблюдаем тот же эффект, когда мощный реактивный поток заряженных частиц, исходящий от солнечной бури, пронизывает Землю.
Струйная струя наводит токи в металлических конструкциях и других проводниках.Это означает, что линии электропередач особенно уязвимы, частично из-за их большой протяженности, а частично из-за того, что они электрически изолированы от земли.
Во время любой солнечной бури размер потока заряженных частиц от Солнца будет изменяться. Между каждым событием пикового тока может пройти несколько минут. Токи, индуцируемые этим явлением в линиях электропередач, будут изменяться с той же частотой, что и изменение тока заряженных частиц.
По этой причине ток, индуцированный солнечным штормом в линиях электропередач, будет демонстрировать гораздо более медленное изменение (более низкую частоту), чем нормальная частота, передаваемая сетью (в Норвегии сеть передает 50 Гц с повторяющимся пиковым значением 50 раз в секунду).Из-за этого мы часто говорим, что солнечные бури вызывают постоянные токи в линиях электропередач, хотя на самом деле это медленно меняющийся и нерегулярный переменный ток.
Постоянный ток — это суть проблемы. Трансформаторы, которые являются ключевыми компонентами распределительной сети, очень чувствительны к постоянным и медленно меняющимся токам и в таких ситуациях могут выйти из строя.
Постоянные токи также могут вызывать косвенные проблемы для трансформаторов, такие как функциональная нестабильность и непреднамеренное отключение предохранителей, что приводит к отключению электроэнергии на больших географических территориях.