Ученые изучили, как космическая погода (явления, связанные с активностью Солнца и возмущениями магнитного поля Земли) влияет на скачки наведенных токов в линиях электропередач. Эти перепады могут выводить из строя трансформаторы, поэтому важно уметь прогнозировать их — так можно снизить риск аварий в энергосистемах. Результаты исследования опубликованы в журнале Space Weather.
От Солнца исходит поток плазмы — солнечный ветер. Иногда из‑за взрывных процессов облако плазмы отделяется и за 2−3 суток достигает Земли (расстояние — 150 миллионов километров). Это вызывает магнитные бури, особенно сильные в высоких широтах.
Во время полярных сияний в линиях электропередач, на железных дорогах и в трубопроводах возникают геомагнитно‑индуцированные токи, которые усиливают коррозию, ухудшают качество электроэнергии, могут сломать оборудование энергосетей (прежде всего — трансформаторы).
Яркий пример — геомагнитная буря
Ученые из Полярного геофизического института (Апатиты, Мурманск), Института физики Земли имени О. Ю. Шмидта РАН (Москва) и Центра физико-технических проблем энергетики Севера Кольского научного центра РАН (Апатиты) проанализировали данные о геомагнитно‑индуцированных токах с подстанций Мурманской области и Карелии за 11 лет (2012−2022). Эти сведения собрала единственная в России система регистрации таких токов, созданная в конце 2011 года.
Как сообщила пресс-служба РНФ порталу Наука Mail, исследователи сопоставили информацию о 124 наиболее сильных скачках тока с данными о солнечном ветре, состоянии ионосферы (части атмосферы с заряженными частицами) и магнитосферы Земли.
Экстремальные скачки, выбранные для анализа, имели разную продолжительность — от нескольких минут до примерно часа. При этом продолжительность большинства всплесков составляла менее пяти минут. Интересно, что более длительные скачки имели и большую интенсивность, а короткие, напротив, были слабее.
Анализ показал, что возле Мурманска экстремальные скачки геомагнитно‑индуцированных токов могут возникать не только во время сильных, но и во время средних или слабых магнитных бурь. А вот возле Кондопоги (Карелия) такие скачки обычно случаются лишь при сильных бурях.
Число экстремальных скачков связано с 11‑летним циклом солнечной активности: в период минимума их заметно меньше. Более 70% опасных скачков происходят ночью или перед утром — в это время в ионосферу поступают мощные потоки заряженных частиц, из‑за которых появляются яркие полярные сияния.
При этом ученые не нашли четкой зависимости между величиной скачков и параметрами солнечного ветра, магнитного поля или геомагнитной активности. Получается, что одинаковые условия в космической плазме могут по‑разному влиять на энергосети — из‑за локальных процессов в ионосфере и магнитосфере Земли.
Наше исследование показало, что интенсивность скачков геомагнитно-индуцированных токов пока можно прогнозировать только вероятностным способом, поскольку они зависят от слишком многих факторов — как от локальных процессов в магнитосфере и ионосфере Земли, так и от топологии электросетей, проводимости земной коры. Однако, опираясь на собранную базу данных, можно будет хотя бы приблизительно оценивать риски, которые несут скачки геомагнитно-индуцированных токов для энергосистем. В дальнейшем мы планируем развивать как физические модели для расчета величины геомагнитно-индуцированных токов, так и нейросетевой подход для обработки данных.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что сибирские ученые улучшили передачу данных по оптоволокну.
