“12月1日,一次較為明顯的地磁暴活動讓北京、黑龍江北部、內蒙古呼倫貝爾等多地出現極光現象。
華中科技大學物理學院教授吳慶文介紹:這次太陽爆發主要發生在11月27日左右,太陽在面向地球這個方向產生了3次比較大的物質拋射,30日左右到達地球,產生了我們觀測到的極光現象。這次磁暴非常強,所以在北京也能觀看到?!?/p>
地磁暴是一種典型的太陽爆發活動。當太陽爆發時,會發生日冕物質拋射,一次拋射能將數以億噸計的太陽物質以數百米到數千米每秒的高速拋離太陽表面。這些物質中不光包括巨大質量與速度匯聚成的動能,還攜帶著太陽強大的磁場能。它們一旦命中地球,就會引發地磁場方向與大小的變化,即地磁暴。
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地磁風暴的分級由低到高分為G1至G5級,本次地磁暴是G3級別的。
G1級地磁暴
屬于輕微的地磁干擾,對人類和設備的影響非常有限;
G2級地磁暴
屬于中等級別的地磁干擾,可能導致某些高緯度地區的電力系統、導航設備和通訊系統出現一些暫時性的問題;
G3級地磁暴
屬于較強的地磁干擾,可能會對導航、通訊、電力網絡等設備造成嚴重影響,引發電網癱疾、天氣預報誤差等問題;
G4級地磁暴
屬于非常強烈的地磁干擾,對全球的設備和網絡都會產生極其嚴重的影響,甚至導致衛星、航班等癱瘓;
G5級地磁暴
最為嚴重的地磁暴級別,可能會導致全球的電網崩潰、通訊設備癱瘓等災難性后果,對人類和社會穩定造成巨大威脅。
強磁暴時,地磁場會發生劇烈擾動變化,變化的地磁場會在土壤電阻率高的地區產生每公里幾伏特到十幾伏特,持續時間從幾分鐘到幾小時的地面電勢(Earth Surface Potential,ESP)。而在高壓、超高壓輸電系統中,由于電網變壓器中性點直接接地,所以ESP會在東西走向、長距離輸電線路與大地構成的回路中產生地磁感應電流(Geomagnetically Induced Currents, GIC)。容易引起大型變壓器半波飽和而縮短其使用壽命,極端情況下會使其燒毀而造成永久損壞。
圖源:百度百科
同時,由于磁暴的發生是全球同步,因此GIC會使整個電網范圍內數百臺變壓器同時發生半波飽和,造成一些保護裝置產生跳閘等誤動作,致使供電系統電壓嚴重下降導致系統崩潰,從而引發大面積停電事故。
直接傷害:
1、振動和可聽噪聲極大增加;
2、過熱及損耗增大;
3、吸收無功功率劇增。
次生傷害:
1、對并聯補償電容器及靜止無功補償裝置的影響;
2、使繼電保護裝置誤動作;
3、對高壓直流輸電系統的影響。
1989年3月13日,在Montreal(蒙特利爾)、Quebec (魁北克)地區由于一個巨大磁暴,六百萬人的地區停電九個小時。在美國的東北部和瑞典的部分地區也出現了停電現象。
圖片來自網絡,拍攝者:Ken Spencer
1990年7月9日,歐洲和北美地區發生了一次大地磁暴,持續了數天之久。這次磁暴導致了大量的航天器和衛星故障,航班延誤和取消,海上通信中斷,以及電力故障等問題。據報道,該次磁暴造成了數百萬美元的經濟損失。
2003年3月18日,一次大地磁暴襲擊了地球。這次磁暴持續了數小時,導致衛星通信中斷、電力故障、航班延誤和取消等問題。據報道,該次磁暴造成了數千萬美元的經濟損失。
江蘇陽準輸電系統投運之后,2001年3月至2002年10月期間,該系統上河變電站的變壓器發生過多次不明原因的噪聲異常、強烈振動事件,該站的 750MVA 變壓器為日本三菱公司制造,經日中雙方專家共同分析,確認是 GIC導致的直流偏磁所致。
此外,江蘇電力研究院原總工程師萬達認為,1989年3月13日東北赤峰發電廠變壓器的噪聲異常和強烈振動事件也是強磁暴導致的。
針對災害磁暴引發的電力系統綜合災難的治理,主要是從加強電網的GIC監測能力和電網GIC抑制兩方面著手。
根據調查研究顯示:中低緯度區域的地磁變化不強,所以其場所的地面電場也相對較小,則GIC受到運輸電路距離、電氣參數以及電網拓補結構等因素影響稍微大一些。
所以想要做好太陽磁暴對于高壓電的預防,就必須要在高壓電網規劃設計過程當中就對GIC水平有詳細的評估,在對取設施建設上面,應該考慮到GIC所產生的影響,加強設備的隔離裝置,比如在高壓電網設計過程中變壓器隔離裝置的安裝就必須引起重視,并且有針對性的對高壓電網的GIC耐受力進行提高,爭取以最少的投入最大化的減少太陽磁暴對高壓電網的危害。
來源:中能測
大地磁暴對人類社會的影響是巨大的。因此,科學家們一直在研究大地磁暴的成因和預測方法,以便更好地預防和應對其可能帶來的災害。