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历代极端太空天气事件 -- 第二节


撰文:谭绮婷     2014年3月  

在这系列,我们会回顾一些大型太阳风暴事件怎样影响当时的社会。继上一节介绍过卡灵顿事件之后,让我们再回到1989年,看看当年供电网络是怎样遭受到太阳风暴的破坏。

一般情况下,地球的磁场是能够有效地阻隔来自太空的带电荷粒子。但当太阳风增强时,大量的能量会传送到包围着地球的磁层(magnetosphere) 以致磁通量(magnetic flux) 增加。


图一
图一 磁力圈的示意图。(图片来源:古康妮)
  

这些地球磁场上的波动可以透过电磁感应,在地球表面的导电体上产生地磁感应电流(geomagnetically-induced currents, GICs)。由于海洋是一个广阔的导电面,即使感应电流未必在电缆上直接产生,在海面上产生的感应电流仍有机会入侵岸边的供电设施,令到供电网络不胜负荷。

1989魁北克省大停电

在1989年的一场太阳风暴,引发的地磁感应电流导致加拿大魁北克省数座变电站的变压器出现饱和,而保护装置随即启动并自动关闭用作电压调控的补偿器。这使供电网顿时变得非常不稳定,随之而来的便是输电网络一个接着一个地出现断路,最终令省内六百万居民整整9小时没有电力供应。

而在另一边厢,美国新泽西州的变压器亦同样受地磁感应电流增强而超出负荷,但其损坏情况却要在数天后才被发现呢!虽然当时保护装置的警钟多次响起,但电流并未足以造成电网断路。直至到发电机进行定期检查时,才发现当时累积的热力已一早令到变压器内的铜线熔化掉。

为避免同类事件再次发生,一些电力公司已引入相应的预防措施,例如在地磁暴发生时减低电力的输出。电网操作人员因此需要特别留意太空天气的警报,并采取适当的行动以应付极端太阳活动的威胁。


图二
图二

赛勒姆核能发电厂毁坏的变压器。感应电流的过量能量产生了热点,导致装置上的铜线熔化。电厂在随后的检查时拆除该装置,并须付1,700万加元(约1.3亿港币)从附近的电力公司购买替换电力,费用远超过变压器本身的价值。

(图片来源:Public Service Electric and Gas及Peter Balma

  

 

   延伸阅读

  1. March 13, 1989 Geomagnetic Disturbance, NERC, 1989. (英语)
  2. Geomagnetic Storms and Their Impacts on the U.S. Power Grid, Kappenman, 2010. (英语)
  3. Risk analysis of geomagnetically induced currents in power systems, Thorberg, 2012. (英语)