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歷代極端太空天氣事件 -- 第二節


撰文:譚綺婷     2014年3月  

在這系列,我們會回顧一些大型太陽風暴事件怎樣影響當時的社會。繼上一節介紹過卡靈頓事件之後,讓我們再回到1989年,看看當年供電網絡是怎樣遭受到太陽風暴的破壞。

一般情況下,地球的磁場是能夠有效地阻隔來自太空的帶電荷粒子。但當太陽風增强時,大量的能量會傳送到包圍着地球的磁層(magnetosphere) 以致磁通量(magnetic flux) 增加。


圖一
圖一 磁力圈的示意圖。(圖片來源:古康妮)
  

這些地球磁場上的波動可以透過電磁感應,在地球表面的導電體上產生地磁感應電流(geomagnetically-induced currents, GICs)。由於海洋是一個廣闊的導電面,即使感應電流未必在電纜上直接產生,在海面上產生的感應電流仍有機會入侵岸邊的供電設施,令到供電網絡不勝負荷。

1989魁北克省大停電

在1989年的一場太陽風暴,引發的地磁感應電流導致加拿大魁北克省數座變電站的變壓器出現飽和,而保護裝置隨即啟動並自動關閉用作電壓調控的補償器。這使供電網頓時變得非常不穩定,隨之而來的便是輸電網絡一個接著一個地出現斷路,最終令省內六百萬居民整整9小時沒有電力供應。

而在另一邊廂,美國新澤西州的變壓器亦同樣受地磁感應電流增強而超出負荷,但其損壞情況卻要在數天後才被發現呢!雖然當時保護裝置的警鐘多次響起,但電流並未足以造成電網斷路。直至到發電機進行定期檢查時,才發現當時累積的熱力已一早令到變壓器內的銅線熔化掉。

為避免同類事件再次發生,一些電力公司已引入相應的預防措施,例如在地磁暴發生時減低電力的輸出。電網操作人員因此需要特別留意太空天氣的警報,並採取適當的行動以應付極端太陽活動的威脅。


圖二
圖二

賽勒姆核能發電廠毀壞的變壓器。感應電流的過量能量產生了熱點,導致裝置上的銅線熔化。電廠在隨後的檢查時拆除該裝置,並須付1,700萬加元(約1.3億港幣)從附近的電力公司購買替換電力,費用遠超過變壓器本身的價值。

(圖片來源:Public Service Electric and Gas及Peter Balma

  

 

   延伸閱讀

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