极光虽美，但地磁暴对电力系统的影响不可忽视-凯发官网首页

“12月1日，一次较为明显的地磁暴活动让北京、黑龙江北部、内蒙古呼伦贝尔等多地出现极光现象。

华中科技大学物理学院教授吴庆文介绍：这次太阳爆发主要发生在11月27日左右，太阳在面向地球这个方向产生了3次比较大的物质抛射，30日左右到达地球，产生了我们观测到的极光现象。这次磁暴非常强，所以在北京也能观看到。“

1、什么是地磁暴

地磁暴是一种典型的太阳爆发活动。当太阳爆发时，会发生日冕物质抛射，一次抛射能将数以亿吨计的太阳物质以数百米到数千米每秒的高速抛离太阳表面。这些物质中不光包括巨大质量与速度汇聚成的动能，还携带着太阳强大的磁场能。它们一旦命中地球，就会引发地磁场方向与大小的变化，即地磁暴。

图源：百度百科

地磁风暴的分级由低到高分为g1至g5级，本次地磁暴是g3级别的。

g1级地磁暴

属于轻微的地磁干扰，对人类和设备的影响非常有限；

g2级地磁暴

属于中等级别的地磁干扰，可能导致某些高纬度地区的电力系统、导航设备和通讯系统出现一些暂时性的问题；

g3级地磁暴

属于较强的地磁干扰，可能会对导航、通讯、电力网络等设备造成严重影响，引发电网瘫疾、天气预报误差等问题；

g4级地磁暴

属于非常强烈的地磁干扰，对全球的设备和网络都会产生极其严重的影响，甚至导致卫星、航班等瘫痪；

g5级地磁暴

最为严重的地磁暴级别，可能会导致全球的电网崩溃、通讯设备瘫痪等灾难性后果，对人类和社会稳定造成巨大威胁。

2、地磁暴对电力系统有何影响？

强磁暴时，地磁场会发生剧烈扰动变化，变化的地磁场会在土壤电阻率高的地区产生每公里几伏特到十几伏特，持续时间从几分钟到几小时的地面电势（earth surface potential，esp）。而在高压、超高压输电系统中，由于电网变压器中性点直接接地，所以esp会在东西走向、长距离输电线路与大地构成的回路中产生地磁感应电流（geomagnetically induced currents, gic）。容易引起大型变压器半波饱和而缩短其使用寿命，极端情况下会使其烧毁而造成永久损坏。

图源：百度百科

同时，由于磁暴的发生是全球同步，因此gic会使整个电网范围内数百台变压器同时发生半波饱和，造成一些保护装置产生跳闸等误动作，致使供电系统电压严重下降导致系统崩溃，从而引发大面积停电事故。

直接伤害：

1. 1、振动和可听噪声极大增加；

2. 2、过热及损耗增大；

3. 3、吸收无功功率剧增。

次生伤害：

1. 1、对并联补偿电容器及静止无功补偿装置的影响；

2. 2、使继电保护装置误动作；

3. 3、对高压直流输电系统的影响。

3、历史上的地磁暴

1989年3月13日，在montreal(蒙特利尔)、quebec (魁北克)地区由于一个巨大磁暴，六百万人的地区停电九个小时。在美国的东北部和瑞典的部分地区也出现了停电现象。

图片来自网络，拍摄者：ken spencer

1990年7月9日，欧洲和北美地区发生了一次大地磁暴，持续了数天之久。这次磁暴导致了大量的航天器和卫星故障，航班延误和取消，海上通信中断，以及电力故障等问题。据报道，该次磁暴造成了数百万美元的经济损失。

2003年3月18日，一次大地磁暴袭击了地球。这次磁暴持续了数小时，导致卫星通信中断、电力故障、航班延误和取消等问题。据报道，该次磁暴造成了数千万美元的经济损失。

江苏阳准输电系统投运之后，2001年3月至2002年10月期间，该系统上河变电站的变压器发生过多次不明原因的噪声异常、强烈振动事件，该站的 750mva 变压器为日本三菱公司制造，经日中双方专家共同分析，确认是 gic导致的直流偏磁所致。

此外，江苏电力研究院原总工程师万达认为，1989年3月13日东北赤峰发电厂变压器的噪声异常和强烈振动事件也是强磁暴导致的。

4、磁暴灾害的预防

针对灾害磁暴引发的电力系统综合灾难的治理，主要是从加强电网的gic监测能力和电网gic抑制两方面着手。

根据调查研究显示：中低纬度区域的地磁变化不强，所以其场所的地面电场也相对较小，则gic受到运输电路距离、电气参数以及电网拓补结构等因素影响稍微大一些。

所以想要做好太阳磁暴对于高压电的预防，就必须要在高压电网规划设计过程当中就对gic水平有详细的评估，在对取设施建设上面，应该考虑到gic所产生的影响，加强设备的隔离装置，比如在高压电网设计过程中变压器隔离装置的安装就必须引起重视，并且有针对性的对高压电网的gic耐受力进行提高，争取以最少的投入最大化的减少太阳磁暴对高压电网的危害。

来源：中能测

大地磁暴对人类社会的影响是巨大的。因此，科学家们一直在研究大地磁暴的成因和预测方法，以便更好地预防和应对其可能带来的灾害。