Труды КНЦ вып.39 (ЭНЕРГЕТИКА вып. 5/2016(39))

Развитие геомагнитных возмущений связано с изменениями во времени и пространстве токовых систем в магнитосфере. В соответствии с законом электромагнитной индукции в таком процессе генерируется и электрическое поле, в том числе на поверхности Земли. Скорость изменения горизонтальной компоненты магнитного поля, определяемая по производной dB/dt, линейно связана с горизонтальной компонентой индукционного электрического поля. Характерные значения электрических полей на поверхности Земли, индуцируемых при сильных возмущениях в авроральной зоне, достигают 1-7 В/км, что примерно соответствует значениям производной dB/dt 80-600 нТл/мин. Максимальные значения производной dB/dt, зарегистрированные и упомянутые в литературе, составляют 2200-2500 нТл/мин [4]. Наводимые на поверхности земли потенциалы являются суммой реакций на два возмущения: первичного поля — от ионосферных источников, и вторичного — от наведенных в земле токов. Последние зависят от распределения проводимости земли: в районах со скальными грунтами потенциалы значительно выше, поэтому электрические сети в регионах с низкой проводимостью земли наиболее подвержены воздействию геомагнитных возмущений. Градиент потенциала электрического поля на поверхности Земли, как правило, выше в направлении запад — восток, чем в направлении север-юг, поэтому в электрических сетях с BJI широтного направления значения ГИТ несколько больше, чем в меридиональных линиях, однако это различие не является существенным. Гораздо большее значение имеет топология данного участка электрической сети на момент возникновения геомагнитного возмущения. Проходные подстанции, расположенные в рассечке прямолинейных участков BJI, менее подвержены воздействию ГИТ, чем тупиковые и отпаечные подстанции, а также проходные и узловые подстанции, после которых BJI резко меняют своё направление. На рисунке 1 показана топология участка магистральной сети 330 кВ в Мурманской области, Карелии и Ленинградской области (вышеупомянутый Северный транзит). Данная сеть 330 кВ имеет преимущественно меридиональное направление. Если предположить, что на всем протяжении линий электропередачи электрическое поле однородно, то ток в смежных линиях имеет одинаковое направление. На проходных подстанциях, которые преобладают в сети, геоиндуктированные токи, втекающие и вытекающие в нейтраль через автотрансформаторы, практически равны друг другу, но противоположны по знаку, поэтому суммарный ток в нейтрали значительно меньше, чем линейные ГИТ. Следовательно, такие трансформаторы менее подвержены воздействию геомагнитных возмущений. Максимальное значение ГИТ в этой сети можно ожидать на подстанциях 330 кВ «Выходной» и «Серебрянская ГЭС». На подстанции «Выходной» направление линий меняется с меридионального на широтное, поэтому токи в смежных линиях могут иметь разное направление, и при неблагоприятных условиях ток в нейтрали может быть выше, чем линейные токи. Подстанция «Серебрянская ГЭС» является тупиковой для сети 330 кВ, поэтому ток в нейтрали равен некомпенсированному току в единственной линии. 100