Оценка геомагнитно-индуцированных токов в электроэнергетической системе Республики Алтай по данным магнитной станции Байгазан

Abstract

A geoelectric field, voltages between grounding points of the Altai Republic power grid and geomagnetically induced currents (GIC) in power lines and grounding nodes were calculated in homogeneously conducting Earth’s crust model with the resistivity of 5⋅1025⋅102 Ohm·m based on the magnetic station “Baygazan”data in the Russian Altai. These estimations have shown that the geoelectric field increased up to 30 mV/km, the potenthial difference between the power line grounding points reached value of 3.5 V and GIC value reached 0.12 A during the geomagnetic storm on August 5, 2023 (Kp=5–6) with geomagnetic field change rate increasing up to 10–15 nT/min. The GIC value in power line depends on the geoelectric field orientation. High rate of the north geomagnetic field component change causes GIC in latitude – oriented lines (Kosh-Agach – Inya, Ulagan – Inya, Ust-Koksa – Inya), high one for east component causes GIC in meridian – oriented line (Cherga – Inya). The resistancies asymmetry of the ’Ulagan – Inya’ and ’Ust-Koksa – Inya’ power lines causes an increase of GIC at Ininskaya substation grounding node with latitude-oriented geoelectric fields. The calculated data are compared with the results of monitoring of even harmonics amplitudes at the Ininskaya power substation. It is shown that the calculated value of the GIC in the grounded neutral of the power transformer at the Ininskaya substation correlates with the amplitude of even harmonics during the geomagnetic storm. На основе данных магнитной станции «Байгазан»в Горном Алтае для модели однородно проводящей земной коры с удельным электрическим сопротивлением 5⋅1025⋅102 Ом · м произведен расчёт геоэлектрического поля, напряжения между точками заземления энергетической системы Республики Алтай и геомагнитно-индуцированных токов (ГИТ) в линиях электропередач и узлах заземления. Эти оценки показали, что во время геомагнитной бури 05.08.2023 (Kp=5-6) при скорости изменения геомагнитного поля до 10-15 нТл/мин геоэлектрическое поле достигало значения 30 мВ/км, разность потенциалов между точками заземления — 3.5 В, а геомагнитно индуцированные токи — 0.12А. Значения ГИТ в линиях электропередач зависят от ориентации геоэлектрического поля. Высокая скорость изменения северной компоненты геомагнитного поля порождаете ГИТ в широтно ориентированных линиях (Кош-Агач – Иня, Улаган – Иня, Усть-Кокса – Иня), а у восточной компоненты — для ориентированных вдоль меридиана (Черга – Иня). Асимметрия сопротивлений линии ‘Усть-Кокса – Иня‘ и пары широтно ориентированных линий ‘Улаган –Иня‘ и ‘Кош-Агач – Иня‘ приводит к увеличению ГИТ в заземлении подстанции ‘Ининская‘ при ориентированном вдоль широты геоэлектрическом поле. Расчётные данные сравниваются с результатами мониторинга чётных гармоник на электрической подстанции «Ининская». Показано, что во время геомагнитной бури наблюдается корреляция между расчётными значениями ГИТ в заземленной нейтрали силового трансформатора на подстанции и амплитудой чётных гармоник.