Czy burze magnetyczne są groźne dla krajowej elektroenergetyki?

Transkrypt

1 Czy burze magnetyczne są groźne dla krajowej elektroenergetyki? Adam Klimpel Krzysztof Lipko PSE Operator S.A. 1. Wprowadzenie Jednym z obowiązków ciążących na państwie jest zapewnienie ciągłości pracy najważniejszych systemów: dostarczających energię, finansowych, komunikacyjnych itp. Państwo musi nadzorować ich sprawność oraz ustalać stopień ich zabezpieczenia przed różnymi niekorzystnymi zdarzeniami. We współczesnym świecie społeczeństwa nie są w stanie funkcjonować bez osiągnięć techniki zastosowanych do budowy całych systemów i ich codziennej obsługi. Awarie towarzyszą funkcjonowaniu rozległych systemów infrastrukturalnych i nie sposób je zupełnie wyeliminować. Należy jednak czynić wszystko, aby zmniejszyć częstość ich występowania, rozległość i skutki. Takie zadanie ma ochrona infrastruktur krytycznych. W analizach dotyczących infrastruktur krytycznych podkreślana jest współzależność między poszczególnymi typami infrastruktur uszkodzenie jednej z infrastruktur może lawinowo rozszerzyć się na inne. W ostatnich latach w USA i w Europie Zachodniej podjęto prace mające na celu dokonanie analizy zależności między infrastrukturami krytycznymi (w literaturze rozróżnia się cztery kategorie współzależności: fizyczną, cyber-elektroniczną, geograficzną i logiczną). System elektroenergetyczny jest uznawany za infrastrukturę najbardziej krytyczną, ponieważ wszystkie pozostałe są w pełni od niej zależne. Jednocześnie systemy elektroenergetyczne i infrastrukturę telekomunikacyjną uważa się za infrastruktury najbardziej podatne na sabotaż, ataki na drodze elektronicznej, na zjawiska atmosferyczne, w tym pogodę kosmiczną. Międzynarodowe gremia techniczne elektroenergetyki od lat były informowane o wpływie burz słonecznych (zwanych też burzami magnetycznymi) na funkcjonowanie systemów elektroenergetycznych. Informacje o pierwszych rozległych awariach systemowych, spowodowanych tymi zjawiskami, nadeszły z Kanady w 1989 r. Początkowo naukowcy twierdzili, że incydenty mogą się zdarzać jedynie w nocy, w szczycie aktywności cyklu słonecznego i że mogą mieć duże znaczenie tylko na obszarach o wysokiej szerokości geograficznej. Z biegiem lat doświadczenia wskazują, że ryzyko wpływu burz geomagnetycznych na system elektromagnetyczny (SEE) występuje na obu półkulach, w wielu krajach, również o umiarkowanej szerokości geograficznej. Związane z nimi uszkodzenia urządzeń elektroenergetycznych zanotowano ostatnio w Stanach Zjednoczonych, RPA i w Europie (w Szwecji, Anglii, Finlandii). nr 3 (9)

2 2. Pogoda kosmiczna Ziemia leży wewnątrz rozciągłej atmosfery słonecznej. Atmosferę tę stanowi emitowany nieustannie przez Słońce w przestrzeń planetarną tzw. wiatr słoneczny złożony z cząstek energetycznych i pola magnetycznego. Przed jego zgubnym wpływem Ziemia jest chroniona przez ziemskie pole magnetyczne zwane magnetosferą. Czasami zjawiska eksplozji na Słońcu są tak gwałtowne, że magnetyczna tarcza ochronna Ziemi nie wystarcza. Wówczas odczuwane są negatywne skutki słonecznej aktywności. Istnieją dwa typy eksplozji na Słońcu. Są to: rozbłyski chromosferyczne oraz koronalne wyrzuty materii (KWM z ang.; Coronal Mass Ejection CME). Podczas rozbłysku fragment atmosfery słonecznej jest rozgrzewany do temperatur porównywalnych z panującymi w jądrze słonecznym (10 milionów kelwinów). Temu zjawisku towarzyszy silna emisja promieniowania elektromagnetycznego w całym zakresie widma. Rozbłyski te wpływają na ziemską atmosferę powodując jej dodatkową jonizację. Z kolei podczas KWM ogromne fragmenty słonecznej korony są wyrzucane w przestrzeń międzyplanetarną. Energia kinetyczna takiego wyrzutu osiąga czasami wartość J. Obłoki wyrzuconej materii często pędzą z prędkościami około 1000 km/s, a ich masa przewyższa g. Najszybsze dotychczas zarejestrowane wyrzuty miały prędkości sięgające 3000 km/s. Wielkoskalowe ruchy materii o takiej energii nierzadko generują fale uderzeniowe, które dodatkowo efektywnie przyspieszają naładowane cząstki. Jeżeli taki wyrzut skierowany jest w stronę Ziemi, może na niej generować silne burze geomagnetyczne, których najbardziej znanym obserwowalnym przejawem są zorze polarne. Korona słoneczna (najwyższa warstwa atmosfery słonecznej) jest bardzo rzadka, a jej jasność w świetle widzialnym jest dużo mniejsza od jasności fotosfery (widoczna część atmosfery słonecznej). Koronę słoneczną można zatem obserwować jedynie podczas całkowitych zaćmień Słońca lub za pomocą specjalnych teleskopów (koronografów) z przysłonami (dyskami okultacyjnymi) zasłaniającymi jasną tarczę słoneczną. Wyrzuty koronalne są trudne do obserwacji, dlatego mogą być obserwowane tylko przez teleskopy umieszczone powyżej ziemskiej atmosfery. W porównaniu z rozbłyskami chromosferycznymi, KWM są zjawiskiem poznanym niedawno: po raz pierwszy zostały zaobserwowane w 1971 roku. Obserwacji dokonano przy użyciu pierwszego koronografu umieszczonego na orbicie okołoziemskiej (OSO-7). Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Pogoda kosmiczna to ogół warunków panujących w najbliższym otoczeniu Ziemi, które mogą zakłócać prawidłowe działanie satelitów, urządzeń technicznych umieszczonych na powierzchni naszej planety lub zagrażać życiu i zdrowiu astronautów w kosmosie. Za pogodę kosmiczną odpowiedzialne są dyskretne struktury na Słońcu, w których zachodzą procesy magazynowania i transformacji energii, prowadzące do silnego wzrostu promieniowania na krańcach widma. Czasami równocześnie dochodzi do zwiększonej emisji cząsteczek i gwałtownych podmuchów wiatru słonecznego. Zwiększona emisja energii zachodzi w zróżnicowanych przedziałach czasowych, począwszy od sekund, a w skrajnych przypadkach do tygodni. Zjawiska te nakładają się na siebie dając kumulacje energii. Badania nad pogodą kosmiczną zaczęły się szybko rozwijać w ostatnich latach, gdy nastąpił gwałtowny rozwój urządzeń stosowanych w sondach kosmicznych. Warto wspomnieć, że w 1972 r. między lotami Apollo 16 i 17 doszło do eksplozji na Słońcu: będące jej efektem promieniowanie jonizujące spowodowałoby w ciągu 10 godzin śmierć astronautów, gdyby znajdowali się wóeczas w przestrzeni międzyplanetarnej. KWM mogą wpływać na pogodę kosmiczną w dwojaki sposób. Szybkie KWM generują fale uderzeniowe, dzięki którym następuje akceleracja naładowanych cząstek (elektrony, protony, cząstki alfa, jądra helu) aż do prędkości relatywistycznych. Te cząstki, lecąc z prędkościami bliskimi światłu, docierają do Ziemi w 15 minut po rozpoczęciu erupcji na Słońcu. Satelity badawcze rejestrują wówczas gwałtowny wzrost strumienia cząstek. Strumień protonów o energiach rzędu MeV osiąga często wartość 10 tysięcy cząstek na sekundę na steradian. Strumień ten utrzymuje się na tak wysokim poziomie nawet przez kilka dni, gdyż fala uderzeniowa, przenosząc się przez ośrodek międzyplanetarny, nieprzerwanie produkuje cząstki energetyczne. Fala uderzeniowa może dotrzeć nawet do Ziemi, wówczas możemy obserwować dodatkowy wzrost strumienia cząstek energetycznych, które są uwięzione w okolicach fali uderzeniowej i podróżują wraz z nią. Cząstki energetyczne mają zgubny wpływ na satelity. Powodują elektryczne ładowania ich powierzchni, co prowadzi w efekcie do wyładowań niszczących strukturę statków. Zniszczeniu ulegają panele słoneczne zasilające satelity w energię, ponadto są zakłócane systemy elektroniczne znajdujące się na statkach (wyrzuty powodują jonizację krzemu w układach elektronicznych, co prowadzi do zakłócenia działania systemów sterujących czy też komputerów). Cząstki te powodują dodatkową jonizację górnych warstw atmosfery, zakłócając łączność 66

3 radiową. Pole magnetyczne Ziemi chroni przed bezpośrednim działaniem tych cząstek na powierzchnię planety. Jedynie cząstki o energii przewyższającej 1 GeV mogą docierać do powierzchni Ziemi. Takie zdarzenia są jednak bardzo rzadkie. Szkodliwa działalność cząstek energetycznych jest zatem ograniczona do górnych warstw atmosfery. Niestety, cząstki energetyczne docierają bardzo szybko w okolice Ziemi, a ich pojawienie się jest trudne do przewidzenia. Drugim czynnikiem wpływającym na pogodę kosmiczną są fale uderzeniowe, bezpośrednio uderzające w magnetosferę ziemską, oraz generujące je KWM. Docierają one w okolice Ziemi później w zależności od początkowej prędkości potrzebują na to od 1 do 4 dni. Choć docierają z opóźnieniem i ich przybycie można dość dokładnie przewidzieć, to ich oddziaływanie na Ziemię jest silniejsze. Struktura KWM jest zdominowana przez silnie skręcone pole magnetyczne. Jeżeli pole magnetyczne unoszone przez KWM ma kierunek przeciwny do ziemskiego pola magnetycznego, to wówczas silnie oddziałuje ono z ziemską magnetosferą. Ziemskie pole magnetyczne znosi się z polem unoszonym przez KWM. Magnetosfera traci działanie ochronne, otwiera się i energetyczne cząstki mogą swobodnie wnikać do magnetosfery ziemskiej. Strumienie cząstek generują prądy elektryczne, które produkują pole magnetyczne zakłócające ziemskie pole magnetyczne. Magnetometry umieszczone na powierzchni Ziemi rejestrują wówczas spadek poziomej składowej pola magnetycznego. Tego rodzaju globalne zakłócenia ziemskiego pola magnetycznego zwane są burzami magnetycznymi. Zjawiska takie są szczególnie silne na wysokich i średnich szerokościach geograficznych. 3. Burze słoneczne Prawdziwy przełom w badaniu KWM dokonał się po wysłaniu przez NASA misji SOHO (Solar and Heliospheric Observatory). Ten satelita obserwuje Słońce od grudnia 1995 r. Na jego pokładzie pracują obecnie dwa koronografy pozwalające obserwować koronę słoneczną w odległości od 1,5 do 30 promieni słonecznych od centrum Słońca. W tym czasie koronografy zarejestrowały ponad 11 tysięcy wyrzutów. Wszystkie zostały zbadane, scharakteryzowane i umieszczone w katalogu SOHO/LASCO w Internecie ( Katalog ten jest na bieżąco uzupełniany. W okresie maksimum aktywności słonecznej obserwuje się nawet dziesięć silnych wyrzutów w ciągu dnia. Przy minimum aktywności słonecznej obserwuje się kilka silnych wyrzutów na tydzień. Również brukselski oddział regionalny International Space Environment Service (ISES), ESA Noordwijk oraz CNES- CLS [ udostępniają informacje dotyczące aktywności Słońca operatorom potencjalnie zagrożonych infrastruktur. (rys. 1) Spadek pola magnetycznego podczas najintensywniejszych burz może osiągnąć wartość 400 nt. Jedynym przyjemnym przejawem burz magnetycznych są piękne kolorowe zorze pojawiające się szczególnie w okolicach ziemskich biegunów magnetycznych. W okolicach biegunów linie magnetyczne w najmniejszym stopniu blokują dostęp energetycznych cząstek do powierzchni Ziemi. Szybkie cząstki, przenikając do atmosfery ziemskiej, wzbudzają do świecenia głównie atomy tlenu i azotu. (rys. 2) Warunki geomagnetyczne mogą się zmieniać lokalnie i zależą od szeregu czynników, jak: szerokość geograficzna, kąt zawarty między kierunkiem wiatru słonecznego a osią pola geomagnetycznego, warunki geologiczne, czy pozycja zorzy. Intensywność pola magnetycznego (wyrażaną w nano Teslach nt) mierzą magnetometry rozmieszczone w licznych obserwatoriach. O poziomie burzy magnetycznej informuje indeks K, który pokazuje lokalne zakłócenie pola magnetycznego Ziemi. Wartości indeksów K uzyskane z 13 obserwatoriów rozmieszczonych w rożnych miejscach na Ziemi służą do określenia indeksu aktywności kosmicznej Kp (Kp indeks planetarny). Indeks Kp wyrażany jest w skali quasi-logarytmicznej i jest wskaźnikiem opisującym średnią lokalną aktywność geomagnetyczną z 3 godzin (indeks ten jest liczbą z zakresu 0-9. Przy k> 5 mówi się o burzy magnetycznej, k=9 to burza ekstremalnie silna). Indeksem, który jest liniowo zależny od intensywności pola magnetycznego, jest indeks A oraz wyrażone w nt zmiany pola, mierzone w Boulder (USA). Zależności między wartościami Kp i A a stanem pogody kosmicznej obrazuje tab. 1. Zarówno wyniki bieżących pomiarów parametrów pogody kosmicznej, jak również prognozy i ostrzeżenia przed zagrożeniem burzą słoneczną są ogólnie dostępne na europejskim portalu SWENET (Space Weather European Network). Bieżące dane dotyczące aktywności słonecznej są też dostępne na portalu Solar Influences Data Analysis Center (SIDC), który jest departamentem naukowym fizyki Królewskiego Belgijskiego Obserwatorium. nr 3 (9)

4 Przykład informacji, którą można uzyskać na portalu SIDC, przedstawia rys. 3. Zawiera on również wartości trzygodzinowe współczynnika K w okresie od 20/07/2011 do 15/08/2011. Drogą ową można otrzymywać codzienne raporty dotyczące prognozy pogody kosmicznej. Wycinek z takiego codziennego raportu pokazano na rys. 4. Warto zauważyć, że prognozy te ostrzegają przez wzrostem indeksu Kp w dniu 05/08/2011 do wartości Kp>5, co świadczy o burzy słonecznej (Ap = 20). W efekcie 06/08/2011 r. do odbiorców zostało przesłane ostrzeżenie: Kp crossed threshold 7.0 at :00:00.0, current value: 8.0. Zatem planetarny indeks Kp miał w dniu 05/08/2011 r. wartość chwilową Kp = 8, co świadczy o bardzo silnej burzy słonecznej. 4. Wpływ burz słonecznych na elektroenergetykę Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Najbardziej jaskrawym przykładem oddziaływania pogody kosmicznej jest wpływ działalności Słońca na satelity, promy kosmiczne i samoloty latające na dużych wysokościach. W dużej mierze pozbawione są ochrony ziemskiej magnetosfery, co naraża je na poważne uszkodzenia, głównie z powodu uderzających wysokoenergetycznych cząstek, powstających w czasie rozbłysków. Straty wywołane przez pogodę kosmiczną oszacowano w 2009 r. na 4 miliardy dolarów. Z tych powodów w okresach burz słonecznych są czasami zmieniane trasy wysoko latających samolotów. Innym przykładem jest radiokomunikacja, czyli między innymi telefony komórkowe. Podczas silnych burz radiowych, które powodują zmiany gęstości jonosfery, komunikacja radiowa może być utrudniona, a czasem nawet niemożliwa. Kolejnym ważnym elementem jest nawigacja. Dla ludzi przejawia się to w drobnych niedokładnościach w systemie GPS (Global Positioning System), zaś dla zwierząt, jak pingwiny, które orientują się w terenie na podstawie pola magnetycznego Ziemi, może to oznaczać zagubienie się w wędrówce. Nie bez znaczenia jest wpływ aktywności słonecznej na klimat. Wzrost roślin jest uzależniony od cyklu słonecznego, zaś większe spadki aktywności powodują ochłodzenie się klimatu, co już miało miejsce w przeszłości. W XVII wieku z powodu 65-letniego obniżenia aktywności Słońca nastąpiło globalne obniżenie temperatury, które powodowało regularne zamarzanie Morza Bałtyckiego. Najpoważniejszy wpływ pogody kosmicznej na ludzką działalność polega na zakłóceniach na ogromną skalę w przesyle energii elektrycznej. Za najgorszą w skutkach uznaje się awarię elektroenergetyczną w Quebec w Kanadzie w dniu 13 marca 1989 roku, kiedy sześć milionów ludzi zostało pozbawionych prądu. Burze słoneczne spowodowały wówczas przepływ indukowanego prądu w transformatorach, co doprowadziło do ich rozgrzania nawet do tysięcy stopni i spalenia części elementów (już uszkodzonych w wyniku gromadzenia się efektów pogody kosmicznej). To wydarzenie spowodowało też większy nacisk na prognozowanie pogody kosmicznej. W normalnych warunkach nie istnieje możliwość wskazania przyczyn wzmożonej aktywności Słońca, ale można obserwować występowanie samego zjawiska. Ponadto, wyniki powinny pokazać wpływ jego 11-letniego cyklu aktywności. Inne poważne zakłócenia w pracy systemów elektroenergetycznych spowodowane burzami magnetycznymi miały miejsce w latach: 1957, 1958, 1968, 1970, 1972, 1974, 1979, 1982, 1983, 2000, 2003 i Zjawisko powstawania prądów indukowanych geomagnetycznie (GIC) Cząstki słoneczne przybywające na Ziemię powodują nagłe zmiany jej pola magnetycznego (pole geomagnetyczne). Te nieustalone zmiany pola geomagnetycznego wytwarzają zaindukowany potencjał powierzchni Ziemi (Earth surface potential ESP). Indukowany potencjał ESP może osiągać poziom rzędu trzech do ośmiu Volt na km i z kolei powodować przepływ prądów indukowanych geomagnetycznie (geomagneticaly induced currents GIC). Przepływy prądów (GIC) powodują nietypowe zakłócenia w funkcjonowaniu łączności, rurociągów, sygnalizacji kolejowej i w systemie elektroenergetycznym, którego uziemione punkty są od siebie oddalone. Zjawisko to w sposób uproszczony zobrazowano na rys. 5. Przedstawia on uzwojenia pierwotne dwóch transformatorów połączonych w gwiazdę z uziemionym punktem zerowym. Transformatory łączy zastępcza linia przesyłowa. Prąd GIC w przewodach zerowych transformatorów jest trzykrotnie większy od prądu GIC płynącego przewodami (również przez uzwojenia) fazowe. Różne ośrodki naukowe zajmujące się omawianymi zagadnieniami analogicznie traktują analityczne wyznaczanie spodziewanych wartości GIC. Dla przykładu poniżej zostało opisane podejście stosowane w Finlandii i w Południowej Afryce. Naukowcy wychodzą z założenia, że podczas burzy geomagnetycznej pole elektryczne na powierzchni jest indukowane zgodnie z prawem Faradaya dla indukcji, które w postaci różniczkowej można wyrazić: 68

5 Rys. 1. Koronalny Wyrzut Masy (KWM) Źrodło: EPRI Journal [8] Rys. 2. Rozszczepianie magnetosfery: burza słoneczna, która emanuje ze słońca jako KWM, może wywołać gwałtowne zakłócenia pola magnetycznego Ziemi na dużych obszarach Źrodło:

6 Tab. 1. Zależność między indeksami K oraz A Indeks K Indeks A Zmiany pola magnet.* Pogoda słoneczna nt spokojna nt zakłócona nt aktywna nt mała burza słoneczna nt znaczna burza słoneczna nt groźna burza słoneczna nt bardzo groźna burza słoneczna *) mierzony w Boulder, USA Źrodło Rys. 3. Trzygodzinowe wartości współczynnika K zarejestrowane w obserwatorium Niemegk (Poczdam) Źrodło: Rys. 4. Przykładowa prognoza SWETNET z dnia 04/08/2011 r.

7 Rys. 5. Schemat zastępczy fragmentu sieci przesyłowej, w której indukowane są GIC Rys. 6. Przebieg prądu magnesującego transformatora. (Prąd magnetyzujący w warunkach normalnych linia ciągła. Prąd podpolaryzowany składową pochodząca od GIC linia przerywana)

8 Rys. 7. Uzwojenie transformatora uszkodzone na skutek przepływu prądów GIC Źrodło: EPRI Journal [8] Rys. 8. Wpływ wartości prądu GIC na temperatury transformatora

9 . (4.1) gdzie: Δx operator rotacji [1/m], E indukowane pole elektryczne na powierzchni Ziemi [V/m], B pole magnetyczne [Tesla], δb / δt zmienność pola geomagnetycznego (pochodna cząstkowa), Δ x E jednostkowe reaktancje odpowiednio poprzeczna i wzdłużna (na fazę) linii [Ω/km]. W efekcie występowania zmiennego pola elektrycznego, różne obszary znajdą się pod różnym potencjałem elektrycznym. Jeśli dwie części systemu przesyłowego są uziemione w dwu różnych stacjach elektroenergetycznych, to przez linie łączące te stacje popłynie prąd od stacji o wyższym potencjale do stacji o potencjale niższym. Okresowość prądów GIC zmienia się w znacznym zakresie, lecz zwykle jest to rząd kilku minut. Na te przebiegi nakładają się mikropulsacje o różnej częstotliwości. Tak więc podstawowy przebieg prądu GIC, indukowanego we wspomnianych układach infrastrukturalnych, zwykle ma częstotliwość mniejszą od 0,1 Hz. W odniesieniu do częstotliwości przemysłowej 50 Hz jest to traktowane podobnie, jak występowanie składowej stałej w prądzie przepływającym przez dany element. Zatem w sieci ze skutecznie uziemionym punktem zerowym, w przewodach zerowych (np. uziemienia punktu gwiazdowego transformatora) następuje sumowanie się prądów GIC zaindukowanych w poszczególnych fazach. Wartość skuteczna zaindukowanego prądu GIC zależy od szeregu czynników, z których najistotniejszymi są: wartość indeksu K, struktura geologiczna Ziemi; przykładowo, przy tych samych fluktuacjach pola geomagnetycznego większy potencjał ESP będzie indukowany w terenie skalistym o dużej rezystywności, niż dla kontrastu w terenie bagiennym o niskiej rezystywności, długość i parametry linii łączącej transformatory, parametry zastępcze transformatora. Obserwatoria magnetyczne mierzą składowe południkowe i równoleżnikowe indukcji poziomej i wyznaczają powierzchniowe pole elektryczne na podstawie powyższej zależności 4.1. Z kolei pole elektryczne może być określone na podstawie poniższej zależności [5]: gdzie: μ 0 przenikalność magnetyczna w wolnej przestrzeni, δδ przewodność ziemi, Δ krok próbkowania, n numer kolejnej próbki, oraz (4.2) (4.3) przy czym b n = B n B n-1, oraz B n to składowe geomagnetyczne dla czasu t n. Kolejnym krokiem w analizie jest obliczenie spodziewanych wartości prądów GIC na podstawie wartości zaindukowanego pola elektrycznego na powierzchni. Zakładając, że pole elektryczne jest przestrzennie stałe w danym regionie (zaindukowane przez płaską falę w jonosferze i w regionie o jednakowej przewodności gruntu), GIC może być wyznaczone z zależności [5]: (4.4) gdzie: GIC prąd indukowany geomagnetycznie [A], a i b współczynniki uzyskane poprzez redukcję topologii SEE, E x składowa południkowa potencjału powierzchni Ziemi, E y składowa równoleżnikowa potencjału powierzchni Ziemi. Z kolei badania prowadzone przez naukowców japońskich dotyczą także sprawdzenia, jakie korelacje zachodzą między zmianami pola geomagnetycznego (wywołanymi KWM) a GIC [7]. Badano zmiany GIC podczas intensywnych burz kosmicznych (między grudniem 2005 r. a grudniem 2007 r.) oraz równoczesne zmiany geomagnetyczne składowych ortogonalnych pola magnetycznego; południkowych Bx (północ południe) i równoleżnikowych By (wschód zachód) i składową pionową Bz, oraz pochodne w czasie dbx/dt, dby/dt i dbz/dt. W wyniku badań uzyskano następujące współczynniki korelacji: dla Bx, dla By i dla Bz, oraz odpowiednio dla dbx/dt, dla dby/dt i dla dbz/dt. Najwyższe korelacje są nr 3 (9)

10 uzyskiwane dla składowej równoleżnikowej By i prostopadłej Bz. Do podobnego wniosku doszli naukowcy badający zjawisko w innych regionach świata Wpływ GIC na transformatory Podstawowym problemem, stwarzanym przez GIC, jest ich wpływ na transformatory elektroenergetyczne dużej mocy. W normalnych warunkach transformatory stanowią efektywne urządzenia umożliwiające transformację napięcia z danego poziomu na inne poziomy. Wieloletnie doświadczenia w konstrukcji urządzeń doprowadziły do tak efektywnych rozwiązań, że wystarczy zaledwie kilka amperów prądu wzbudzenia AC, aby wzbudzić strumień zapewniający transformację napięć. Prąd GIC płynący przez transformator (rys. 5) ma charakter składowej stałej. W przewodzie zerowym transformatora prądy te sumują się, dając wartość trzykrotnie większą od fazowej. Składowa pochodząca od GIC podpolaryzowuje prąd magnetyzujący i, jeśli w danym półokresie składowa zmienna ma ten sam kierunek, to suma prądów powoduje nasycenie się rdzenia. W sytuacji występowania GIC dla samego transformatora, zachodzą trzy główne zagrożenia: 1. zwiększony pobór mocy biernej, 2. zwiększony poziom harmonicznych parzystych i nieparzystych generowanych w półokresowym nasyceniu, 3. prawdopodobieństwo przegrzania transformatora powodowane głównie występowaniem strumienia rozproszenia. Strumień magnetyczny zostaje rozproszony; zamyka się przez olej, powietrze, kadź transformatora. Transformator na skutek prądów wirowych ulega przegrzaniu i jeśli nie zostanie w porę wyłączony może ulec uszkodzeniu. Następuje wzrost poboru mocy biernej przez transformator. Harmoniczne generowane przez transformator przepływają liniami przesyłowymi i mogą wywołać błędne działanie zabezpieczeń. Zbędne działania zabezpieczeń powodują wyłączenie elementów sieciowych, co z kolei zmniejsza moc zwarcia w danym węźle. Przy równoczesnym wzroście poboru mocy biernej w węzłach może się to przyczynić do utraty stabilności napięciowej i w konsekwencji do rozleglej awarii systemowej. Właśnie taki przebieg miała awaria w Kanadzie w 1989 roku. Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Zmianom wartości GIC towarzyszą proporcjonalne zmiany temperatury transformatora opóźnione o bezwładność cieplną kadzi. Ilustrację stanowią wyniki badań przeprowadzonych przez firmę Metatech [14] na zlecenie FERC. Jak wynika z wykresów przedstawionych na rys. 8, zachodzi silna korelacja pomiędzy amplitudą prądu GIC a wzrostem temperatury kadzi transformatora. Równocześnie widać, że temperatura oleju praktycznie nie ulega zmianom. Podczas występowania silnych burz słonecznych w elektroenergetykach światowych zostały odnotowane następujące problemy: niezwykły hałas i przegrzewanie się transformatorów, kołysania mocy w systemie elektroenergetycznym, zarówno czynnej, jak i biernej, wzrost wartości prądów w przewodach zerowych transformatorów, zmiany częstotliwości sieci, wyłączanie się baterii kondensatorów związane z pojawieniem się dużych prądów doziemnych, wzrost poziomu harmonicznych w prądach, wahliwość regulatorów zaczepów transformatorów, wahania napięć, problemy z poprawną pracą systemów łączności, działanie rejestratorów zakłóceń, zarówno zbędne, jak i brakujące działania zabezpieczeń, pobudzenie/działanie zabezpieczeń reagujących na składowe przeciwne. W wielu ośrodkach są prowadzone analizy wpływu różnych parametrów na działanie urządzeń elektroenergetycznych w warunkach wystąpienia prądów GIC. Jednymi z ciekawszych wyników są analizy wpływu prądu obciążenia na strumień rozproszenia, które prowadzą do następujących wniosków [15]: Rozkład strumienia rozproszenia transformatora przy występowaniu GIC jest bezpośrednio związany z amplitudą prądu obciążenia oraz współczynnikiem mocy (tgφ) tego obciążenia. Współczynnik mocy obciążenia transformatora ma duży wpływ na strumień rozproszenia przenikający przez kadź i bocznik magnetyczny. Przy występowaniu GIC występuje zależność, że im większy jest współczynnik mocy, tym większa jest szczytowa wartość strumienia rozproszenia przenikająca kadź i bocznik magnetyczny transformatora. 74

11 GIC Linia przesyłowa Uzwojenie NN Uzwojenie WN Rezystor tłumiący GIC GIC Powierzchnia ziemi Indukowane pole elektryczne Rys. 9. Zmniejszenie wpływu prądów indukowanych przez zastosowanie rezystora tłumiącego w przewodzie zerowym t-fo Rys. 10. Porównanie wpływu rezystorów w przewodzie zerowym transformatora na wartości GIC w warunkach występowania pól geoelektrycznych (na osi odciętej podano liczbę t-fo)

12 Rys. 11. Porównanie wpływu wartości rezystancji rezystorów zainstalowanych w przewodzie zerowym transformatora na [%] redukcję prądów GIC w funkcji długości linii łączącej transformatory Źrodło: WEC GIC Linia przesyłowa Uzwojenie NN Uzwojenie WN Kondensator blokujący przepływ GIC GIC Indukowane pole elektryczne Powierzchnia ziemi Rys. 12. Redukcja wpływu prądów indukowanych przez zastosowanie kondensatora blokującego przepływ składowej stałej w przewodzie zerowym t-fo

13 Amplituda prądu obciążenia transformatora ma znaczny wpływ na strumień rozproszenia przenikający kadź i bocznik magnetyczny. Przy dużych wartościach prądu GIC, im większa jest amplituda prądu obciążenia, tym mniejsza jest wartość szczytowa strumienia rozproszenia przenikającego przez kadź i bocznik magnetyczny. Współczynnik mocy transformatora i amplituda prądu obciążenia mają znaczny wpływ na straty w kadzi transformatora powodowane występowaniem GIC. Jeśli prądy GIC przybierają duże wartości, to straty wzrastają wraz ze wzrostem współczynnika mocy i zmniejszaniem prądu obciążenia, natomiast spadają ze zmniejszaniem się współczynnika mocy i wzrostem prądu obciążenia. Prąd w uzwojeniu transformatora ma bezpośredni wpływ na strumień rozproszenia przenikający ściany kadzi transformatora sąsiadujące z uzwojeniem i bocznikiem magnetycznym, natomiast ma mniejszy bezpośredni wpływ na strumień rozproszenia przenikający górną i dolną część kadzi. Strumień magnetyczny przenikający górną i dolną część kadzi jest zależny od gęstości strumienia magnetycznego w rdzeniu. Jeśli rdzeń się nasyca, to strumień rozproszenia wywołany przez prąd uzwojenia transformatora zwiększa się i może to powodować koncentrację strumienia magnetycznego w rdzeniu, a w efekcie wzrost strumienia rozproszenia w górnej i dolnej części kadzi transformatora Środki zaradcze przeciwko wpływowi GIC Już po pierwszych awariach w SEE spowodowanych burzami słonecznymi (Kanada 1989 r.), a w efekcie występowaniem prądów GIC o znacznych wartościach, zostały podjęte badania nad praktycznymi środkami zaradczymi. Najprostszym środkiem zaradczym jest zastosowanie rezystora tłumiącego ten prąd, zainstalowanego w przewodach zerowych transformatorów. Takie rozwiązanie ilustruje rys. 9. Przedstawia on uproszczony schemat dwóch transformatorów o uzwojeniach pierwotnych połączonych w gwiazdę z uziemionym punktem zerowym, połączonych zastępczą linią przesyłową. Uzwojenia wtórne transformatorów są połączone w trójkąt. Przykładowe wyniki badań skuteczności tłumienia przez rezystor zastosowany w przewodzie zerowym transformatora pokazuje rys. 10, ilustrujący wyniki uzyskane przez Hydro Quebec. Skuteczność tłumienia prądów GIC przez rezystory zainstalowane w przewodzie zerowym t-fo zostały zbadane w USA przez WEC. Wyniki badań zostały przedstawione na rys. 11. Jak wynika z przedstawionych wykresów, wpływ rezystora zastosowanego w przewodzie zerowym transformatora na tłumienie wartości prądów GIC wykazuje skuteczność dopiero przy R > 5. Dla przeciętnych długości krajowych linii 400 kv mieszczących się w granicach km, przy wartości rezystancji R = 5 Ω prąd GIC zostanie stłumiony o ok. 15%. Znacznie lepszy efekt uzyskuje się dla rezystancji R = 7,5 Ω, bo przy tych długościach linii prąd GIC zostanie stłumiony o ok. 25%. Należy jednak pamiętać, że zastosowanie takich rezystancji powoduje zmianę skuteczności uziemienia transformatora, a w konsekwencji współczynnika skuteczności uziemienia danej sieci. Innym rozwiązaniem, w mniejszym stopniu wpływającym na współczynnik uziemienia sieci, jest instalowanie w przewodzie zerowym pojemności o wartości nie wpływającej na parametry eksploatacyjne, a blokującej przepływ prądu GIC, który ma charakter składowej stałej. Choć zastosowanie pojemności w przewodzie zerowym jest środkiem skuteczniejszym od rezystorów w przypadku występowania GIC, to należy mieć na uwadze koszty takiego elementu, który jest stosowany w sieci NN o napięciu 400 kv i wyższym. Taki kondensator jest bardzo drogi, a jego niezawodność jest niższa niż rezystora. Równocześnie przy wystąpieniu zwarć doziemnych ulega zmianie pętla zwarciowa. W obwód skutecznie uziemiony o jednoznacznie określonej impedancji dla składowej zerowej zostaje wtrącona impedancja pojemnościowa. Skutkuje to zarówno zmianą wartości składowej zerowej prądu zwarcia, jak i powstawaniem dodatkowych stanów nieustalonych w układzie RLC. Zastosowanie urządzeń blokujących było przedmiotem badań w Kanadzie i USA już od wczesnych lat [21]. Jednym z rozwiązań, które usprawnia układ z zastosowaniem pojemności, jest układ zrealizowany zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 13. Przy zastosowaniu powyżej przedstawionego układu, zarówno w warunkach normalnej pracy sieci, jak i przy występowaniu GIC, wyłącznik bocznikujący jest otwarty. W tych warunkach zarówno prądy niezrównoważenia, jak i prądy harmoniczne porządku 3n, przepływają przez pojemność blokującą C, która równocześnie blokuje przepływ prądów GIC. W przypadku wystąpienia w sieci zwarcia doziemnego, którego wartość jest niewspółmierna z prądami GIC (w tej sytuacji prąd zwarcia zawiera składową zerową), szybki wyłącznik bocznikujący nr 3 (9)

14 zwiera pojemność blokującą, umożliwiając bezpośredni przepływ prądu zwarcia do ziemi. Powyżej rozpatrywane były przypadki przepływu prądu GIC przez transformatory z uzwojeniem pierwotnym połączonym w gwiazdę. Takimi transformatorami przyłączonymi do napięcia 400 kv są głównie transformatory blokowe i sieciowe 400/110 kv. W Krajowej Sieci Przesyłowej większość elementów służących do transformacji między napięciami 400 kv a 220 kv to autotransformatory. W tych przypadkach przepływ prądów GIC jest nieco odmienny, co ilustruje schemat poglądowy na rys. 14. Przedstawiono na nim schemat zastępczy autotransformatora z załączonym w przewodzie zerowym kondensatorem blokującym przepływ prądu GIC. Jak widać, mimo blokowania kondensatorem zainstalowanym w przewodzie zerowym, prądy GIC płyną uzwojeniami szeregowymi i głównymi. Prąd zaindukowany w sieci 400 kv przepływa do sieci o niższym napięciu (np. 220 kv ) do punktu zerowego transformatora o uzwojeniach pierwotnych połączonych w gwiazdę. W przypadku występowania w sieci 400 kv autotransformatorów wymusza to też konieczność instalowania elementów blokujących w sieci o niższym napięciu (220 kv) Wpływ GIC na działanie zabezpieczeń Jak wspomniano, przepływ prądów GIC może spowodować zbędne i brakujące działania zabezpieczeń np.: Zabezpieczenia kompensatorów statycznych (np. SVC), baterii kondensatorów, dławików, linii mogą pomylić prądy harmoniczne o relatywnie dużych amplitudach, wytwarzane przez nasycone transformatory (i przekładniki napięciowe indukcyjne) z zakłóceniami lub przeciążeniem. Mogą wystąpić działania brakujące zabezpieczeń. Np. sygnał wyjściowy z przekładnika prądowego zabezpieczenia różnicowego transformatora może być zakłócony przez GIC w taki sposób, że zabezpieczenie nie zadziała w wyniku zwarcia. Zabezpieczenia mogą działać wolniej z powodu obecności w przekładniku prądowym magnetyzmu szczątkowego wywołanego przez GIC. Zaindukowanie się GIC w przekładnikach napięciowych może spowodować takie podpolaryzowanie napięcia mierzonego, które wywoła błędne zadziałanie zabezpieczeń nadnapięciowych, a w efekcie kaskadowe wyłączenia linii i generatorów. Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia W zależności od skali i szybkości przebiegu zjawisk, wymienione nieprawidłowości w działaniu zabezpieczeń mogą w skrajnym przypadku prowadzić do awarii ogólnosystemowej. Stąd zachodzi potrzeba badań i analiz związanych z prądami GIC generowanymi przez burze magnetyczne Badanie wpływu GIC w obszarach o średniej szerokości geograficznej W literaturze fachowej od lat coraz więcej miejsca poświęca się zagadnieniom związanym z wpływem GIC na infrastrukturę, metodom badania, symulacji, prognozowania i środkom zaradczym. W tych analizach są proponowane następujące działania podstawowe: pomiar zmian pola magnetycznego Ziemi i modelowanie wpływu na sieć przesyłową, pomiar prądów płynących w uziemieniach punktów zerowych podczas zaburzeń magnetycznych, monitorowanie stanu transformatorów oraz analiza zakłóceń i uszkodzeń transformatorów celem ustalenia korelacji pomiędzy uszkodzeniami a zdarzeniami GIC. Teoretyczne obliczanie GIC w sieci przesyłowej jest oparte przeważnie na metodach opisanych przez Lethinene oraz Pirjola i może być podzielone na dwie części: obliczenia geofizyczne potencjału powierzchni Ziemi (ESP) przy zastosowaniu równań Maxwella, obliczenia sieciowe, obliczenia GIC wytwarzanych przez ESP dla różnych węzłów sieci przy zastosowaniu praw Ohma i Kirchhoffa oraz teorii Thevenina. We wszystkich krajach europejskich, gdzie istnieją obawy, że burze słoneczne mogą wywołać prądy GIC o znacznych wartościach, są prowadzone badania wpływu GIC i prognozowanie ich wartości. Rys. 15 przedstawia przykładowy zrzut ekranu programu do takiego prognozowania używany w elektroenergetyce szwedzkiej. W dniach 8-9 listopada 2004 r. w południowej Szwecji podczas burzy słonecznej został zarejestrowany prąd GIC o wartości ok. 100 A. System prognostyczny powstał przy współpracy szwedzkich elektroenergetyk (ELFORSK, EON (Sydkraft) i Svenska Kraftnat) ze Swedish Institute of Space Physics (IRF) i z Finnish Meteorological Institute (FMI). Wykazano, że 10-minutowe standardowe odchylenia GIC mogą być obliczane na podstawie modelu liniowego z korelacją 0,926 ±0,

15 I GL I GS I GS IGW I GW IGL I GW Moduł pojemnościowy blokowania GIC 3I GW I GL I GS Rys. 13. Redukcja wpływu prądów indukowanych przez zastosowanie pojemności w przewodzie zerowym t-fo oraz bypassu blokującego pojemność w warunkach normalnych pracy, gdy nie występują GIC Rys. 14. Przepływ prądów GIC przez autotransformator z zastosowanym w przewodzie zerowym kondensatorem blokującym Rys. 15. Prognoza i rzeczywiste wartości prądów GIC w dniach 8-9 listopada 2004

16 Rys. 16. Zakłócenia pola magnetycznego zarejestrowane w obserwatoriach na Helu i w Belsku w dniu 20/11/2003 r. Rys. 17. Prognoza cyklu wyładowań słonecznych podana przez NASA. Źrodło:

17 5. Zagrożenia burzami słonecznymi w Krajowym Systemie Przesyłowym (KSP) Na pytanie polskiego europosła Adama Gierka z września 2010 r.: Czy KE ( ) uwzględnia w swoich katastroficznych prognozach skutki ewentualnego wystąpienia efektu Carringtona? Jeśli tak, to w jaki sposób zabezpiecza się w UE instalacje sieci elektrycznej oraz satelity i inne instalacje telekomunikacyjne przed zniszczeniem oraz gwałtownymi zakłóceniami funkcjonowania?, komisarz Máire Geoghegan-Quinn w imieniu Komisji odpowiedziała: ( ) Komisja podjęła następujące działania: 1. Lepsze monitorowanie pogody kosmicznej jest jednym z celów określonych w projekcie dotyczącym informacji na temat sytuacji w przestrzeni kosmicznej (Space Situation Awareness SSA), w który Komisja jest zaangażowana na równi z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA). 2. W ramach siódmego programu ramowego dotyczącego badań i rozwoju technologicznego (FP7, ) trwają lub są planowane szczegółowe projekty badawcze. W ramach inicjatywy przeznaczono 22 mln EUR na działania w ramach tematu wrażliwość potencjału kosmicznego obejmującego badania nad pogodą kosmiczną oraz nad unikaniem zderzeń na orbicie. ( ) Ochrona infrastruktury naziemnej takiej jak instalacje sieci elektrycznych także została przygotowana. Jest to dziedzina współpracy międzynarodowej i większość finansowanych projektów przeprowadzana jest we współpracy z ważnymi instytucjami z USA, Rosji, Ukrainy oraz kilku innych państw spoza Unii. 3. W ramach projektu Commercial Satellites Critical Infrastructure Protection współprowadzonego wraz z USA Komisja zorganizowała w 2010 roku warsztat we Wspólnym Centrum Badawczym, podczas którego zajmowano się m. in. specyficznym ryzykiem wynikającym z aktywności słonecznej. 4. Dyrektywa Rady 2008/114/WE z dnia 8 grudnia 2008 r. w sprawie rozpoznawania i wyznaczania europejskiej infrastruktury krytycznej oraz oceny potrzeb w zakresie poprawy jej ochrony odnosi się do sektorów energetyki i transportu, w tym do sieci elektrycznych i rurociągów. Komisja współpracuje z europejską siecią operatorów przesyłowych energii elektrycznej (ENTSO-E) przy wdrażaniu środków do poprawy bezpieczeństwa zasobów oraz poprawy spójności działania sieci w potencjalnie niszczących warunkach. Ponadto grupa robocza ENTSO-E (Working Group for Critical Systems Protection) prowadzi analizę wyjaśniającą, na ile burze magnetyczne pośród innych niebezpieczeństw powinny być brane pod uwagę w kontekście projektowania i działania systemów przesyłowych. 5. Brukselski oddział regionalny International Space Environment Service (ISES), ESA Noordwijk oraz CNES-CLS, adres: -for-science-and-the-environment.php, udostępniają informacje dotyczące aktywności Słońca potencjalnie zagrożonym operatorom infrastruktury. Jak dotychczas nie są prowadzone na szerszą skalę badania wpływu burz słonecznych na Krajowy System Elektroenergetyczny. Z badań prowadzonych w Europie przez państwa skandynawskie i Wielką Brytanię wynika, iż do naszej szerokości geograficznej nie docierają znaczne zakłócenia pola magnetycznego. Krajowe obserwatoria działają w programach ogólnoświatowych badań geomagnetycznych i dysponują pewnymi wynikami, czego przykładem są poniższe rejestracje z 20/11/2003 r., kiedy miała miejsce jedna z groźniejszych burz słonecznych (rys.16). Dysponując powyższymi informacjami i archiwalnymi rejestracjami maksymalnych wyrzutów KWM dostępnymi z satelity SOHO (NASA) oraz dostępnymi w europejskim programie SWENET, autorzy niniejszej publikacji przeprowadzili analizę korelacji między zanotowanymi burzami słonecznymi a zdarzeniami w KSP. Analizie poddano dni, w których zanotowano najwyższe w ciągu ostatnich 30 lat (od 1980 do 2011 r.) wartości indeksu K. Na podstawie danych dostępnych w archiwach zakłóceń sieciowych PSE Operator sprawdzono, jakie zakłócenia w pracy KSP i jej elementów zaszły w tych dniach i w paru następnych. W tak wyznaczonych datach nie miały miejsca żadne niewyjaśnione zakłócenia, ale też nie było żadnych wyjaśnionych z udziałem transformatorów. Może to świadczyć jedynie o tym, że jeśli prądy GIC występują w KSP w warunkach burz magnetycznych, to ich wartości i wpływ są pomijalne. nr 3 (9)

18 Na pytanie, czy jest uzasadnione straszenie społeczeństw Europy i Polski klęską, która nas czeka na przełomie lat 2012/2013 w związku z prognozowanymi silnymi burzami słonecznymi, odpowiedzią może być prognoza wykonana przez NASA i przedstawiona na rys. 17. Bieżąca prognoza (06/06/2011) wyładowań słonecznych wykonana przez NASA (rys. 17) wskazuje na spodziewane wystąpienie maksimum cyklu w lipcu 2013 r. Przewidywany rozmiar maksymalnych wyładowań słonecznych sugeruje, że będzie to najsłabszy cykl w ciągu ostatnich 100 lat. Jeśli zaistnieje znaczne prawdopodobieństwo wystąpienia burz magnetycznych w Polsce, to autorzy proponują podjąć następujące działania: Określenie regionów w KSE najbardziej narażonych na występowanie GIC. Przeprowadzenie obliczeń geofizycznych potencjału powierzchni Ziemi (ESP) w uprzednio określonych regionach KSP przy wystąpieniu burz magnetycznych. Zainstalowanie w wybranych lokalizacjach układów rejestracyjno-pomiarowych do rejestracji GIC. Opracowanie modeli i przeprowadzenie obliczeń oraz badań symulacyjnych wpływu GIC w wybranych fragmentach sieci. Zainstalowanie układów rejestracyjno-pomiarowych na wybranych transformatorach celem rejestrowania GIC oraz skorelowania wyników pomiarów z pomiarami geomagnetycznymi. Przeprowadzenie analizy wpływu GIC na działanie układów automatyki zabezpieczeń oraz układów sterowania i regulacji. Zaproponowanie optymalnych środków zaradczych w odniesieniu do obwodów pierwotnych i obwodów wtórnych. W miarę potrzeb zainstalowanie układu prognozowania występowania GIC pracującego w czasie rzeczywistym. 6. Wnioski Od pierwszego ostrzeżenia o burzy słonecznej do wystąpienia GIC jest czas do dwóch dni, aby przedsięwziąć ewentualne środki zaradcze. 1. W krajach, w których występują zagrożenia prądami GIC, są stosowane bezpośrednie techniczne środki zaradcze eliminujące lub znacznie ograniczające ich destruktywny wpływ na systemy elektroenergetyczne. Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia 2. Opanowane są metody analitycznego wyznaczania prądów GIC i badań symulacyjnych. 3. W krajach zagrożonych występowaniem prądów GIC zainstalowane są i eksploatowane systemy prognozowania GIC. 4. Straszenie spodziewanymi w związku z 11-letnim cyklem katastrofalnymi w skutkach burzami słonecznymi, przewidywanymi na lata , w świetle prognoz ośrodków badawczych (w tym NASA) wydaje się bezpodstawne. 5. Jak dotychczas nie stwierdzono wpływu burz słonecznych występujących w latach na Krajowy System Elektroenergetyczny. Literatura [1] A. Klimpel, W. Lubicki Infrastruktury krytyczne w elektroenergetyce, Śląskie Wiadomości Elektryczne, nr 5/2009. [2] R. Pirjola, K. Kauristie, H. Lappalainen, A. Viljanen, and A. Pulkkinen, Space weather risk. Space Weather, Vol. 3, Issue 2, S02A02, February [3] A. Pulkkinen, Geomagnetic induction during highly disturbed space weather conditions: Studies of ground effect. Ph. D. thesis, University of Helsinki, [4] R. Pirjola, Effects of Space Weather on high-latitude ground systems. Advances in Space Research, vol. 36, issue 12, pp , [5] A. Viljanen, R. Pirjola, Statistics on geo-magnetically-induced currents in the Finnish 400 kv power system based on recordings of geomagnetic variations. Journal of Geomagnetism and Geoelectricity, Vol. 41, pp [6] J. Koen, C. T. Gaunt, Geomagnetically induced currents at mid-latitudes. International Union of Radio Science (URSI) General Assembly, Maastricht. August [7] S. Watari i inni, Measurements of geomagnetically induced current in a power grid in Hokkaido, Japan SPACE WEATHER, VOL. 7, S03002, 11 PP., [8] D. Boutacoff, Preparing for Solar Max EPRI Journal, Spring [9] Allan John McKay Geoelectric Fields and Geomagnetically Induced Currents in the United Kingdom, A thesis submitted for the degree of Doctor of Philosophy to the University of Edinburgh, [10] J. Koen, C.T. Gaunt, Disturbances in the southern african power network due to geomagnetically induced currents, CIGRE Sessions 2002, [11] I. A. Erinmez i inni, Application of modelling techniques to assess geomagnetically induced current risks on the NGC transmission system, CIGRE Paper , Session

19 [12] J. Povh, W. Schultz, Analysis of Overvoltages caused by Transformer Magnetizing Inrush Current IEEE PAS-97, No.4, Jul/Aug 78. pp [13] J. G. Kappenman, Great geomagnetic storms and extreme impulsive geomagnetic field disturbance events - an analysis of observational evidence including the great storm of May 1921, Advances in Space Research, 38(2), , [14] J. G. Kappenman, Geomagnetic Disturbances and Impacts upon Power System Operation, Metatech Corporation, [15] Bing Zhang i inni, Effect of load current on leakage flux of transformer with geomagnetically induced current, Euro. Trans. Electr. Power 2011; 21: [16] H. Lundstedt i inni, Real-Time Forecast Service for Geomagnetically Induced Currents, ESA/ESTEC Contract Number 16953/02/NL/LvH, June 14, 2007 [17] J. G. Kappenman, Low-Frequency Protection Concepts for the Electric Power Grid: Geomagnetically Induced Current (GIC) and E3 HEMP Mitigation, FERC, Metatech Corporation, January [18] I. A. Erinmez, i inni Application of Modelling Techniques to assess geomagnetically induced current risks on the NGC transmission system, Cigre Sessions 2002, [19] M. A Wik i inni, Calculation of Geomagnetically Induced Currents in the 400 kv Power System in Southern Sweden, Space Weather, [20] T. A. Tjimbandi, Geomagnetically induced currents in South Africa. BSc(Eng) thesis, University of Cape Town, Mgr inż. Adam Klimpel, absolwent Politechniki Śląskiej, specjalność automatyzacja systemów elektroenergetycznych. Pracował naukowo w Instytucie Energetyki oraz wykładał w Katedrze Zabezpieczeń Politechniki Warszawskiej. Prokurent doradca Zarządu w EPC SA, obecnie Ekspert w PSE Operator Autor szeregu publikacji, opracowań i patentów w zakresie elektroenergetyki, współtwórca zabezpieczeń statycznych typu RTX 35 i ZAZ. Mgr inż. Krzysztof Lipko, absolwent Politechniki Warszawskiej, wydziału elektrycznego ze specjalnością systemy i układy elektroenergetyczne. Zajmuje się m.in. problematyką prognozowania rozwoju systemów elektroenergetycznych, zagadnieniami współpracy systemów elektroenergetycznych, zarządzaniem procesami w elektroenergetyce, niezawodnością pracy Krajowego Systemu Elektroenergetycznego. Dyrektor Pionu Bezpieczeństwa Pracy Systemu w PSE Operator SA. Przewodniczący Centralnego Kolegium Sekcji Energetyki SEP. Naprawa linii 220 kv Włocławek Azoty Pątnów za pomocą oplotowych złączek mostkujących BELOS-PLP PREFORMED TM Splice Shunt Tadeusz Szczepański Jan Gramowski PSE-Północ S.A. 83