Развитие магнитных наблюдений на территории Горного Алтая и их использование для оценки влияния геоиндуцированных токов на энергосистему Республики Алтай

Объект исследования: геомагнитные вариации и влияние геомагнитно-индуцированных токов на энергосистему Республики Алтай Цель работы: Исследование геомагнитно-индуцированных токов в энергосистеме Республики Алтай Предмет исследования: оценка влияния геомагнитно-индуцированных токов на энергосистему Республики Алтай Методы или методология проведения работы: Автоматизированные измерения геомагнитных вариаций, токов в заземлении и амплитуды чётных гармоник в электрических сетях Республики Алтай, корреляционно-регрессионный анализ, спектральный анализ данных, математическое моделирование Основные результаты работы: 1. Разработана и изготовлена система мониторинга амплитуд четных гармоник тока в электрических сетях на основе индукционного датчика с частотой регистрации 1 кГц и отношением сигнал/шум 63 дБ. Организован мониторинг амплитуд гармоник тока на подстанции «Ининская» с 28.07.2023 г. Разработано программное обеспечение для обработки данных о динамике амплитуд гармоник. 2. Обнаружено повышение коэффициента корреляции между логарифмом скорости изменения компонент геомагнитного поля по данным магнитной станции «Байгазан» и логарифмом амплитуды четных гармоник на подстанции «Ининская». 3. Разработан и изготовлен цифровой измерительный комплекс для измерения токов в заземлении нейтрали трансформатора на основе токовых клещей с частотой регистрации 100 Гц. Комплекс установлен на заземлении силового трансформатора подстанции «Ининская» 4 сентября 2023 г. В течение двух месяцев осуществлялся мониторинг токов. Обнаружено маскирующее по отношение ГИТ влияние токов неясной природы, причины генерации которых требуют дополнительного исследования. 4. Разработана программа для расчёта геоэлектрического поля, индуцированных им напряжений и ГИТ в ЛЭП энергосистемы Республики Алтай и точках заземления по данным магнитной станции «Байгазан». Проведено моделирование геоэлектрического поля во время геомагнитной бури 5 августа 2023 г., рассчитана динамика напряжения на между точками заземления ЛЭП и геомагнитно-индуцированных токов через заземленные нейтрали силовых трансформаторов. Показано, что расчётная величина ГИТ коррелирует с амплитудой чётных гармоник в магнитном поле силового трансформатора во время магнитной бури. 5. Методом моделирования геоэлектрических полей и ГИТ во время наиболее сильных бурь по записям магнитной станции «Байгазан» оценены предельные величины ГИТ (до 0.8 А при скорости изменения поля до 220 нТл/мин при Kp=8) 6. Разработано программное обеспечение для первичной обработки данных кварцевого магнитометра (поиск пропусков, автоматизированная калибровка, двухпороговая очистка от выбросов, построение графиков) и расчёта секундных средних. За 2016-2020 гг. произведена очистка данных кварцевого вариометра от выбросов, калибровка и расчёт секундных средних. 7. Разработана программа для оценки активности длиннопериодных микропульсаций Pc5/Pi3. Для облегчения выделение пульсаций в данных кварцевого вариометра производится численное дифференцирование его данных, а в качестве величины активности пульсаций используется интеграл спектральной плотности временных производных компонент геомагнитного поля в полосе частот 1.7 – 5.6 мГц. Для снижения погрешности расчёта временных производных, их оценивание производится по скользящей сетке с шагом 10 с. Численное интегрирование спектра производится по правилу 3/8. Показано, что активность пульсаций испытывает сильные изменения во время геомагнитных бурь (до 20 дБ). Отмечены резкие возрастания активности пульсаций во время внезапных начал магнитных бурь. 8. Проведен расчет активности пульсаций за 2011-13 гг (годы активного Солнца) и 2018 г. (минимум солнечной активности). Попутно рассчитаны минутные средние значения скорости изменения магнитного поля на Алтае и получены распределения этого параметра за указанные годы. Произведены оценки вероятности достижения пороговых величин 10, 20, 30 нТл/мин. 9. Сделана оценка коэффициента подмагничивания сердечников силовых трансформаторов на линиях 110 кВ в южной части Республики Алтай. Показано, что трансформатор на ПС «Ининская» является наиболее уязвимым к действию ГИТ. Предварительные оценки показывают, что при сильной магнитной буре возможно его аварийное отключение. Рекомендуется изменить схему заземления системы энергоснабжения Республики Алтай.