2019年春節檔
被業界稱為中國硬科幻電影
開山之作的《流浪地球》徹底火了！
《流浪地球》是由小說改編的同名電影，隨著電影的火爆，作家劉慈欣早前的一段採訪也被網友翻出。
他稱：像電力系統這種工作，必須按時去上班，堅守崗位。在堅守崗位的時候，就可以在那裡寫作了。相當大一部分寫作時間都是在這個崗位上完成的。因為在崗位上寫作，有一種佔便宜的感覺。
流浪地球劇照
《流浪地球》電影編年史包括了發生在電影時間（2075年）前一百年內的大事件。在《流浪地球》描述的龐大世界觀中有一件事故成功了吸引了大家的眼球，在電影時間（2075年）50年之前（2026年）發生的一次全球電力事故！2026年6月 第25太陽週期日冕拋射風暴襲擊地球。超過G5等級的太陽風暴摧毀了40%的民用輸變電線路以及通信設施，使50%以上的民用電子儀器被毀！這場重大災難引發了地球上的人類開始啟動“流浪地球”項目的肇因。
什麼是太陽風暴？
首先來看個例子：1859年9月，費城和波士頓的電報操作員驚奇的發現，平時需要電池供電才能工作的電報線路，居然在斷開電池後也能工作。130年後的3月13日，同一種的神秘電流摧毀了加拿大魁北克省的高壓輸電網絡。600萬當地居民喪失了供電，度過了寒冷而黑暗的9個小時，造成了高達數千萬美元的經濟損失。現在，我們已經越來越清楚地認識到，這種神秘電流來源於地球磁場的猛烈顫抖，背後元兇竟是太空中的太陽風暴。
太陽風暴是指太陽上的劇烈爆發活動及其在日地空間引發的一系列強烈擾動。太陽爆發活動是太陽大氣中發生的持續時間短暫、規模巨大的能量釋放現象，主要通過增強的電磁輻射、高能帶電粒子流和等離子體雲等三種形式釋放。太陽爆發活動噴射的物質和能量到達近地空間後，可引起地球磁層、電離層、中高層大氣等地球空間環境強烈擾動，從而影響人類活動。
太陽風磁場與地球磁場方向相同時，地球磁場能有效的抵擋太陽風的入侵。但在二者方向相反時，則會產生磁場重聯，地球磁場則會被一層一層的的剝開。原來連接地球南、北磁極的磁力線被切斷，並和太陽風中的磁力線相連。此時，一部分太陽風粒子就可以順著新形成的磁力線到達南北極，形成絢爛的極光。同時，在太陽風流的帶動下，新形成的磁力線被輸送到地球尾部，並在那裡重新成為地球磁層的一部分。這個過程，是地球磁場在較短時間內發生變化的主要原因。在太陽風比較平靜時，這個過程不會在短時間內連續發生，因此地磁場變化也相對較小。然而，當太陽風暴發生時，大量的高速等離子體攜帶著磁場噴發出來。在它吹襲地球的時間裡，地球磁場被剝離和輸送的過程持續進行，地磁場也會發生劇烈的變化。
太陽風
法拉第電磁感應定律告訴我們，變化的磁場能產生電場，而畢奧-薩伐爾定律表明，變化的電場又能產生電流。磁暴時，劇烈變化的地磁場會在高空中產生電流。這些電流充當了磁場變化“二傳手”的角色，再感應出變化磁場，在地面、長距離高壓輸電線、變壓器接地點組成的迴路中產生電流。這便是地磁感應電流（GeomagneticallyInduced Current，簡稱 GIC）的由來。在大磁暴時，輸電網絡中產生的GIC幾十到幾百安培。
GIC如何影響輸電網絡
在郊外常能看到架設在鐵塔上的高壓輸電線。它們是電能的“高速公路”，將電能長距離輸送。為了減少輸電中因為導線發熱而造成的損失，長距離輸電一般採用200-700kV（千伏特）的高電壓以降低電流，同時儘量減少輸電線的電阻。然而，這些措施卻為GIC危害電網運行創造了有利條件。GIC不能被導線的電阻耗散掉，可以直接攻擊電網中最薄弱的環節：變壓器。
GIC的變化頻率一般為0.0001-0.1Hz，相對於交流電50或60Hz的頻率來說，可以被視為近似的直流電（準直流）。相對於高壓輸電線路中上千安培的電流，GIC幾十到幾百安培的電流並不十分強。然而，它卻可以在高壓電網變壓器的鐵芯中產生直流偏置磁通，使變壓器發生半波飽和，進而使變壓器的勵磁電流增大、諧波電流增加。這個過程所引起的無功變化和產生的高次諧波會使電網產生電壓波動、繼電器保護誤動和靜止無功補償器跳閘，對電網運行造成威脅。2003年萬聖節期間爆發的太陽風暴襲擊地球時，產生的地磁暴導致了瑞典馬爾默地區的大停電。一條130kV高壓輸電線路的變壓器因GIC而發生半波飽和，導致五萬多家庭停電一個小時。1989年的魁北克大停電，也是這樣產生的。同時，變壓器半波飽和時，變壓器的鐵心磁導率減小，本來應該在鐵芯中變化成電能的磁能從鐵芯中漏出，進入變壓器的金屬構件中，造成變壓器器件功能的損耗和溫度的增加，對變壓器安全造成不利影響。在造成魁北克大停電的地磁暴發生過程中，美國新澤西州核電站一臺高壓變壓器由於繞組導線過熱而被燒燬。1992年的地磁暴中，Allegheny電力公司的一臺高壓變壓器油箱壁溫度在10分鐘內升高了115度。
在磁暴發生時，高空電流在靠近南、北極的地區更強，在靠近赤道的地方更弱。同時，地磁場的北極與地理北極不重合，更靠近北美地區，因此美國、加拿大與我國處於同一地理緯度的地區，受GIC的威脅更大。但在較大的磁暴發生時，磁緯度較低的地方也可能受到影響。我國江蘇和浙江500kV電網曾多次發現GIC引起的變壓器噪聲增大事件。在2005-2006年間，我國廣東嶺澳核電站曾經多次發現幾十安培的GIC。一次或幾次磁暴的GIC可能不足以立即摧毀電網中的變壓器，但其累積效應可能最終會導致變壓器故障或永久損壞。研究表明美國受GIC影響較為嚴重的地區，其電網變壓器的故障率要比受GIC影響較小的地區高60%。
解決方法
就目前已知科技而言，地下光纜，地下核能發電等一些列措施能有效保存並安全輸送電力。但一旦真的運用到現實中，還是需要考慮到線路接地，環網櫃，電塔等設施的地下可行建設工作。
這裡也給大家科普一下目前上海的黑科技：上海靜安雕塑公園變電站，它屬於500千伏變電站。它於2010年4月投運，是目前世界上規模最大的500千伏多級降壓全地下變電站。
以上就是今天給大家帶來的和太陽風暴有關的電力知識，喜歡我們的小夥伴趕快點波關注吧！
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