Forsker advarer: En gigantisk solstorm kan afbryde internettet i månedsvis

Illustration: NASA/SDO

Den 1. september 1859 begyndte telegrafsystemerne rundt omkring i verden at fejle, da en kolossal solstorm med en energi svarende til 10 milliarder atombomber sendte enorme mængder elektrisk ladede partikler mod Jorden, der blev indhyllet i en såkaldt geomagnetisk solstorm. Det var lang tid, før internettet blev til.

Hvis den førnævnte Carrington-storm (opkaldt efter den britiske amatørastronom Richard C. Carrington, der observerede og beskrev fænomenet) skete i dag, så vil det »potentielt forårsage storskala-internetafbrydelser over hele kloden, der varer i adskillige måneder«.

Sådan lyder advarslen fra Sangeetha Abdu Jyothi, der forsker i datalogi på University of California, i en ny forskningsartikel med titlen ‘Solar Superstorms: Planning for an Internet Apocalypse’. Her beskriver hun påvirkningen af det globale internetinfrastruktur i tilfælde af et gigantisk soludbrud eller på engelsk fagterm: Coronal Mass Ejection (CME).

Læs også: Forskere finder kilden til solstorme

En voldsom eksplosion i en stjerne som Solen kan udløse enorme mængder elektrisk ladede subatomare partikler, hovedsageligt protoner, som - hvis de rammer Jordens atmosfære - forårsager en såkaldt geomagnetisk solstorm, der er en midlertidig forstyrrelse af Jordens magnetosfære forårsaget af de ladede partikler.

Denne storm af partikler, også kaldet en plasmasky, forårsager induktionsstrøm (på engelsk Geomagnetically Induced Currents forkortet GIC) gennem elektromagnetisk induktion.

Forskere har længe vidst, at et gigantisk soludbrud kan skade elnet, som risikerer at bryde ned og føre til strømafbrydelser, men konsekvenserne for verdens internetinfrastuktur har i store træk været overset, skriver Sangeetha Abdu Jyoth, der vurderer, at:

»En af de største farer mod internettet med potentialet for global indvirkning er en kraftig solsuperstorm,« som hårdest kommer til at ramme de landbaserede og især de undersøiske langdistancekabler, der forbinder lande og kontinenter og udgør internettets »rygrad«.

Nogle lande rammes hårdere end andre

Fiberoptiske kabler er – fordi de bruger lyssignaler frem for elektrisk strøm – i sig selv immune over for induktionsstrømmen forårsaget af en geomagnetisk solstorm modsat de tidligere anvendte koaksialkabler. Men for hver 50 til 150 kilometer langdistancekabel, der kan være tusindvis af kilometer lange, sidder en signalforstærker, der bruger strøm.

Signalforstærkerne er designet til at køre med en strømstyrke på omkring én ampere, men i tilfælde af en supersolstorm kan induktionsstrømmen have helt op til 100-130 ampere, og derfor er signalforstærkere »modtagelige over for skader« fra den geomagnetiske induktionsstrøm, skriver Sangeetha Abdu Jyothi.

Typisk skades signalforstærkerne på de undersøiske kabler af fiskerbåde, skibsankere eller jordskælv, og når dette sker, og fejlen lokaliseres, så tager det flere dage hvis ikke uger at reparere bare én enkelt signalforstærker, skriver hun.

Læs også: Danske forskere opdager nyt solstormsfænomen

Det er uvist, hvor lang tid det vil tage at reparere en væsentlige mængde af kablernes signalforstærkere, men én ting står klart: De undersøiske langdistancekabler vil blive ramt langt hårdere end de landbaserede, fordi størstedelen af landkablerne er mindre end 150 kilometer lange og derfor ikke har brug for signalforstærkere.

I tilfælde af en geomagnetisk supersolstorm vil fejl på signalforstærkere medføre, at internetforbindelserne på tværs af lande og have bryder ned. Det vil blandt andet betyde, at forbindelserne mellem USA og Europa fuldstændig kappes, mens næsten halvdelen af befolkningen i Kina ikke længere kan bruge internettet som før.

Især Shanghai rammes hårdt, fordi langdistancekablerne, der forbinder megabyen med omverden, er mindst 28.000 kilometer lange. Imidlertid har byer i Indien mindre risiko for at miste internetforbindelsen, fordi kablerne sammenlignet med andre dele af verden generelt er kortere, fremgår det af forskningsartiklen.

Sangeetha Abdu Jyothi peger på, at det i et »worst-case scenario« kan tage op til flere måneder at reparere alle kabler og få den globale internetinfrastruktur tilbage, som den var før, og at dette vil koste astronomiske summer.

Hun henviser til, at de økonomiske konsekvenser for et internetnedbrud i USA på bare én dag estimeres at løbe op i syv milliarder amerikanske dollars, svarende til knap 44 milliarder kroner. For hele verden estimeres et fuldstændigt nedbrud at koste 50 milliarder amerikanske dollars om dagen, svarende til godt 314 milliarder kroner.

Læs også: Solstorme kan lægge finansmarkederne ned

GPS- og kommunikationssatelitter risikerer også at fejle, hvis – eller måske rettere sagt når – en supersolstorm rammer Jorden.

Her skyldes det dog ikke elektromagnetisk induktionsstrøm, men derimod den direkte eksponering af ladede partikler fra soludbruddet. Truslerne er her blandt andet skader på elektroniske komponenter, mens StarLink-satellitter og andre i lavt jordkredsløb risikerer at styrte ukontrolleret mod Jordens overflade.

»Således er både landbaserede og satellitbaserede kommunikationssystemer under stor risiko for sammenbrud, hvis en hændelse i Carrington-skala sker igen,« skriver Sangeetha Abdu Jyoth, der advarer om, at dette kan ske allerede inden for den nærmeste fremtid.

Kun et spørgsmål om tid

Supersolstorme er sjældne, og historien byder kun på tre tilfælde, som er observeret og beskrevet. Det handler først og fremmest om Carrington-stormen 1.-2. september i 1859, som foruden at lamme telegrafsystemer medførte, at kompasnåle over hele svingede ukontrolleret og vildt, og at mennesker kunne se polarlys ved ækvator.

Den største geomagnetiske solstorm i det 20. århundrede ramte Jorden 13.-15. maj 1921, og dens ladede partikelstrømme forstyrrede og overbelastede elnet rundt omkring i verden, brande brød ud i telegrafledninger og i jernbanebygninger, mens der igen kunne ses polarlys steder i verden, hvor det ellers aldrig forekommer.

I 1989 bukkede elnettet i Quebec-provinsen i Canada under på grund af en solstorm. Metroen gik i stå, og skoler måtte lukke, folk blev spærret inde i elevatorer, og seks millioner mennesker var uden strøm. Mindre solstorme forekommer hyppigere, blandt andet i 2003, hvor elnettet i Malmø kortvarigt brød sammen.

Den moderne internetinfrastruktur er derfor aldrig blevet stresstestet af en supersolstorm på størrelse med Carrington-stormen. Det handler ikke om, hvorvidt dette sker, men hvornår, formaner Sangeetha Abdu Jyoth.

»Moderne fremskridt inden for teknologi faldt sammen med en periode med svag solaktivitet, og Solen forventes at blive mere aktiv i den nærmeste fremtid,« skriver hun og tilføjer med henvisning til tidligere forskning, at »en kraftig solcyklus, som kan producere en Carrington-skala-hændelse, kan ske i løbet af de næste par årtier«.

Astrofysikere estimerer, at der er mellem 1,6-12 procent sandsynlighed for, at en supersolstorm rammer Jorden inden for det næste årti, noterer Sangeetha Abdu Jyothi og tilføjer:

»Vi er nødt til at forberede vores infrastruktur på en potentialt katastrofal hændelse nu.«

En supersolstorm er mindst 13 timer om at nå Jorden, men rammer typisk først et til tre dage efter eksplosionen på Solen. For elnettet giver det tid nok til at skrue ned for produktionen, og for internetinfrastrukturen er en lignende strategi den »nemmeste løsning« til at undgå skader på signalforstærkere og udstyr, skriver hun.

Derudover anbefales det blandt andet, at astrofysikere i samarbejde med elektroingeniører og netværksforskere laver modeller af potentielle internetforstyrrelser, som »er kritisk for at øge internettets modstandsdygtighed«.

»Med stigende implementering af satellitter med lavt jordkredsløb er det også vigtigt at studere solstormes effekter på internetsatellit-konstellationer, der er direkte udsat for kraftfulde supersolstorme.«

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Umiddelbart vil jeg ikke tro at forbrugerelektronik vil blive påvirket i stor grad - undtagen det der er af tvivlsom kvalitet, da det ikke er en EMP der rammer, men mere en bølge.

  • 3
  • 2

Jeg husker fra gamle dage, at nettrafoen i audioudstyr var indkapslet i en "sardindåse", hvis trafoen skulle sidde tæt opad et audiokredsløb. Det var for at forhindre at magnetfelter skabte induktionsstrømme i audiokredsløbet. En solstorm er jo magnetfelter ifølge artiklen, siden der tales om induktionsstrømme.

Vil bilens karosseri i stål ikke skærme for magnetfelterne, så det indvendige kredsløb ikke rammes af magnetfelterne ?

En anden betragtning er også at induktionsstrømmen afhænger af, hvor store strømsløjferne er i modtagerkredsløbet. Strømsløjferne i en bil vil nok aldrig kunne blive mere end få meter i omfang.

  • 13
  • 0

Skal det forstås sådan, at hvis man laver en verdensomspændende strømafbrydelse i det øjeblik solstormen rammer, så er der ikke nogle systemer der tager skade? (Jeg ønsker ikke at starte en diskussion om det helt urealistiske i ar koordinere en sådan strømafbrydelse, jeg skal blot forstå om systemer kun tager skade hvis der løber strøm igennem dem…)

  • 1
  • 0

fordi størstedelen af landkablerne er mindre end 150 kilometer lange og derfor ikke har brug for signalforstærkere

Ehh... og hvad sidder der så i enderne af disse "korte" lysleder kabler? Chokolade kiks?

Eller sidder der andet elektronik som omformer lys signalerne til elektriske signaler som sendes videre.... og som nødvendigvis må have samme udfordringer?

Og ja, det kan godt være at det nogen steder er bedre skærmet af i et Faraday bur eller lign, men på et eller andet tidspunkt kommer signalet ud af buret, hvor udstyret så smadres.

  • 2
  • 6

Hvis der etableres en stor nok potentiale forskel mellem elektrisk forbundet udstyr, så vil der automatisk "være strøm på", uanset at du måtte have slukket for det.

Strømmen kommer bare ind fra bagvejen, så udstyret vil blive smadret uanset.

  • 5
  • 7

Hvordan vil vores forbrugerelektronik opføre sig efterfølgende? Hvad med f.eks. en elbil med et stort batteri?

En elbil har ikke >150 km lange "antenner", og al den elektronik, der findes i bilen og batteriet, er rigeligt skærmet af bilens karosseri, batterikassen og jordens atmosfære.

Men den vil selvfølgelig blive påvirket af strømafbrydelser, på samme måde som alt andet, herunder ICEV'er (tankstationer), køleskabe osv.

Mobiltelefoner vil påvirkes på den måde at mobil-nettene mister deres elforsyning, så man mister telefonforbindelsen, ligesom også internetforbindelsen vil blive forstyrret, og hvis mobilen er forbundet til internettet via mobilnettet eller WiFi, vil den forbindelse ligeledes falde ud.

Det er med andre ord en myte, at en kraftig solstorm vil "smadre" processorer og anden elektronik, hvilket artiklen da heller ikke antyder.

Selvom artiklen bærer en anelse præg af at forskeren arbejder få fra Hollywood, og kraftige solstorme i Carrinton-klassen heldigvis er ekstremt sjældne, og samtidig så koncentrerede, at der er der ringe sandsynlighed for at de rammer Jorden, skal hendes advarsler tages alvorligt.

Carrington-hændelsen i 1859, som er den kraftigste solstorm, nogensinde målt på Jorden, fordelte sig over 2 døgn, men der var ikke ret meget andet på Jorden end telegraflinjer, der kunne påvirkes.

Før 1859 var der ingen der opdagede når vi havde en solstorm, uanset hvor kraftig, den var, bortset fra det flotte nordlys.

Sidst man observerede en solstorm i den størrelsesorden, var i 2012. Effekten varede i nogle timer, men var langt fra at ramme Jorden.

Elnettet vil opleve noget, der svarer til en kortslutningseffekt, som de er sikrede imod, så de kan startes op igen når solstormen har lagt sig.

Hvis mobilmaster og WiFi forsynes med batteribackup, bør det være muligt at opretholde i hvert fald lokale og regionale kommunikationsnetværk, så længe der er strøm på mobiler og labtops, men så langt har man jo ikke engang tænkt.

Modsat lyslederkabler, er metalkabler med signalforstærkere tydeligvis ikke sikret mod en ny Carrington-hændelse, og den kraftige effekt, der induceres i kablet, kan uden tvivl sætte tusindvis af signalforstærkere ud af drift i månedsvis, så det ligner pt den største udfordring.

  • 11
  • 1

Nej alt teknik der kan skabe en modtagerantenne kan tage skade med eller uden strøm på. Typisk vil lange højspændingsledninger være perfekte antenner..

Men de skadelige strømme/spændinger vil ikke blive overført fra højspændingsledninger til de tekniske komponenter... Hvis lavspændingsnettet fortsat var luftledninger, så havde der været en risiko, da der som regl ikke var/er overspændingsafledere i lavpændingsnettet. Det er heller ikke noget problem at beskytte signalforstærkere og anden elektronik, det kræver bare en overspændingsafleder eller lignende på indgangsmodulet... Men det koster naturligvis penge...

  • 4
  • 0

Det er heller ikke noget problem at beskytte signalforstærkere og anden elektronik, det kræver bare en overspændingsafleder eller lignende på indgangsmodulet...

Tja måske. Søkabler fungerer ved at man har én enkelt kobber leder som der påtrykkes en strøm igennem. Forstærkerne fungerer som en modstand som der dannes en spænding over. På den måde sparer man at have to ledere og der er ikke problemer med spændingstab over det lange kabel. Men indgangsspændingen kan blive ganske høj i enden af kablet, for at muliggøre den nødvendige strømstyrke.

Hvis forstærkerne er designet til en strøm på 1 ampere og der pludselig bliver indukteret 1000 ampere, så er bedste mulighed nok at afbryde forbindelserne mellem kobber sektionerne og dermed forhindre strømmen i at løbe. Hvis det kan gøres hurtigt nok. Ellers er der simpelthen nogle kabler der brænder over.

  • 8
  • 1

"mens StarLink-satellitter og andre i lavt jordkredsløb risikerer at styrte ukontrolleret mod Jordens overflade."

Overdrivelse fremmer forståelsen, men satellitter styrter ikke ned fordi de holder op med at virke.

Med hensyn til lange kabler er det de inducerede strømme der kan ødelægge noget, men hvor store spændinger bliver der til at drive strømmene? En loop med et vist areal A vil have en induceret spænding på AdB/dt. Hvad er A og hvor stor bliver dB/dt i det areal?

  • 2
  • 7

Især Shanghai rammes hårdt, fordi langdistancekablerne, der forbinder megabyen med omverden, er mindst 28.000 kilometer lange.

Okay, ser man det - og hvor langt ligger Shanghai lige fra resten af verden, siden det er nødvendigt med kabler der løber næsten 3/4 rundt om kloden?

  • 13
  • 0

En anden betragtning er også at induktionsstrømmen afhænger af, hvor store strømsløjferne er i modtagerkredsløbet. Strømsløjferne i en bil vil nok aldrig kunne blive mere end få meter i omfang.

Normalt vil man føre ledning og returledning tæt på hinanden, eventuelt kan stel være returledningen. Ved en skærmet kabel, vil stort set ikke induceres noget. Jeg tror ikke, der er store problemer i biler. Induktiv opladning har ikke givet problemer for biler, og felterne er her sandsynligvis tusind gange større.

Moderne elektronik er i dag designet bedre end i 70'erne. Det meste elektronik har hver anden lag som Gnd eller Vcc/Vdd, således at alle signalbaner ligger umiddelbart op af et stel eller power plan. Normalt, vil der altid være et massivt stel eller power plan, som nærmeste "nabo" til ethvert signal plan, da signalstøjen ellers er for stor. Det betyder, at induceret elektromagnetisk stråling er langt mindre end tidligere. Strømmæssigt tåler de integerede kredse det samme. Men, de tåler ikke altid så høje spændinger. Impedanserne er mindre, hvilket også medfører mindre spænding per strøm. Alt i alt, tror jeg ikke problemet vil være stort for brugerelektronik.

Der hvor vi har de største strømsløjfer er i husinstallationer. Specielt i ældre installationer, blev ikke overvejet strømsløjfers størrelse, og jordledning blev ikke trukken sammen med strømlederne. Den største risiko, tror jeg er netforsynet elektronik, solcelle invertere specielt, hvor der er store strømsløfjer, og energien nemt kommre ind i power elektronikken, og måske medfører elektronik fungerer forkert - hvilket ved power elektronik, nemt kan være destruktivt. Dette problem eksisterer naturligvis også for servere.

  • 1
  • 2

Tjah måske har den indiske forsker fat i noget. Måske er det da capo fra sidst i 90erne hvor der ingen ende var på alt det forfærdelige det ville ske ved årsskiftet 1999-2000 Som bekendt skete der ikke andet end at IT-branchen fik solgt en masse "afværgeudstyr'. Deja vu?

  • 0
  • 7

Hvis forstærkerne er designet til en strøm på 1 ampere og der pludselig bliver indukteret 1000 ampere, så er bedste mulighed nok at afbryde forbindelserne mellem kobber sektionerne og dermed forhindre strømmen i at løbe. Hvis det kan gøres hurtigt nok. Ellers er der simpelthen nogle kabler der brænder over.

Hvis der tåles høje spændinger f.eks. 1kV, så vil 1000A svare til 1MW. Der skal således meget store energier til, for at give såvel en høj strøm, som høj spænding samtidigt. Jeg tvivler på, at energien bliver så stor. Hvis impedansen er høj, skal der stor spænding til for at opnå høj strøm.

  • 0
  • 3

Hvis der tåles høje spændinger f.eks. 1kV, så vil 1000A svare til 1MW.

Vi skal vel også derop eller mere hvis det skal kunne få elnettets højspændingslinjer til at crashe.

Det er lidt mere kompliceret end det. Nettet er baseret på AC, og diverse sikringer tager ikke så meget højde for DC, som en sådan hændelse vil ligne, særligt ikke når det er "common mode".

Der er målestationer som måler det, men jeg ved ikke hvordan resultaterne skal fortolkes.

  • 3
  • 0

Frygten for en solstorm er reel nok, og meget militært udstyr er sikret imod EMP eller HEMP (High Alitiude EMP). Sikringsprincippet kaldes Tempest, og en ikke- klassificeret beskrivelse af det kan læses her: https://cryptome.org/emp.htm (man skal klikke på de enkelte afsnit i indholdsfortegnelsen for at læse hele dokumentet). Det er (i øvrigt) yderst interessant læsning.

Tempest sikring er ikke af nyere dato (dokumentet ovenfor er 31 år gammelt), og Tempest er standardiseret (NATO SDIP-27). Denne standarder arbejder med tre forskellige sikringsniverauer (A, B og C), og det højeste niveau A, sikrer imod meget høje EMP's (En EMP kan give helt op til 2.500A i initialpuls (100 nS) og op til 500A i op til 20S, dvs. langt kraftigere end den hidtil kraftigste Carrington-storm)

Strømstyrken afhænger af den modstand, pulsen møder på sin vej. Derfor udtrykker man ofte i imunitetsstandarderne beskyttelsen som en spændingsdifference / feltstyrke, frem for en strømstyrke. Forskelligt udstyr skal så kunne modstå en vis feltstyrke. Nogle eksempler på niveauerne i imunitetsstandarderne:

  • Fly: 7.000 V/m
  • Militært udstyr: 200 V/m
  • Almindelige biler (både brændstof og elektriske): 100 V/m
  • Telefoni, kommunikation og medicinsk udstyr: 10 V/m
  • Alt mulig andet: "ingen krav"

Hvis man er interesseret i ESD i al almindelighed, så er det IEC 61000-4-2standarden man skal have fat i. En ret imponerende testvejledning fra Noise Laboratory kan ses her: http://www.noiseken.com/uploads/photos0/24... (også et absolut læseværdigt dokument, med en masse praktiske anvisninger).

  • 12
  • 0

Vores Solcelle anlæg er kæmpe store åbne diode anlæg som er optimeret til at samle fotoner og de er derfor fuldstændig åbne og ubeskyttede mod store EMP hændelser.

Deres kraftelektronik, dvs DC/AC konvertere til nettilslutning, er naturligvis overspændings beskyttede, men selve solcelle panelet er ikke.

Så i en nær fremtid med meget store solcelle anlæg, og batterilager kapacitet, vil et kraftigt soludbrud ødelægge en relativ stor procentdel af vores energiforsyning.

Ingen strøm - intet internet - ingen vand og mad.

Vejrafhængige systemer er både ustabile og sårbare, og vi bygger flere og flere af dem?

  • 3
  • 16

Fly: 7.000 V/m Militært udstyr: 200 V/m Almindelige biler (både brændstof og elektriske): 100 V/m Telefoni, kommunikation og medicinsk udstyr: 10 V/m Alt mulig andet: "ingen krav"

Der burde således ikke være problemer med integrerede kredse, der ikke er forbundet til noget. Så reservechips burde normalt fungere.

Vores Solcelle anlæg er kæmpe store åbne diode anlæg som er optimeret til at samle fotoner og de er derfor fuldstændig åbne og ubeskyttede mod store EMP hændelser.

Elektronik der er forbundet til telefonledninger, antenner, lysnettet, eller solceller, må være udsat.

  • 0
  • 0

Jo, men en solstorm er ikke en puls, men derimod en vedvarende strøm af protoner. I timer eller dage. EMP sikring vil ikke nytte mod en solstorm. Den inducerer DC strøm og spænding i lange ledere. Tilsluttet udstyr skal sikres mod DC spænding og strøm.

Der er næppe en DC spænding i flere dage på tusind ampere. Er udstyret EMP sikker, vil det sandsynligvis tåle en solstorm. Måleudstyr, der er DC følsom, vil derimod kunne være ekstremt følsom, og fejle i mange dage.

LCD skærme er relativ store, og følsomme overfor DC fejl. De vil måske være en simpel indikator for solstorme.

  • 0
  • 1

EMP sikring vil ikke nytte mod en solstorm.

Der er ikke så meget information på nettet om netop det, men i dette ikke-klassificerede dokument fra CISA - Cybersecurity & Infrastructure Security Agency er en meget omfattende beskrivelse af lighederne mellem HEMP, EMP og solstorme: https://www.cisa.gov/sites/default/files/p...

Og EMP sikring virker meget effektivt imod solstorme.

I øvrigt er begrebet "storm" misvisende for den partikelstrøm solen udsender, fordi der ikke er tale om et vedvarende konstant pres, men derimod fuldstændig spredte udladninger af partikler i et meget bredt energiinterval. Så effekten af solstorm er kraftigt pulserende induktion i et meget stort frekvensområde. Nøjagtig som al anden kosmisk stråling, blot uhyggelig mange gange kraftigere.

  • 7
  • 0

størstedelen af landkablerne er mindre end 150 kilometer lange og derfor ikke har brug for signalforstærkere

og hvad sidder der så i enderne af disse "korte" lysleder kabler? Eller sidder der andet elektronik som omformer lys signalerne til elektriske signaler som sendes videre.... og som nødvendigvis må have samme udfordringer?

Som jeg har forstået problemet, så ligner det ikke EMI problemer skabt ved højfrekvens E eller B felter. Problemet er at jorden påvirkes af magnetfelter i størrelsesorden 100 nT eller mere, med en periode tid på 10 min eller langsommere.

Disse felter kan kun samles op af kabel loops der er mange kvadrat kilometer store. Dvs. det er kun lange elektriske kabler, jernbane skinner etc. der bliver påvirket. Et 1000 km lang kabel kan muligvis danne et loop areal med jorden, da kablet følger jordoverfladen, mens at 'returvejen' går en mere direkte vej.

Dette påvirker de overordnede transmissions net (100-400kV), og bliver set som DC strømme ( 'zero sequence').

Beskyttelses udstyr kan sagtens udkoble forbindelserne, men jeg er ikke klar over hvad der så sker. Man kunne frygte at åben klemme spændingerne overstiger hvad isolations beskyttelsen kan klare, hvorved at kabler, brydere, og transformatorer brænder af.

Dette dokument beskriver inducerede spændinger på 5V/km, hvilket burde kunne håndteres ved udkobling af liner. De beskriver også beskyttelse ved indsættelse af serie kondenstoere i højspændings nettet. https://irp.fas.org/agency/dod/jason/space...

Da DC ikke bliver overført gennem højspændings transformatorer, burde de ikke påvirke de dele af elnettet der arbejder med korte strækninger, og lavere spændinger (10/0.4kV). Almindelige 230V apparater bliver ikke påvirket af dette, og switchmode strømforsyninger er ikke følsomme over for en mindre evt. DC komponent i spændingen.

De lange optiske kabler er følsomme over for disse strømme, da de ikke er galvaniske isoleret pga. de har deres eget forsynings net.

Men signal forstærkerne til galvanisk isolerede optiske kabler brænderer ikke af pga. spændinger ude fra.

  • 2
  • 1

Som jeg har forstået problemet, så ligner det ikke EMI problemer skabt ved højfrekvens E eller B felter

Hvis du dykker ned i det dokument jeg linker til i #29, så er karakteristikken af et GMD burst beskrevet i afsnit 1.3 (side 5).

Der er ikke tale om DC men om e-felter i MHz frekvensområdet. Og det er disse felter som induceres i ledende materialer, uanset om det er telefonlinjer, højspændingskabler eller tagrender.

Og et NB! Strømforsyninger til forstærkere i optisk søkabler er i ekstremt grad beskyttet imod både EMP, men også en lang række andre særlige forhold relateret til forskellige jordingspotentialer mellem kontinenter og havbunde.

  • 7
  • 0

Hvis du dykker ned i det dokument jeg linker til i #29, så er karakteristikken af et GMD burst beskrevet i afsnit 1.3 (side 5). Der er ikke tale om DC men om e-felter i MHz frekvensområdet

Du tager fejl, hvis du kigger på side 6 i det dokument du refferere til:

Geomagnetic storms are created when the Earth's magnetic field captures ionized particles carried by the solar wind due to coronal mass ejections or coronal holes at the Sun. Although there are different types of disturbances noted at the Earth surface, the disturbances can be characterized as a very slowly varying magnetic field, with rise times as fast as a few seconds, and pulse widths of up to an hour. The rate of change of the magnetic field is a major factor in creating electric fields in the Earth and thereby inducing quasi-dc current flow in the power transmission network.

Så langsomme flux ændringer kræver store loop arealer for at have betydning, og kræver andre forholdsregler end EMP

  • 5
  • 0

Hvad skade er det solcellepaneler skulle tage af solstorme? Er de ikke basalt set meget store esd-dioder?

Det kan næppe være overspænding så er det store strømme?

Jeg har ikke hørt om store problemer med solcellepaneler og f.eks. tordenvejr. Derimod, så er der nogle solcelleinvertere, der ofte går i stykker. Jeg tror derfor, at solcelle inverterne er mest udsatte, specielt de dårligere på markedet, der er dårligst beskyttet.

  • 1
  • 1

Det er netop de lavfrekvente (næsten DC) strømme der er problemet. De giver mætning i transformernes jernkerne, og transformerne ødelægges af strøm fra nettet. Der er med andre ord tale om en inddirekte effekt. Er der ikke spænding på transformeren imens, vil der ikke ske skader. Forsyningen af de mange optiske forstærkere må være DC, da det er det eneste der kan transporteres over lange kabler p.g.a. kapacitans til omgivelserne. Den inducerede DC vil ramme både + og - lige meget (hvis vi regner med at de er forsynet fra samme ende) og da spændingen ikke er så høj at den kan slå igennem isolationen, vil dette næppe ødelægge noget. Det er relativt små spændinger.

Dertil kommer at arealet af loopet der skal inducere spændingen er meget mindre end for en højspændingsledning, da returlederen (havvandet) er langt tættere på. Altså kan vi nok sove roligt, i hvertfald hvad angår sø fiber kablerne.

Som du skriver kan man indsætte seriekondensatorer på de lange højspændingslinier som ikke vil overføre DC - men det er ikke bare lige noget man gør, da kondensatorerne skal kunne tåle strømme på mange kA, og operere på meget høj spænding - dog kun i forhold til jord. Bruger man HVDC forbindelser er der heller ikke noget problem.

  • 3
  • 0

Som du skriver kan man indsætte seriekondensatorer på de lange højspændingslinier som ikke vil overføre DC - men det er ikke bare lige noget man gør, da kondensatorerne skal kunne tåle strømme på mange kA, og operere på meget høj spænding - dog kun i forhold til jord. Bruger man HVDC forbindelser er der heller ikke noget problem.

Ved de fleste højspændingsledninger overføres flere faser, og der induceres omtrent samme elektriske spænding i disse ledninger. Men, hvis stjernepunktet er sat til jord, er der måske et problem. Den inducerede spænding, kan måske også være forskellig, hvis det er luftledninger og de har forskellig højde over jord. Går der permanet strøm i jordlederne burde det kunne måles - eventuelt kan måske sættes en modstand og kondensator ind.

DC strømme i den del af ledningsføringen, der er ud til forbrugerne slår HPFI afbryderne fra, og dette burde beskytte transformatorene på lysnet siden.

  • 0
  • 0

Den inducerede DC vil ramme både + og - lige meget (hvis vi regner med at de er forsynet fra samme ende

Returvejen er havet.

Modstand i 1000+ km kobber er betragtelig og kablet må derfor forsynes med højspænding. Hvis du havde to ledere, skulle forstærkerne tæt på land håndtere højspænding og dem længere væk får meget mindre spænding.

Løsningen er at forsyne med strøm i stedet for spænding. Forstærkeren kobles ind i serie på transmissionslinjen og den drives af strømstyrken der går igennem den. Set fra transmissionslinjen er forstærkeren en modstand. Der er kun én leder og kablet er jordet i den ene ende.

Den absolutte spænding i forhold til havet er ligegyldig så længe isolering etc kan holde til det. Men ekstra strømstyrke kan være et problem.

  • 4
  • 0

Ok, så det er en konstant strøms kreds - men ja, det gør jo kun problemet mindre, da forsyningsudstyret så blot holder en konstant strøm, og dermed kompenserer for den inducerede spænding. I en seriekreds vli alle komponenterne se samme strøm.

Så konklusionen må jo være at dette ikke er et problem der rammer fibernettet - undtaget måske indirekte på grund af strømsvigt ;)

Jeg ved at dette princip også anvendes til forsyning af lys på lufthavnes landingsbaner, hvor der dog anvendes AC, og trafoer til lamperne.

  • 2
  • 0

Men, hvis stjernepunktet er sat til jord, er der måske et problem

Det dokument jeg refererede til i #30 https://irp.fas.org/agency/dod/jason/space..., har 3 diagrammer af sammenkobling af transmissions linje med transformatorer.

Den første er med stjernepunktet koblet til jord (Evt. gennem en slukke spole), denne løsning er selvfølgelig følsom over for CME.

Den anden løsning består af indkobling af en serie kondensator i hver fase, med bibeholdt slukke spole, den løsning er meget dyr, og giver desuden lidt ekstra transmissions tab.

Den 3'de løsning består af indkobling af en kondensator i stedet for slukke spole mellem stjernepunktet og til jord. Her kræves der så noget andet til at detektere/håndtere jordfejl.

  • 2
  • 0

DC strømme i den del af ledningsføringen, der er ud til forbrugerne slår HPFI afbryderne fra, og dette burde beskytte transformatorene på lysnet siden.

Nej, den oftest anvendte RCD er type A, den indeholder en transformator der går i mætning ved DC strømme, hvilket faktisk forhindre den i at virke ved fejlstrømme. https://www.elfokus.dk/blogs/bruger-du-den...

Jeg tvivler på om CME overhovedet har nogen effekt på 400V distributions net, da afstandene er korte, og næsten alle kabler er i jorden.

Desuden har stjernepunktet ikke nogen jordforbindelse hos forbrugerne, da fase nul forbrugere er forbundet til jord i transformator enden. https://elbogen.dk/jordingsystemer/

Jeg kan ikke se at en DC spænding på nogle få volt mellem nul og jord hos forbrugerne skulle have nogen betydning. Jeg kan f.eks. ikke se at det skulle kunne påvirke netfiltre med common mode chokes, og X/Y kondensatorer.

  • 2
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten