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TitreModelling natural electromagnetic interference in man-made conductors for space weather applications
AuteurTrichtchenko, L
SourceAnnales Geophysicae vol. 34, issue 4, 2016 p. 427-436, https://doi.org/10.5194/angeo-34-427-2016
Année2016
Séries alt.Secteur des sciences de la Terre, Contribution externe 20160022
Documentpublication en série
Lang.anglais
DOIhttps://doi.org/10.5194/angeo-34-427-2016
Mediapapier; en ligne; numérique
Formatspdf
Sujetsgéomagnétisme; champs géomagnétiques; champs électromagnétiques; énergie; énergie électrique; pipelines; conductivité; induction électromagnétique; moyens de transport; paléomagnétisme; établissement de modèles; géophysique
Illustrationsschematic diagrams; tables; graphs; cross-sections; plots
ProgrammeNord du Canada, risque géoscience, Géoscience pour la sécurité publique
Résumé(disponible en anglais seulement)
Power transmission lines above the ground, cables and pipelines in the ground and under the sea, and in general all man-made long grounded conductors are exposed to the variations of the natural electromagnetic field. The resulting currents in the networks (commonly named geomagnetically induced currents, GIC), are produced by the conductive and/or inductive coupling and can compromise or even disrupt system operations and, in extreme cases, cause power blackouts, railway signalling misoperation, or interfere with pipeline corrosion protection systems. To properly model the GIC in order to mitigate their impacts it is necessary to know the frequency dependence of the response of these systems to the geomagnetic variations which naturally span a wide frequency range. For that, the general equations of the electromagnetic induction in a multi-layered infinitely long cylinder (representing cable, power line wire, rail or, pipeline) embedded in uniform media have been solved utilising methods widely used in geophysics. The derived electromagnetic fields and currents include the effects of the electromagnetic properties of each layer and of the different types of the surrounding media. This exact solution then has been used to examine the electromagnetic response of particular samples of long conducting structures to the external electromagnetic wave for a wide range of frequencies. Because the exact solution has rather complicated structure, the simple approximate analytical formulas have been proposed, analysed and compared with the results from the exact model. These approximate formulas show good coincidence in the frequency range spanning from geomagnetic storms (less than mHz) to pulsations (mHz to Hz) to atmospherics (kHz) and above, and can be recommended for use in the space weather applications.
Résumé(Résumé en langage clair et simple, non publié)
La météo spatiale fait référence aux conditions dynamiques du Soleil et de l'environnement spatial, en particulier à proximité de la Terre, qui peuvent influer sur les infrastructures essentielles. Ressources naturelles Canada exploite le Centre canadien de météo spatiale et étudie les effets de la météo spatiale sur les systèmes d'alimentation électrique, les pipelines, les installations de communications radio et le FGISM pour aider l'industrie canadienne à comprendre et à atténuer les effets de la météo spatiale. Pour aider les ingénieurs à comprendre comment la météo spatiale peut affecter l'infrastructure au sol, le présent document fournit une dérivation, l'analyse et la validation de l'approche dépendant de la fréquence pour la modélisation des courants induits géomagnétiquement.
GEOSCAN ID298712