電力系統高空電磁脈沖效應研究綜述

秦 鋒,陳 偉,毛從光,聶 鑫,孫蓓云,吳 偉

(強脈沖輻射環境模擬與效應全國重點實驗室;西北核技術研究所: 西安 710024)

高空電磁脈沖(high altitude electromagnetic pulse, HEMP)是由爆炸高度為30 km及以上大氣層核爆炸產生的瞬態電磁現象,具有場強高、頻譜寬及覆蓋范圍大等特點[1]。在高空核爆炸條件下,沖擊波、光輻射和核沾染等受到大氣層的吸收和阻擋,到達地面造成毀傷的可能性微乎其微,HEMP對電力和電子系統的干擾及損傷是高空核爆炸的主要毀傷模式之一。目前,國內外學者針對系統級HEMP效應與易損性評估的研究,基本上圍繞電磁脈沖環境特征與主要耦合途徑分析、關鍵設備的電磁脈沖效應試驗與仿真及系統級電磁脈沖易損性評估與分析等研究層級開展。

自1962年起,美國和蘇聯在進行高空核試驗時發現,大量地面電力和電子系統出現了功能擾亂和設備損傷效應。這引起了人們對電力系統的HEMP效應的關注。自此,這兩個國家開始著手研究HEMP輻射與傳導環境,形成了一系列有關HEMP環境與試驗標準[2-4]的完整體系。并在此基礎上針對電力系統關鍵設備進行了較完備的數值計算與效應試驗研究,并形成了本國電網較為全面細致的電磁脈沖生存能力評估報告[5-6]。另外,隨著電力系統的信息化和智能化程度日益提高,美俄等國進一步拓展了電力系統電磁脈沖效應研究對象,并不斷更新仿真和試驗數據,開展了多輪次電力系統HEMP生存能力評估,從國家層面發布了一些電磁脈沖研究計劃。……