高空核爆炸电磁脉冲E3效应对电网的影响研究
高空核爆炸效应参数手册
高空核爆炸效应参数手册摘要：一、高空核爆炸概述二、高空核爆炸的效应分类1.核辐射效应2.核电磁脉冲效应3.核冲击波效应4.核沾染效应三、高空核爆炸的防护措施1.个人防护装备2.掩蔽物构建3.核爆炸预警系统四、高空核爆炸后的紧急处置措施1.辐射污染清除2.受灾区域重建3.生态环境修复五、我国在高空核爆炸防护领域的成就六、总结与展望正文：高空核爆炸是指在地球大气层外发生的核爆炸。
与其他类型的核爆炸相比，高空核爆炸具有更强的辐射、电磁脉冲、冲击波和沾染效应。
这些效应会给人类和环境带来极大的危害，因此了解高空核爆炸的防护措施至关重要。
一、高空核爆炸概述高空核爆炸是指在地球大气层外（通常是指距离地面50公里以上的高度）发生的核爆炸。
在这种条件下，核爆炸的能量主要消耗在辐射、电磁脉冲、冲击波和沾染等方面。
与地面核爆炸相比，高空核爆炸对地表的破坏程度较低，但辐射和电磁脉冲的影响范围更广。
二、高空核爆炸的效应分类1.核辐射效应：核爆炸产生的辐射对人体和生物有很强的致癌、致畸和遗传突变作用。
辐射还可能导致基因突变，使后代出现遗传性疾病。
2.核电磁脉冲效应：核爆炸产生的电磁脉冲具有很高的峰值电压和广泛的影响范围，可能导致电子设备损坏、通信中断和电力系统瘫痪。
3.核冲击波效应：核爆炸产生的冲击波具有极高的压力，可导致建筑物倒塌、山体滑坡等破坏性后果。
4.核沾染效应：核爆炸产生的尘埃和气体中含有放射性物质，随风飘散，导致大面积的辐射污染。
三、高空核爆炸的防护措施1.个人防护装备：在核爆炸发生前，穿戴防护口罩、防护服、防护眼镜等个人防护装备，以降低辐射对人体的危害。
2.掩蔽物构建：在核爆炸发生时，寻找坚固的掩蔽物，如地下室、掩体等，以减小冲击波和辐射对人体的影响。
3.核爆炸预警系统：建立核爆炸预警系统，及时发布核爆炸警报，便于人们采取防护措施。
四、高空核爆炸后的紧急处置措施1.辐射污染清除：采用专业的辐射清除设备和技术，对受污染的区域和物体进行清除。
高空核爆炸效应参数手册
高空核爆炸效应参数手册高空核爆炸效应参数手册目录一、引言二、高空核爆炸的定义及概述三、高空核爆炸的效应1. 惯性效应2. 电磁脉冲效应3. 光辐射效应4. 热辐射效应5. 放射性污染效应四、高空核爆炸效应的影响范围和规模1. 放射性污染的扩散范围2. 电磁脉冲影响的范围3. 光辐射的影响范围4. 热辐射的影响范围五、高空核爆炸效应的防护方法1. 生物防护措施2. 电磁脉冲防护措施3. 光辐射防护措施4. 热辐射防护措施六、高空核爆炸效应的应急处理1. 放射性污染的应急处理2. 电磁脉冲的应急处理3. 光辐射的应急处理4. 热辐射的应急处理七、结论八、参考文献一、引言高空核爆炸是指核武器在大气高空中引爆产生的爆炸现象。
与地面爆炸相比，高空核爆炸具有独特的效应和特点，对人类和环境的影响也迥然不同。
理解高空核爆炸的效应参数是进行防护和应急处理的基础，本手册旨在系统介绍高空核爆炸效应的参数和应急处理方法，以提供参考和指导。
二、高空核爆炸的定义及概述高空核爆炸是指核武器在大气高空中引爆产生的爆炸现象。
高空核爆炸由于距离地面较远，爆炸能量的一部分会被大气吸收和摄散，导致地面效应相对较小。
高空核爆炸的主要特点包括电磁脉冲（EMP）效应、光辐射效应、热辐射效应和放射性污染效应。
三、高空核爆炸的效应1. 惯性效应：高空核爆炸产生的爆炸能量会引起大气中的空气和尘埃运动，产生气流和冲击波。
惯性效应主要是对物体和建筑物的冲击和破坏，其影响范围与地面核爆炸相对较小。
2. 电磁脉冲效应：高空核爆炸释放的电磁能量会产生剧烈的电磁脉冲辐射，对电子设备和电力系统造成严重影响。
电磁脉冲效应主要表现为电子设备瘫痪、电力系统短路等现象。
3. 光辐射效应：高空核爆炸产生的光辐射能产生一股强烈的光线，对人眼和各种感光设备具有极大的危害。
光辐射效应主要表现为瞬时照明和光热灼伤。
4. 热辐射效应：高空核爆炸释放的能量会产生大量的热辐射，对人体和建筑物造成热能的辐射和烧伤。
高空核爆炸效应参数手册
高空核爆炸效应参数手册高空核爆炸，即在大气层中空中进行核爆炸。
由于核爆炸释放的巨大能量和辐射，对大气层中的物理与化学过程产生深远影响。
为了了解和研究高空核爆炸的效应参数，特制作了该手册，以便对此类型的事件有更全面的了解和掌握。
一、高空核爆炸的定义及类型高空核爆炸是指核武器在大气层中的空中爆炸，其产生的破坏和效应主要通过电磁波、光辐射、冲击波、辐射尘云等形式向地面传播。
根据爆炸高度的不同，可分为低空核爆炸和高空核爆炸，低空核爆炸一般指爆炸高度在30公里以下，而高空核爆炸则指高于30公里的爆炸。
二、高空核爆炸效应参数1. 辐射效应在高空核爆炸中，产生的γ射线和中子辐射将对大气层中的电离层和电磁场产生严重影响，从而影响大气电离和电磁波传播，对电子设备和通信系统造成干扰甚至破坏。
高能辐射也可能对人体产生严重伤害。
2. 电磁脉冲效应高空核爆炸释放的电磁波将形成电磁脉冲，对电子设备和电力系统造成严重破坏，可能引发大范围停电和通信中断。
3. 光辐射效应高空核爆炸会产生剧烈的光辐射，造成眼部和皮肤的光辐射灼伤，并在一定范围内引起火灾。
4. 电离层效应高空核爆炸释放的能量将致使大气中的电子和正电子失衡，造成电离层的异常变化，从而对无线电通信和导航系统产生严重影响。
5. 辐射尘云效应高空核爆炸产生的辐射尘云将持续在大气中传播，对环境、气候和生态产生长期影响。
三、应对高空核爆炸效应的措施1. 建立预警系统针对高空核爆炸释放的电磁波和辐射，建立完善的预警系统，提前通知并保护人们对辐射的暴露。
2. 保护电子设备和通信系统采取防护措施，确保关键电子设备和通信系统的正常运行，减少电磁脉冲和辐射的破坏。
3. 多层次的应急预案制定多层次的应对措施和紧急预案，包括疏散方案、防护设施建设等，以减少人员伤亡和财产损失。
4. 加强国际合作针对高空核爆炸效应的全球性影响，加强国际合作，共同研究应对措施，提高全球范围内应对危机的能力。
总结：高空核爆炸的效应参数是一个复杂而严峻的问题，需要跨学科的综合研究和多方面的综合防范。
高空核爆炸效应参数手册
高空核爆炸效应参数手册随着核武器的发展和应用，人们对于核爆炸效应参数的了解也变得越来越重要。
高空核爆炸是指核弹在大气层以上爆炸，其产生的效应对电子设备、通讯系统、电力网等具有严重破坏性。
了解高空核爆炸的效应参数对于国家安全和防卫工作来说至关重要。
本手册旨在系统梳理高空核爆炸的效应参数，为相关专业人员提供参考。
一、高空核爆炸概述高空核爆炸是指核武器在大气层以上高空爆炸的一种爆炸方式。
与地面或水下核爆炸不同，高空核爆炸不会产生地震和大量的放射性尘埃，但其产生的强烈的电磁脉冲和致命的伽马辐射能够对地面上的电子设备、通讯系统、电力网等造成严重影响，甚至造成长期瘫痪。
二、高空核爆炸效应参数1. 伽马射线辐射强度在高空核爆炸后，伽马射线辐射是最具破坏力的一种辐射。
其强度受到核武器当量、高度、大气密度等因素的影响。
根据模型计算，其辐射强度在爆炸中心区域可以达到几十兆伏特每米，对人体和电子设备具有致命破坏性。
2. 电磁脉冲强度高空核爆炸还会产生强烈的电磁脉冲，对地面上的电子设备、通讯系统、电力网等造成破坏。
其强度与核武器的高度、当量有关，可以迅速瘫痪大范围内的电子系统。
3. 电离层干扰高空核爆炸会造成电离层的异常扰动，影响到无线通讯、卫星导航等系统的正常运行。
其扰动强度与核爆炸高度、能量释放等有一定关联。
4. 磁暴效应高空核爆炸还可能引发地球磁场的扰动，产生磁暴效应，对电力系统、导航系统、通讯系统等造成不可逆的损害。
5. 辐射污染高空核爆炸也会在大气中产生放射性尘埃和颗粒物，对环境造成辐射污染。
这对人体健康和生态环境都具有长期危害。
三、防御措施和应对策略1. 预警系统建设：建立高空核爆炸的早期预警系统，及时发现核威胁，采取行动减轻损失。
2. 设备防护：对关键电子设备、通讯系统、电力网等进行防护设计，减少核爆炸效应的破坏。
3. 应急预案制定：建立完善的高空核爆炸应急预案和救援体系，及时应对灾难。
4. 国际合作：加强国际间的核安全合作，共同应对高空核爆炸带来的挑战。
核爆炸产生的电磁脉冲效应评估
核爆炸产生的电磁脉冲效应评估核爆炸产生的电磁脉冲效应评估核爆炸产生的电磁脉冲（EMP）效应评估随着核武器技术的发展，人们对核爆炸产生的各种效应越来越关注。
其中，电磁脉冲（EMP）效应是一种重要的效应之一。
本文将对核爆炸产生的EMP效应进行评估。
首先，我们需要了解EMP的基本原理。
核爆炸释放出大量的电磁辐射，其中包括两种不同类型的EMP：高能量的E1脉冲和低能量的E3脉冲。
E1脉冲是由核爆炸产生的高能粒子释放出的电磁辐射，其频率范围在几千兆赫兹至低几百兆赫兹之间。
E3脉冲是由核爆炸产生的低能粒子释放出的电磁辐射，其频率范围超过几百兆赫兹。
EMP产生的原因是核爆炸导致的电离和电子加速。
当核爆炸发生时，高能粒子和辐射电离大气层中的原子和分子，产生带电粒子和辐射能量。
这些带电粒子会受到地球的磁场力的影响，从而形成电磁脉冲。
EMP效应主要影响电子设备和电力系统。
由于EMP释放出的巨大能量和频率范围广泛，它可以通过电力线、无线电设备和天线等途径进入电子设备和电力系统中。
一旦进入，EMP会在电子装置中引起过电压和电流，导致设备的损坏和系统的瘫痪。
特别是对于敏感的电子设备，如计算机、通信系统和导航系统，EMP的影响更为显著。
为了评估EMP效应对电子设备和电力系统的影响，科学家们进行了大量的研究和实验。
他们通过模拟核爆炸释放的电磁辐射，对各种设备进行测试和测量。
这些测试和测量旨在确定设备的耐受能力，以及开发相应的保护措施。
根据研究结果，我们可以得出结论：EMP效应对电子设备和电力系统造成的影响是严重的。
当核爆炸发生时，EMP产生的电磁脉冲能够瞬间摧毁或瘫痪大量的设备，导致系统的瘫痪甚至崩溃。
因此，保护电子设备和电力系统免受EMP效应的影响是至关重要的。
为了应对EMP效应，科学家们提出了一些保护措施。
例如，可以采取屏蔽措施，通过在设备周围添加金属屏蔽来阻挡EMP的进入。
还可以采取过电压保护措施，通过在设备上安装过电压保护器来吸收和限制过电压。
爆炸电磁脉冲对电子系统的干扰分析
爆炸电磁脉冲对电子系统的干扰分析爆炸电磁脉冲（Electromagnetic Pulse，简称EMP）是一种强大的电磁辐射现象，可以对电子系统造成严重的干扰。
本文将对爆炸电磁脉冲对电子系统的干扰进行分析，并探讨其可能的影响。
首先，爆炸电磁脉冲的产生通常与核爆炸、大规模爆炸或高能电磁脉冲器相关。
当这些事件发生时，会释放出大量的能量，产生强烈的电磁脉冲。
这些电磁脉冲可以通过电磁波的形式传播，并在其路径上对电子系统造成干扰。
爆炸电磁脉冲对电子系统的干扰主要体现在两个方面：辐射干扰和传导干扰。
辐射干扰是指电磁脉冲通过空气传播，直接作用于电子系统的电路元件。
这种干扰会导致电子系统中的电流和电压发生瞬时的变化，从而使电子系统的正常工作受到影响甚至完全瘫痪。
传导干扰则是指电磁脉冲通过导体传导进入电子系统，进而干扰电子系统中的信号传输和处理。
在电磁脉冲辐射干扰方面，爆炸电磁脉冲的强大能量可以引起电子系统中的电子元件产生过电压和过电流现象。
这些过电压和过电流会导致电子元件的损坏或烧毁，从而使整个电子系统无法正常工作。
此外，电磁脉冲还可以引起电子系统中的电磁感应现象，产生电磁能量的传递和转换，进一步加剧干扰的程度。
在电磁脉冲传导干扰方面，爆炸电磁脉冲的能量可以通过导线、电缆等导体传导进入电子系统中。
一旦进入电子系统，电磁脉冲会干扰电子系统中的信号传输和处理。
这种传导干扰可以导致电子系统中的信号失真、误码率增加等问题，从而影响电子系统的正常工作。
除了直接的干扰外，爆炸电磁脉冲还可能引发连锁反应，导致电子系统中的其他元件受到间接的干扰。
例如，当电子系统中的某个元件受到干扰而发生故障时，它可能会引发其他元件的故障，从而导致整个电子系统的崩溃。
为了减轻爆炸电磁脉冲对电子系统的干扰，可以采取一些措施。
首先，可以在电子系统中加入适当的屏蔽措施，如金属屏蔽箱、屏蔽罩等，以阻挡电磁脉冲的传播。
其次，可以采用电磁兼容设计，通过合理布局电子元件和电路，减少干扰的传导路径。
高强度电磁脉冲对800千伏输电系统的影响评估
高强度电磁脉冲对800千伏输电系统的影响评估高强度电磁脉冲 (HEMP) 是一种由核爆炸等强大能量释放而产生的大范围电磁辐射现象。
当这种脉冲波传播到800千伏输电系统时，可能对其造成严重影响。
因此，本文旨在评估高强度电磁脉冲对800千伏输电系统的影响。
首先，我们需要了解高强度电磁脉冲的特性。
高强度电磁脉冲是由强大的电磁脉冲波组成，其频率范围通常为几十千兆赫兹至几百千兆赫兹。
这种辐射能量非常高，具有极强的穿透力和破坏力，可以瞬间使电气设备发生短路、电子元器件失效甚至损坏。
对于800千伏输电系统来说，其运行中可能会受到各种来自自然和人为因素的干扰，如雷电、电力突变等。
高强度电磁脉冲属于这一类干扰因素之一，但其影响范围和破坏力远远超出了其他干扰因素。
因此，进行高强度电磁脉冲对800千伏输电系统的影响评估非常重要。
在评估过程中，首先需要考虑的是高强度电磁脉冲波的传播路径。
根据电磁学原理，电磁脉冲波在传播过程中会受到地球的电离层、地表等各种因素的影响，从而呈现出不同的传播特性。
因此，需要对800千伏输电系统所处的位置、地形、气象条件等进行详细分析，并综合考虑高强度电磁脉冲波的传播范围、传播衰减等因素。
其次，需要评估高强度电磁脉冲波对800千伏输电系统各个组成部分的影响。
800千伏输电系统通常由变电站、变压器、导线和绝缘支撑系统等多个部分组成。
高强度电磁脉冲波能够通过空气、物体等途径对这些部分产生影响。
因此，需要对每个组成部分的抗电磁脉冲能力进行评估，并根据其特性和位置进行分析和判断。
另外，需要考虑高强度电磁脉冲波对800千伏输电系统运行稳定性的影响。
由于高强度电磁脉冲波的强大穿透力和破坏力，可能导致系统中断、短路等故障，进而影响整个输电系统的运行稳定性。
因此，需要评估高强度电磁脉冲波对系统的影响程度，并提出相应的应对措施，以保障系统的可靠运行。
最后，需要考虑高强度电磁脉冲波的预防和应对方法。
在评估的基础上，应采取措施来预防和减轻高强度电磁脉冲对800千伏输电系统造成的影响。
高强度电磁脉冲影响研究
高强度电磁脉冲影响研究高强度电磁脉冲影响研究高强度电磁脉冲（HEMP）是指在极短时间内释放出极大能量的电磁脉冲。
它的影响研究对于保护电子设备和电网的安全至关重要。
下面是根据高强度电磁脉冲影响研究的步骤思路：第一步：了解高强度电磁脉冲的定义和特点。
高强度电磁脉冲是一种瞬时的、宽频谱的电磁辐射，其幅度远远超过常规电磁信号。
了解其特点有助于我们理解其可能对电子设备和电网造成的影响。
第二步：研究高强度电磁脉冲对电子设备的影响。
首先，我们需要了解高强度电磁脉冲产生的原因，例如核爆炸、雷击等。
然后，通过实验或仿真模拟，研究高强度电磁脉冲对电子设备的电磁耐受性和故障机制。
这包括设备的瞬态响应、电磁干扰的传播和耦合机制等。
第三步：研究高强度电磁脉冲对电网的影响。
通过实验或仿真模拟，研究高强度电磁脉冲对电网的输电线路、变电站和控制系统等的影响。
这包括电磁感应和故障导致的电网瘫痪、电网设备的损坏和故障恢复机制等。
第四步：探索高强度电磁脉冲的防护方法。
基于对高强度电磁脉冲影响的研究，我们可以开发出相应的防护方法来保护电子设备和电网。
这包括设计具有电磁屏蔽功能的设备、采用电磁屏蔽材料、建设抗高强度电磁脉冲的电网等。
第五步：评估防护措施的有效性。
通过实验或仿真模拟，评估所采取的防护措施对高强度电磁脉冲的抵抗能力。
这有助于不断改进和优化防护方法，提高电子设备和电网的抵御能力。
第六步：应用研究成果。
将高强度电磁脉冲影响研究的成果应用于实际生产和运营中。
这包括在设备和系统设计中考虑高强度电磁脉冲的影响、制定相应的应急预案和安全标准等。
通过以上步骤，我们可以全面了解高强度电磁脉冲的影响，并采取相应的防护措施来保护电子设备和电网的安全。
这对于确保电子设备和电网的正常运行，维护社会的稳定发展至关重要。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
E3 (t ) Ei (t ) E j (t )
其中
式中： t 1 ， 其中
ki E0i (e i e i ), 1 Ei (t ) 0, 1 E0i 0.04V / m i 0.02s 1 i 2s 1
， ，
，
ki 1.058
。
k E (e j e j ), 1 E j (t ) j 0 j 0, 1 E 0.01326V / m j 0.015s 1 j 0.02s 1 k j 9.481 式中： t 1 , 0 j ， ， ， 。
B VAB E dl
A
在特殊情况下，如果地面电场是均匀的(大小和方向不随位置变化)，式的积分与路径无关， 地电场在线路上的等效电压源可以简化为
VAB LAB ( E x sin E y cos )
其中 L AB 为线路两端间直线距离， E x 、 E y 分别为本段内地面电场的北向、东向分量，0 为端点 连线与 y 轴（东向）之间的夹角。 （3） E3 在电网上感应电流的计算 当电网节点很多时使用回路电流法或节点电压法形成电路的矩阵方程比较繁琐，而且在计算 时，对应每一个时间步都要求解一次线性方程组，运算速度缓慢，为便于计算机编程和提高计算 程序的运行速度，本文基于文献[11]和文献[16]的计算方法使用了 LP 方法。
2
电网元件的等效
典型高压输电线路系统如图 1 所示。发电机经升压变电 T1 连接输电线路。L1 和 L2 线路两端 接有并联电抗器 Xs。线路又经降压变压器 T2 接入高压输电系统。XD 为高压输电系统以外的电力 系统等效阻抗 [10]。
570
2012 年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集
Rc RA 3R0 Rg Rd
图 5 变电站等效电路
3
线路等效电压源计算
（1） E3 波形
HEMP E3 的时域波形不同文献中给出了多种表述形式[13]。本文在分析时采用了 IEC1000-2-9 中给出了双指数函数波形。 根据 IEC1996 年制定高空核爆炸的标准，出现时间在 1-1000s 之间，感应电场是水平方向。 在大地电导率 g =10-4S/m 的地球深处（到 100km 深）电场晚期波形表示如下：
图 1 高压输电线路接线图
由于 E3 效应近似为准直流，因此电网元件均等效为集总、时不变、线性元件。考虑到电流 的流通路径，电网中需要考虑的元件主要有输电线路、变压器、并联电抗器，下面分别讨论它们 的电网等效模型。 （1）输电线路的等效 输电线路由相线和地线构成。文献[11] 通过数值计算分析了这种影响，结果表明:在 100km 长度内忽略地线的影响对感应电流计算产生的误差小于 5%，而且随着线路长度的增加该误差还 会减小。基于该结论，并考虑到实际高压输电线路的长度一般都大于 100km，本文的输电线路模 型忽略地线的影响。本文将相线等效为电阻，如果同一输电走廊内有双回或多回线，接地点之间 流通的感应电流是各回线路感应电流的总和，节点之间的等效电阻为多回线路电阻的并联。
571
2012 年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集
A RA
B RB R0 O
C RC
A RA 3R0 O
图 4 并联电抗器三相及单相等效图
（4）变电站的等效 将变电站中变压器、电抗器等元件分别等效并连接在一起，即可得到变电站的感应电流等效 模型，将电阻合并后可得到简化形式。如果变电站内有两台或者多台变压器并列运行，在进行等 效时应将相应元件的电阻并联。此外，变电站的接地电阻应该包含在感应电流等效模型中，用 Rd 表示，其中流过的感应电流为三相的总和，在单相模型中的等效接地电阻应为实际值的 3 倍，即 3Rd。
峰值电场 38V/m，上升时间约 0.9s，正脉冲半宽度 20s，负脉冲半宽度 130s。
572
2012 年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集
图 6 HEMP 晚期效应的标准波形图
（2）线路等效电压源计算方法 地面感应电场对电网模型的作用等效为施加于不同接地点之间的电压源，其值为电场沿线路 的积分，即
A Rc X Rg A a O A Rc a Rg
图 3 自耦变压器及其等效图
（3）并联电抗器的等效 超高压输电线路末端一般装有用于补偿输电线路容性充电电流，限制系统电压升高和降低操 作过电压的并联电抗器。其中性点一般通过中性点小电抗器接地[12]，在变电站内相当于与变压器 并联。 并联电抗器的感应电流等效三相模型中 RA、 RB、 RC 分别为 A 相、 B 相和 C 相的直流电阻， R0 为中性点小电抗器的直流电阻；并联电抗器的单相等效模型中 RA 为单相电抗器的直流电阻， 由于流过中性点小电抗器的感应电流为单相电抗器中的 3 倍，根据电路原理，单相模型的等效电 阻为其直流电阻的 3 倍，即 3R0。
2012 年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集
高空核爆炸电磁脉冲 E3 效应 对电网的影响研究
徐然，赵志斌，崔翔，王斯斯
（华北电力大学电气与电子工程学院） 摘要：电力供应与国民经济生产生活关系密切，其中断或减少将影响国民经济的各个部分，为减小高空核爆晚期
效应对电力系统的损害， 本文主要研究了电动力电磁脉冲对电网的影响。 根据直流偏磁对电网元件的影响， 对于电 网元件进行等效，由 IEC1996 年给出的高空核爆晚期标准波形，得到线路等效电压源，并应用 LP 法计算了高空核 爆炸晚期效应在电网上的感应电流，本文以西北 750kV 规划电网为例，做出水平评估，给出评估结果，并对其产 生的影响做出分析。 完善电力系统的结构， 提高电力系统运行的可靠性及抵抗干扰的能力。 电网感应电流水平不仅 取决于 HEMP 强度与位置，同时受地磁场变化率、大地电性结构和电网结构参数影响的。虽然线路中的感应电流 源远大于流经变压器的感应电流， 但是线路中感应电流不会对电网产生危害， 因此优化电网结构参数、 改变核爆地 点可以有效减小偏磁的危害。 特高压系统中可能会出现幅度很大的感应电流， 高空核爆晚期效应电网产生的影响不 容忽视。 我国特高压电网的输电距离长、 线路电阻小及采用单相变压器组等特点导致其遭受核爆炸影响的风险很大。
im
Yij
再定义向量 J=[J1,J2,…,JN]T，其元素为
Jj
i j
Vij Rij
V ji Rij
则入地感应电流电流向量 I=I=[I1,I2,…,IN]T 可表示为[15,16]
I (1 YZ ) 1 J
注意式中的 1 表示 N N 单位矩阵。由上式可见，当 Z=0 有 I=J，因此向量 J 表示理想接地 条件下(接地支路电阻为 0)的入地感应电流电流。 输电线路中流过的感应电流电流 Iij 也用下式计算
关键词：高空核爆炸电磁脉冲 直流偏磁 E3 效应 电力系统稳定
1
引言
电力供应与国民经济生产生活关系密切，其中断或减少将影响国民经济的各个部分[1]。随爆 炸产生的覆盖面积可达 1000-2000km[2]的核电磁脉冲，其早期效应可使大范围内电力系统出现颇 似雷电波的感应电压和感应电流，即冲击电压和冲击电流，其晚期效应可使系统内流过近似直流 的偏磁电流。电磁脉冲是核爆炸产生的强电磁辐射，核电磁脉冲的破坏力十分巨大。大量文献[3-5] 研究了早期效应对电力、电缆线路的感应电压以及对电力系统的影响，但是持续时间长、覆盖面 积大的晚期效应也是影响电网安全的重要因素。 高空电磁脉冲（high altitude electromagnetic pulse，HEMP）（30km 以上）的晚期效应一般称 为 E3 效应或电动力电磁脉冲（MHD-EMP）效应[6]。其频段主要分布在 1Hz 以下，持续时间长达 数分钟。，并且与太阳风暴等大面积地磁扰动扰动相比，E3 效应，它是低幅的电磁脉冲，由高空 核爆炸引起的地磁扰动影响。效应的电场峰值可达幅度可达 40V/km，远高于测得的太阳磁暴产 生的低频电场（不超过 1V/km）[7]。E3 效应产生的两种现象都会导致变压器中性点有准直流电流 流过。电力变压器的正常交流工作磁场受入侵直流电流的影响会发生工作点偏置，使变压器内部 铁心产生单边磁饱和，进而使激磁电流波形畸变，引起变压器振动和噪声加剧、局部发生过热， 即发生所谓变压器的直流偏磁现象或直流偏置现象[8,9]。并且，产生的大量谐波可能引起系统电压 跌落、无功波动、继电保护误动等可能影响整个电网安全运行的事故。甚至曾导致加拿大魁北克 电网的大规模停电。 本文对大尺度范围的电网进行了分析，获得了电网内变压器偏磁电流的分布，以此为基础， 分析了偏磁对电网的影响。本文包括四部分内容，首先介绍了电网元件的等效电路模型，给出了 E3 效应在电网络上等效电压源的建模计算方法，然后计算了西北实际 750kV 规划电网上的感应 电流，最后分析了 E3 效应对电网的影响情况。
图 7 电网任意两节点等效模型图
考虑具有 N 节点的感应电流电网等效模型，任意两个节点 i 和 j 之间的等效电阻为 Rij，等效 电压源计算得
定义 N N 网络接地阻抗矩阵 Z， 则各节点的入地感应电流电流 I=[I1,I2,…,IN]T 与各节点的 电压 U=[U1,U2,…,UN]T 之间有
574
Байду номын сангаас
2012 年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集
图 8 西北 750kV 规划电网示意图
又由基尔霍夫定理有
I i I ij I ij
i j i j
代入下式可得
I i
i j
Vij U i U j Rij
参照 Lehtinen 和 Pirjola 的做法[14]，引入 N N 网络导纳矩阵 Y，其元素为
Yij
1 ，i j Rij 1 ， i j Rij