Защита объектов энергетики от высотного электромагнитного импульса

Одна из угроз, стоящих перед энергетическими системами, развивающихся в сторону интеллектуальности и информатизации, это угроза сильных электромагнитных импульсов.

Высоковысотный электромагнитный импульс (HEMP), с его широким охватом и высокой напряжённостью электрического поля, представляет глобальную угрозу для энергетических объектов, распределённых по большой территории, и может парализовать энергосистему региона или даже страны.

Существующая энергосистема Китая уязвима к участившимся стихийным бедствиям и возможным техногенным атакам, что добавляет большие потенциальные риски для её функционирования. Сосредоточившись на экологических характеристиках, последствиях и опасностях HEMP, результатах предварительной оценки, а также принимая во внимание безопасность, с которой сталкивается энергосистема в условиях энергетического перехода, в статье, опубликованной китайскими учёными в журнале ScienceDirect, предлагается создание устойчивой энергосистемы с высокой устойчивостью в качестве стратегии реагирования. Также в статье подробно описываются этапы разработки и конкретные рамки исследований для устойчивой энергосистемы. Есть надежда, что после 15 лет напряжённой работы всей отрасли будет создана устойчивая и быстро восстанавливающаяся энергетическая система.

Энергосистема является наиболее важной, сложной и представительной инфраструктурой и играет основополагающую и вспомогательную роль для других инфраструктур, таких как связь, энергетика, железнодорожный транспорт и финансы. Использование информационных технологий и интеллекта в инфраструктуре усиливает зависимость отдельных инфраструктур от электроэнергии и увеличивает риск каскадного повреждения. Поэтому проведение исследований по защите от сильных электромагнитных импульсов имеет стратегическое значение для обеспечения надёжности энергообъектов в экстремальных условиях. В ответ на такие вызовы, как энергетический кризис и ухудшение состояния окружающей среды, происходит переход к построению нового типа энергосистемы, включающей возобновляемые источники энергии. Этот переход ставит новые задачи перед защитой от электромагнитных импульсов из-за изменений в структуре энергосистемы. Исходя из текущего состояния исследований и стратегии, основные рекомендации по исследованиям защиты от сильных электромагнитных импульсов заключаются в следующем.

1.    Разрабатывайте технологии устойчивой энергосистемы и рассматривайте способность сети к восстановлению как показатель защиты от электромагнитных импульсов. Для защиты от ЭМИ следует использовать стратегию «усиления узлов и обеспечения готовности к чрезвычайным ситуациям» для минимизации ущерба, быстрого восстановления и, в конечном итоге, достижения цели «полного восстановления энергосистемы в течение 7 дней, восстановления энергосети центральной зоны в течение 48 часов и бесперебойного питания критически важных потребителей в условиях экстремальных воздействий».

2.    Ускорение создания базы данных по воздействию сильных электромагнитных импульсов на электроэнергетические объекты. Необходимо как можно скорее создать мощную среду моделирования ЭМИ, включающую устройства моделирования облучения для типового оборудования/систем, устройства высоковольтной инжекции быстрых импульсов, устройства высокоточной инжекции длинных импульсов и устройства инжекции проводимости на уровне устройств. Одновременно с этим крайне важно разработать методы испытаний, основанные на характеристиках воздействия, и провести испытания воздействия на типовом вторичном и первичном оборудовании, оборудовании диспетчерской связи и новых энергетических устройствах. Кроме того, базы данных по воздействию оборудования и базы данных по сопряжениям постепенно пополняются, чтобы предоставить основополагающие данные для оценки на уровне станции и сети.

3.    Разработать методы оценки ущерба, вызванного мощными электромагнитными импульсами, и построить оценочную модель для региональных энергосетей. Во-первых, крайне важно создать оценочную платформу для региональных энергосетей, требующую построения моделей узлов с точки зрения важности и уязвимости. Во-вторых, необходимо провести полунатурное моделирование (HIL) с использованием информационно-физического синтеза и смоделировать каскадные отказы, затрагивающие первичное и вторичное оборудование энергосети. Наконец, на уровне сети необходимо разработать технологию идентификации рисков и построить оценочные модели для оценки опасностей электромагнитных импульсов и возможностей быстрого восстановления.

4.    В сочетании с тенденцией строительства новых энергосистем, интегрированной со строительством новых энергосетей на региональном уровне, необходимо провести исследование типичных повреждений оборудования, оценку сети и технологий/стратегий защиты, уделяя особое внимание распределительным сетям и новым источникам энергии. Рекомендуется организовать и провести пилотные работы, такие как оценка и защита новых распределительных сетей от воздействия сильных электромагнитных импульсов: серию пилотных проектов, таких как испытания на повреждения ключевого оборудования в новых системах генерации энергии, распределённых накопителях энергии, крупномасштабных трубопроводных сетях и других системах в распределительных сетях, проверка технологий/стратегий защиты, оценка моделирования сети и т. д., для получения систематических результатов и ускорения завершения технического резерва.

Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал

По материалам открытых источников