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本文依據國家關鍵基礎設施安全防護指導綱要，探討高空電磁脈衝對變電所之潛在威脅，說明HEMP特性及其對電力與通訊設備的影響，並介紹HEMP電磁脈衝防護的四個等級，最後分析變電所HEMP電磁脈衝防護之三種應用。
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各位收聽世界電力新聞週報的朋友，大家好！本週要為大家介紹的是－變電所中高空電磁脈衝的防護與應用。行政院《國家關鍵基礎設施安全防護指導綱要》將能源、水資源、通訊、交通、金融、緊急救援、政府機關及高科技園區列為八大關鍵領域，要求在面對自然災害、人為破壞與新興科技威脅時確保關鍵基礎設施運作安全。其中，高空電磁脈衝（High altitude Electromagnetic Pulse，簡稱 HEMP）屬新興科技威脅，可能被用來攻擊國家關鍵基礎設施，如攻擊變電所而影響電力供應的穩定性。
首先我們來了解什麼是HEMP高空電磁脈衝。HEMP高空電磁脈衝，是一種由距離地面約30公里至400公里核爆炸所產生的強烈電磁能量。核爆瞬間會產生伽瑪射線，伽瑪射線與大氣分子作用產生大量自由電子，而這些電子在地球磁場的作用下，形成強大的電磁波射向地面，影響大範圍的電子設備與電力系統。
HEMP 通常可分為三個不同的時域分量，E1(快速脈衝)、E2(中速脈衝) 與 E3（慢速脈衝）。E1脈衝頻率最高破壞性最強，對電子設備最具破壞性；E2 的特性類似大型雷擊，會在線路上造成突波電壓；E3 則影響時間最長，可能對輸電網等長距離導體造成大範圍干擾。
過去這類威脅多被認為只存在於軍事領域，但隨著關鍵基礎設施中的電力、通訊與控制系統的智慧化與發展，HEMP對民用設施的衝擊已逐漸受到重視。對電力系統而言，一旦變電所關鍵設備失效，影響的將不只是單一變電所，而是整體供電穩定與社會運作。
那我們又該如何防範電磁脈衝的威脅呢？美國網路安全暨基礎設施安全局《EMP-Protection-Resilience-Guidelines電磁脈衝(EMP)防護與韌性指南》將電磁脈衝的防護分為四個等級：
(一) 等級1：為基礎認知與防護，強調降低風險及提升設備可恢復性，實務作法如風險評估、應變程序、設備基本接地及備品等。
(二) 等級2：為關鍵設備的保護，強調保護重要設備不備直接破壞，實務作法如在重要設備安裝電磁脈衝防護等級的濾波器。
(三) 等級3：為系統層面的保護，防護層級從單一設備提升至整體系統，實務作法如建立法拉第籠隔絕電磁波，如電磁脈衝屏蔽室或屏蔽機櫃保護設施中的重要系統設備。
(四) 等級4：目標是確保基礎設施再受到HEMP攻擊下仍能持續運作，實務作法為整體設施對HEMP保護設計。
了解電磁脈衝防護的四個等級後，接著我們來聊聊變電所中電磁脈衝防護的應用。變電所是電力系統中的關鍵節點，特別是控制室SCADA、Gateway等設備主機以及通訊室設備，一旦受損，將直接影響變電所穩定運作與調度。因此變電所電磁脈衝防護的應用便是保護控制室內重要的設備，其應用可分為以下3種：
(一) 應用1：將整個重要設備室進行全面屏蔽。這種方式防護效果最佳，能保護室內設備不受HEMP影響。然而，其工程涉及建築結構、通風、消防與門禁動線調整，造價十分高昂，也會大幅改變變電所運維模式。
(二) 應用2：在設備室內設置獨立的屏蔽空間，只針對關鍵系統區域進行防護。這樣能在效果與成本之間取得一定平衡，但仍需配合土建與機電工程，施工介面較多，也會大幅改變變電所運維模式，對空間的規劃比較沒有彈性。
(三) 應用3：在設備室內採用屏蔽機櫃，將重要的控制與通訊設備放置於具HEMP防護能力的機櫃中。這種作法的特色是施工影響小、成本相對低且幾乎不會改變人員操作習慣。雖然無法全面保護所有設備，但在成本效益與實務可行性上，對變電所而言是一個相當務實的選擇。
最後，雖然HEMP高空電磁脈衝發生的可能性不高，但其影響層面廣，對變電所而言，一旦遭受攻擊，便可能影響整體社會的穩定性。而隨著電力系統智慧化與社會發展程度的不斷提升，變電所的高空電磁衝防護議題已成為必須納入規劃的安全考量。如此，在面對威脅時，才能確保電力的供應與社會運作的穩定性。
以上是本週世界電力新聞週報的整理報導，電力的大小事，我們會持續密切關注並跟大家分享，若喜歡我們的頻道歡迎與好朋友分享喔！我們下週再會！
