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723动车调查:王梦恕院士爆重大防雷设计缺陷 精选

已有 14045 次阅读 2011-9-18 09:53 |个人分类:电气接地|系统分类:科普集锦| 接地, 王梦恕, 动车事故, 防雷, 723

 

   说明,本文仅是从防雷角度探讨了动车的一些设计问题。尽管雷击诱发了723动车事故,但并非直接导致列车追尾的原因。西南交大交通运输学院院长彭其渊称,此类设备都遵循“故障导向安全”原则,设备受到损害的话,应该是要导向停车的,任何故障情况下都应该如此。

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 参见:调查组专家:动车设备技术没问题 天灾只是条件

 

 

“主要管技术”的王梦恕院士不但没有避嫌,而且还以此次事故调查组专家组的副组长的身份参与了调查,然后说他们主管的“技术上没有问题”,并且指出,防雷设计也没问题,问题出在天灾雷电上,没有按照他们设计的级别发生。部分摘要如下:

  新京报:与设计没有关系,那跟雷击有关系吗?

王梦恕:是雷击引起的信号击穿,这是以前没有估计到的。当天的雷击有资料证明,7分钟雷击了100多次,历史上是没有的。设计的时候,不可能估计到,但不能说设计错了。就像房子和地震的关系,有12级的地震,但房子却设计到8级就够用了。

新京报:那当时动车防雷击是按照什么标准设计的?

王梦恕:一般雷击,只要有雷击发生,将雷击传到地下就可以。

事实上,王梦恕认为他所主管的“没问题”、“没关系”的技术、设计正好是一大致命问题所在,至少,在雷电防护方面是如此。若非此次王梦恕的无意泄露,我根本不敢想象高铁的防雷问题会严重到这等地步,虽然我知道铁路以及整个中国的防雷接地体系一直很薄弱,远远落后于西方国家。

一、引子

为了更好地让大家理解该文,我先举个例子给大家科普一下相关知识。

常有人问,为什么很多地方安装了避雷针也会被雷击?事实上,目前国际主流认为,防直击雷的关键就是要在最有可能遭受雷击的位置布置避雷针(要求高的则须避雷带、避雷网等),并通过下导体、接地体将吸引过来的雷电引入大地。避雷针并不比附近其它设备更具吸引雷电的优势,真正的优势就是它所在的点更容易被雷击。

去掉下导体、接地、联接等其它措施,避雷针就是一普通钢管。事实上,目前国际主流公推的防雷设计为滚球法,避雷针效果等同普通钢管考虑。如果需要,可以临时用钢管制作一避雷针。有铁塔等金属构件,则可直接当避雷针使用。

如接地、联接等不合格,那么避雷针就是一雷灾针,将雷电引入危害人身和设备安全,譬如,将雷电引入动车车站的敏感的信号系统将其击穿,导致无法估量的灾害。

所以,防雷的关键不在于顶上那根针,而在于浪涌、接地、联接等措施,其中尤以直接泄放雷电流的接地为最。

动车雷击探析

所以,发生动车事故后,马上就有人猜测是接地(或联接,没有可靠的联接,接地就发挥不了充分的作用)不合格。因为铁路系统之前正好发生过类似事件。由于接地、联接和隔离措施的缺失,导致故障电流(注意:故障是永恒的,任何高明的设计和工程师都无法避免其发生,只能接地等措施防范)无法快速泄放,将敏感的信号监控设备击穿,造成货车脱轨事故。为此,铁路部门还专门于今年一月下发了通知,要求迅速采取严格的接地、联接和隔离等措施防止类似事件发生。

结果,货车脱轨的,似乎防住了,动车脱轨事故却发生了。虽然我也怀疑是动车脱轨是类似缘故导致,但如果没有王梦恕的无意泄露,我根本不敢相信世界顶尖水准的动车信号系统遭受雷击的缘故如此地低级。

中国的防雷接地水准大大滞后于发达国家,铁路系统的防雷接地也是摸着石头过河。我们的动车系统综合了欧洲、日本的先进设备和技术,而防雷接地主要沿用了欧洲的方法,以一根贯通地线将整个沿线接地系统全部联接起来成一综合体。该措施极具创意,虽然投资不菲,却具有日本的独立接地无法抗衡的两大绝对优势:更低的接地电阻值保证了更快的故障电流泄放速度,绵延数十公里的贯通线保障了各点就近接地最大便利化。可惜的是,浮躁的我们却没有通过有效的联接等措施将其利用好,从而导致了之前的动车脱轨事故。

请注意,如果王梦恕所说的信号击穿事故属实,那么,这样的雷击事故应该是可以通过高水平的负责任的设计避免的。导致此时事故的并非危害最大的直接雷,而是被消减了绝大部分能量的感应雷或者雷电波入侵(除非该站防雷接地措施不合格,防雷接地须从综合接地中独立出来单独考虑,且连入点须与其它接地点保持一定距离),只要将上述提到的铁路部门针对货车脱轨事故的整改方案引用过来就行了,而且,高铁的贯通接地系统就是为此服务的,非常容易,比货车铁路整改便利很多倍。

因此,王梦恕所谓的按照一般雷击的标准设计是非常惊人的,称其没问题就更惊人了。从未听说过有所谓的“一般雷击的设计标准”,只有一类、二类、三类的防雷标准,其安全性要求越高,防雷标准的级别也就越高。而且,通用的防雷标准只是最低限度的标准,各个部门还应有高于通用标准进一步细则。譬如变电站,遭雷击的概率比铁路高很多倍,遭雷击的损失更是高得惊人。如果光参照一类、二类或者三类通用防雷标准,那么,中国电力系统马上在巨大的雷灾中全线瘫痪。

当下并没有针对动车系统的具体标准,动车系统的防雷设计也是摸着石头过河,防雷标准取决于动车的具体设备和技术体系,而当下的设备和技术体系为杂合日欧国家所致,我们自己都没完全搞清呢。因此防雷接地问题是必然性存在的,必须不断改进,此时回避和掩盖是非常危险的。如果一下子就毫无问题地达到了国际先进水平,那么我们相应的科研和工程技术人员就不是人了,都成神了。

事实上,我国整体防雷接地水准跟发达国家相去甚远。我国的变电站接地规程相较于美国IEEE 80 简直是天壤之别。而铁路系统的防雷接地水平又与变电系统相去甚远。综合大批骨干专家编辑的《铁路综合接地和信号设备防雷系统工程设计指南》在非常重要的的联接等方面还不如美国一普通高工十多年前编辑的《Practical Guide to Electrical Grounding》一书,所以,我国高铁、地铁等因联接不当导致的问题频发。

因此,动车防雷系统的最大问题就是,目前还没有发展出一套高水准的导则(或者设计指南)来保障其安全(这本无可厚非,而且也是必然性的)。可我们的专家却在遭雷击后出来说设计没问题,我们是按照一般雷击标准设计的,只是这次雷击没有按照标准发生而已。

当然,我此举并非指责铁路系统技术落后,这是发展中的必然性现象,但我们必须勇于承认问题,并积极改进,这才是科学的做法。事实上,铁路部门在接地产品质量等问题的控制方面是要高于电力、通讯、石油等其它部门的,这一点是值得赞赏的。发现了导致大面积接地腐蚀的不良产品,马上就将相应不良商家给封杀了,这也是值得赞誉的,其它系统则几不见类似统一举措。

另外,有几点需要说明:

王梦恕称,温州723日的7分钟100多次的闪电频率是“历史上是没有的”,这是不对的。事实上,温州在2003年时还不具备监测闪电频率(也即王所谓的一分钟的雷击次数)科技手段。

雷击之所以会导致信号击穿,不是因为7分钟内发生的的100多次雷击数量超限,而是接地、浪涌等防雷措施不够格,导致未能快速泄入大地的雷电能量涌入信号设备区域,产生的高电位差将其击穿。

而且,100多次雷击(确切地说,应该是闪电)数量大部分是云层之间的放电,只有25%的对地放电概率。而且,对地放电中,有98%的负极(负电荷)雷击,电荷量不高,容易防范,只有2%的概率是正极雷击,电荷量高达负极雷击十倍,危害大,难以设防,不过,这种危害主要体现在直接雷上,而非此次温州动车事故的信号击穿。另外,正极雷击需要聚集大量的电荷才会发生,因此,雷击波只会发生一次。所以,陈儒军兄假设的“7分钟内有100多次雷击击中了动车组设备”是不可能发生的,当然,低能量的负极雷击也不可能发生,100多次雷击是温州发生的总雷击数。



关注“温州动车追尾事故”
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