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多少次雷击可破坏铁路信号设备?

已有 4894 次阅读 2011-9-18 15:01 |个人分类:科研心得|系统分类:科研笔记| 高铁, 信号, 接地, 雷击, 防雷

    王梦恕院士说7分钟内发生的100多次雷击破坏了铁路信号设备。为什么即使考虑100多次雷击都在铁路信号设备附件发生,也不会破坏采取正常防雷保护的信号设备呢? 在这里我根据地球物理测量仪器中的防雷电路作一个对比分析。因为铁路信号设备的防雷应该比地球物理测量仪器更严格,这个分析还是很有参考意义的。

    信号测量电路的防雷击器件主要是放电管,放电电流大。还有很多半导体放电电路,可以组合考虑,组成多级保护电路。 影响防雷击电路正常工作是主要因素是放电管可放电次数、放电通路可承受的平均放电电流。 由于放电电路可以短时间内承受大电流通过,我们可以考虑单位时间内的平均放电电流。

     雷击产生的放电电流是脉冲电流,持续时间很短。放电会导致放电通路的导体产生热量,如果持续放电,导体会因为温度过高而烧毁。 但由于大电流放电的持续时间只有数十微秒,只要这种大电流放电以比较长的间隔发生,放电导体就不会因为温度过高而烧毁。假设放电电流为1000安培,持续时间为20微秒。而放电通路许可的平均通过电流为1安培。 由于1000安*20e-6秒= 1安*20e-3秒。因此,许可的雷击间隔为20毫秒。由此可以算出,每秒钟许可的雷击次数为50次,420秒内许可的雷击次数为2100次!因此,王院士所谓的7分钟100多次雷击完全在设备的安全工作范围内。

    如果是避雷针,许可的平均导通电流更大,在考虑接地条件下,最少可达10安培。在420秒许可的雷击次数为21000次!

    由此看来,只有雷击次数在7分钟(420秒)内达到了事实上不可能是2100次!才能够让信号电路的防雷保护装置失效。当然,如果设备的接地出了问题,则有可能雷击一次就破坏了整个信号设备。因为雷击产生的电流无法流入大地的时候,就会破坏设备的各种器件。因此,丛远新博主认为接地问题是事故的主要原因,是非常有道理的。 当然,如果放电管和其它防浪涌器件在性能上达不到设计要求,也会在接地无问题的情况下破坏信号设备



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