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没有安装避雷线是动车追尾事故的终极原因?

2011年7月25日晚,CCTV-2“经济半小时”披露了一个令笔者震惊的事实:我国高铁25千伏输电线路(即高铁接触网)竟然没有安装避雷线!

以笔者的电力理论基础和曾经12年电力系统从业经验来看,如果这次事故的始作俑者真的是雷击(其它如失去电力、信号系统损坏等等都只能是派生故障),那么,高铁接触网没有安装避雷线,应该就是“7·23甬温线动车追尾事故”的终极原因。

在所有人工建筑物中,远距离输电线路最容易遭受雷击。

袭击输电线路的雷电有两类,一类是“直击雷”,另一类是“感应雷”。“直击雷”往往直接击中地面上凸出的最高物体,如大树、高大建筑物。如果输电线路经过一大片空旷的大地,而周围又没有比它更高的物体,那么,在雷雨天气,它就可能成为“直击雷”的袭击目标。

“感应雷”比“直击雷”更容易、也更频繁地袭击输电线。这是因为,当某段输电线路上空形成带电雷云时,在该雷云下方的输电线上,就会“感应”出大量的异性电荷(异性相吸)。当上空的雷云发生云间放电(即上空正电雷云与负电雷云之间放电,俗称“空中闪电”)后,输电线上堆集的大量电荷便会因为失去上空雷云电荷的吸引力而分别向两端涌流。这些规模宏大的电荷流动可以瞬间形成几万、几十万伏特的高电压,它与输电线本身的电压叠加在一起,足以摧毁它们所遇到的任何用电器。(由于雷电流威力强大,所以,输电线路都有终极保护措施,即在所有避雷保护都失效的情况下,电源开关会“自动跳闸”,以彻底切断电流。这就是所谓高铁接触网遭遇雷击而“失去动力”的原因。)

由于“直击雷”袭击输电线要受到地形地貌的限制,而“感应雷”完全没有这种限制,所以,在输电线雷击事故中,“感应雷”占绝对多数。

远距离输电线路动辄几百上千公里,在雷电多发地区和雷雨多发季节,几乎不可能避免雷电,尤其是“感应雷”的频频袭击。

目前电力系统已经有了一整套非常成熟的防雷体系,而保护远距离高压输电线路的主要手段就是架设“避雷线”,再辅助使用其它避雷设施。“避雷线”技术实际上非常简单,即在高压输电线杆塔顶部专门架设一条或两条金属线,并可靠接地。雷击时,该接地金属线首先将雷电流引入大地,从而保护下面的输电线免遭雷击。按照电力规程,在雷电多发地区,10千伏以上远距离输电线路都需要安装避雷线。(见下图)

遗憾的是,我国高铁25千伏接触网仅仅使用了普通的避雷器、避雷针等常规防雷手段,而没有使用对输电线最为有效的避雷线技术,即使在通过雷电多发地区,它也是“素面朝天”,在雷雨季节必然频频遭遇雷电袭击。(见下图)

据中新网的消息,在“7•23动车追尾事故”事故发生前一小时(19时35分),温州市气象台发布了温州及附近地区的雷电黄色预警信号,“预计23日傍晚到上半夜温州市区中西部、文成、泰顺西部阴有雷阵雨,有雷雨地区可伴有短时强降水、强雷电和7~9级雷雨大风”。(记者汪恩民等:《D3115次列车脱轨事故气象曾发布雷电黄色预警》,中新网/新闻中心/国内新闻,2011年7月23日23:36 ) 应该就是这一场有预警的强雷电袭击了温州附近的接触网,并引发了一系列派生故障,最后导致追尾事故。

事故现场附近的村民证实了这次雷电袭击。事故次日,“村民告诉记者,昨夜风雨大作,雷鸣电闪,一位村民向记者描述,他昨天晚上9时不到的时候,的确看到雷电击中一趟动车组列车,‘那趟车被雷击后就停了下来’”。(记者金志刚等:《温州动车追尾现场直击:隔几步就有裹满泥浆的鞋》,中新网/新闻中心/国内新闻,2011年7月24日)“先打了个闪电,就看到火车头位置的电线上转火圈,然后,线塌了下来。应该是打雷击中了火车头的电线”。(《7·23动车追尾:消逝的生命和被怀疑的技术》,《三联生活周刊》2011年第31期)

“7•23”事故发生地是一片空旷的平地,高铁高架桥高耸其上。在雷电多发地区,没有避雷线的保护,接触网和行驶中的列车被雷电击中只是迟早的事。(见下图)

笔者注意到,在“7·23甬温线动车追尾事故”以前,媒体就常有高铁、动车、电动列车因雷击事故而延误或停运的报道。在《财经网》列出的“2005年至2011年因雷击造成火车事故一览表”中,仅2011年7月,在京沪、甬温等路段上就有3次雷击事故,而每次都造成几趟十趟动车延误或停运。

近年因雷击造成火车事故一览:

2011年7月3日,京沪高铁曲阜、滕州、枣庄区段供电线路遭雷击,造成接触网故障,北京开往上海方向的G151次等12趟列车不同程度延误。

2009年8月22日,上海开往杭州的D5673次动车,中途停车晚点;次日,广东东莞发生类似事故。原因疑为接触网遭雷击出现断裂。

2007年7月10日,上海开往南京的D406次动车被雷电击中,其受电弓受损导致列车停驶,晚点70分钟。

2006年8月3日,京广线汉口至黄陂横店段,因供电设施遭到雷击,中断一个多小时。20余趟南下客车晚点,最长达5小时。

就在“7•23”事故发生前不到1小时,在距离“7•23”事故地点仅5公里的温州南站附近,另一动车组(D3212次)遭遇雷击停车,车上约千名乘客被迫步行至温州南站。(记者汪恩民等:《温州脱轨动车5公里外另一动车遭雷击无人伤亡》,中新网/新闻中心/国内新闻,2011年7月24日)

高速运动之中的列车为什么这么容易被雷电击中?是不是它带着被上空雷云感应的海量电荷高速运动更容易招致雷击?这还需要物理学家进行静电场物理试验来确定。但是,没有避雷线的保护更容易招致雷击却是确定无疑的。

目前,官方对“7·23甬温线动车追尾事故”的“初步结论”是雷击造成电力、信号、通信或信息等故障。如果最后证实这个结论是真实的,那么,“电力、信号、通信或信息等故障”的终极原因就是高铁接触网没有安装避雷线,尤其是在雷电多发地区没有安装避雷线。

据著名防雷专家关象石介绍,铁道部2009年颁布的《高速铁路设计规范(试行)》,并没有吸收电力系统防雷的成熟经验,“在防雷措施上有待完善”。在该规范的指导下,高铁接触网“就没有设计这样一根避雷线”。(CCTV-2“经济半小时”:《7•23动车追尾事故调查》,2011年7月25日晚9点20分)

雷击是一种自然现象,因此一般人都认为“雷击”是天灾,但是,以上情况表明,这场貌似天灾的雷击事故,极有可能是一场“人祸”。 

2011年7月28日

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