财新传媒
位置:博客 > 李尚勇 > 德日高铁接触网的防雷经验与我国工程师没被采纳的防雷建议

德日高铁接触网的防雷经验与我国工程师没被采纳的防雷建议

(本文需要防雷装置基础知识,缺少者可先“恶补”一下。见后面附录)

近日,笔者正在写作有关“7·23事故”的制度分析文章,偶然查看前两天发在《财新网》的博文《没有安装避雷线是动车追尾事故的终极原因?》,见到一条评论,说:“典型的外行说胡话,你去看看国外的接触网吧”。于是,一咬牙,决定暂时放下“7·23事故”制度分析的写作,先看看国外的接触网。

结果是,不看不知道,一看吓一跳!

文献资料显示,欧洲中部地区每100公里接触网在1年时间内可能遭受1次雷击。基于这一很低的雷击数据,德国铁路接触网一般只在他们认为雷电较多的地段使用避雷器。出于经济与防护效益比较,他们在其它雷电较少的区段,一般都不考虑设置防雷装置。这就是人们在欧洲的电气化铁路中很少见到接触网避雷装置的原因。

日本的地理条件和气象条件与德国完全不同,因而对电气化铁路接触网的防雷保护也不同。日本根据雷击频度及线路重要程度,将防雷等级划分为A、B、C三级区域。A级区雷害严重且线路重要,全线接触网都架设避雷线,同时在牵引变电所出口、接触网隔离开关、电缆接头或连接处、架空避雷线地线终端等重要部位设置避雷器。B级区雷害较重且线路重要,对部分特别地段的接触网架设避雷线,同时在相同的重要部位设置避雷器。对于C级区,一般只在牵引变电所出口、接触网隔离开关、电缆接头或连接处等重要部位设置避雷器。(范海江、罗健:《铁路客运专线接触网防雷研究》,《铁道工程学报》,2008年8月第8期)

我国高铁接触网没有吸取与我国有类似地理和气象条件的日本经验,反而机械地学习欧洲中部的德国人,在雷电多发地区也不使用避雷线。这显然大有问题。(见下图)

2008年,某“铁道勘察设计院”的两位年轻工程师,对电气化铁路“广深线”接触网提出了架设避雷线和增加避雷器的防雷建议。

根据他们的计算,在我国平原地区每100公里接触网,每年遭受雷击而引起跳闸(断电)的次数约为15次。这比德国的雷击概率大14倍。

他们从运营部门统计数据得知,广深线双线139公里区段,仅2000年就发生雷击跳闸(断电)事故45次,其中广深线平湖牵引变电所的雷击跳闸事故数占其事故跳闸总数的57.7%。

据此他们认为,接触网上安装避雷器的保护作用有限,且维护工作量和维修费用都很大,它只能作为接触网系统防雷技术措施的一种补充。

他们建议,(1)在“广深线”全线架设避雷线(见下图)。(2)增加接地数量和降低接地电阻(接地电阻越小,越容易将雷电引入大地)。(3)适当增设避雷器。

在此基础上,他们提出,加强我国客运专线接触网系统的防雷措施,在强雷区段设置避雷线,在重要部位采用氧化锌避雷器,并切实作好避雷线和避雷器的接地装置。(范海江、罗健:《铁路客运专线接触网防雷研究》,《铁道工程学报》,2008年8月第8期)(据有关专家介绍,高铁接触网许多接地装置的接地电阻都不达标,即地下钢铁网所用钢铁太少,接地电阻太大)

遗憾的是,两位年轻工程师的建议并没有被采纳,我国雷电多发地区(比如“7·23”事故发生地)的接触网,并没有架设避雷线。这是我国高铁接触网频频遭遇雷击的主要原因,也是“7·23雷击—追尾事故”的终极原因。 

2011年8月1日

附录:《防雷装置基础知识》

对于输电线(接触网)及其附属设施而言,通常的防雷装置有3种,避雷针、避雷器和避雷线。

避雷针看似价廉简单,实则价高复杂。因为,人们往往只看见电线杆塔或者建筑物上的一段金属,而不知道它还有更重要的接地装置,即地下钢铁网。为了让接地装置的接地电阻达标(至少要小于10欧姆,保护要求高的需要小于4欧姆,甚至1欧姆),需要往地下埋入大量钢铁。避雷针的有效保护范围与其高度相关,对于地面而言,其保护半径是其高度的1.5倍。(有一种“预放电型避雷针”,保护范围是普通避雷针的十多倍,但价格也贵。)避雷针适合用在电子设备集中的场合。

避雷器只能对雷击过电压进行有限保护。它由工厂制造,种类很多,用途各异,价格因其性能而有所不同,性能越好,价格越高。对接触网而言,虽然安装简单,但清洁维护不便,且适用范围和保护范围都很有限。

避雷线就是在接触网上方架设一条或两条金属线,并每隔一定距离做一个接地装置。它的保护范围取决于它的长度,即避雷线架设到哪里,保护就到哪里。对于输电线、接触网来说,这是最为简单可靠的保护,但缺点是,架设避雷线要消耗大量金属线,价格不菲(这也许就是我国“突飞猛进”的高铁不架设避雷线的主要原因),因此一般在雷电多发地区使用。

推荐 22