农村雷电活动规律及防护措施

张静哲　刘洋　齐红凯

摘要 通过对比朝阳、重庆、广东和山东4个省市的雷灾状况，发现出现人员伤亡的雷灾事故多发生在农村。原因体现在农村的地理位置、劳动作息习惯以及防雷设施的不规范。因此，应加強农村防雷设施的安装规范，加大对农村防雷知识的宣传力度，做到最大限度地消除雷灾隐患。

关键词 雷电灾害；活动规律；防护措施；农村

中图分类号 P429 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）05-0246-03

Abstract By comparing the lightning disasters in Chaoyang，Chongqing，Guangdong and Shandong，it was found that the lightning disasters in countryside were more than those in city.This phenomenon caused by the location，the custom by the working and nostandard lightning protective facilities.So，we must increase the norm of the lightning protective facilities and improve the disseminate of the knowledge of the lightning protective，to reduce the lightning disaster.

Key words lightning disaster；activity rule；protective facilities；countryside

雷电灾害是联合国“国际减灾十年”公布的极严重的十大自然灾害之一。它危害巨大，能够引起火灾、爆炸、人畜的直接伤害、电子器件和系统的瘫痪等。雷电灾害多发生在雷雨天气，虽然多数雷电只发生在特定天气条件下，但由于它发生时间、地点不确定，发生时间短，危害巨大，而民众对它的认知和防护意识不够，往往造成重大的人员伤亡和财产损失。如2003年6月12日下午，朝阳县二十家子镇19名师生在上课时遭受雷击，导致5名学生重伤。2006年6月25日15：00左右，凌源三十家子镇中心一名13岁男孩课间去厕所，不幸遭雷击身亡。2013年8月5日00：00左右，凌源四合当镇一农户房屋遭受雷击，屋内用电器全部烧毁，房屋损坏严重。因此，农村防雷工作十分严峻，探讨和研究农村防雷安全措施是十分必要的。

1 雷电的成因

雷电常产生于对流发展旺盛的积雨云中，由于云内气流在运动中摩擦形成带电荷的云层，在云内形成正负电荷分层的状态。当云的下端与大地之间的电位差达到一定程度，云与大地之间就会击穿空气，发生放电现象，形成闪电。将云与大地之间的放电现象称为云地闪。雷击灾害也多是云地闪造成的。闪电的平均电流达3 000 A，最多可达到30万A，电压为1亿～10亿V。一个中等强度雷暴的功率可达1 000万W，相当于一个小型核电站的输出功率。在农村因用电设备相对小于城市，雷电灾害主要体现在雷电的电效应、热效应和机械效应。

2 农村雷电活动规律

2.1 全国雷击死亡人数与农村死亡人数对比分析

农村发生雷电灾害所引起的损失和伤亡的比例往往要大于城市，刘 佼等[1]根据1998—2008年全国雷电灾害统计资料，全国累计人员伤亡事故共5 254起。其中乡村发生3 862起，城市841起，其余551起发生地类型不明确。陈贻亮等[2]在中国农村雷电灾害成因及其防雷减灾对策中指出，由于各地区发展不平衡，雷灾多发区往往是低收入和脆弱生产方式的群体。

利用1998—2004年全国雷电人员伤亡事故不完全统计，全国因雷电导致的伤亡人员总数达5 134人，城镇人数为823人，农村伤亡总数达到4 311人，具体见表1。除个别事故年份，乡村人员伤亡占总伤亡人数均大于80%，综合7年数据来看，乡村雷击所致人员伤亡占总数的83.97%。而根据第五次人口普查数据来看，全国人口构成中，乡村人口占63.91%。因此，即使考虑到人口总数，乡村雷击伤亡的数字仍大于城市。

2.2 农村雷灾比例对比分析

朝阳地区位于辽宁西部，地势多山地丘陵，与重庆市的地貌有很大相似之处。山东省与广东省全部是临海省，山东主要地形是山东丘陵，广东地形主要是东南丘陵。两市、两省之间受到的气候影响虽然不同，但在地形分布上大致相同，取这几个地区的雷电灾害数据，将农村雷灾次数与城市雷灾次数进行对比。朱 明等[3]根据2006—2009年广西发生雷电灾害事故统计，发生在农村的人身伤亡事故占93.2%，死亡人数占92.8%，受伤人数占91.6%，房屋受损占92.8%，直接经济损失占38.6%。胡先锋等[4]利用1998—2004年全国雷电灾害资料对中国雷电灾害时空分布特征及其造成的损失进行了分析，指出中国雷电灾害次数呈逐渐波动增长趋势，夏季是中国雷电灾害发生最多的季节（占全年雷电灾害的66%）。据不完全统计，2006—2013年朝阳地区雷电灾害发生在农村和城市的比例约为7∶1。统计重庆1854—2008年间发生的雷电灾害事故来看，城市占总比例的41.77%，农村占总比例的58.22%。王明贵等[5]通过统计山东省2006—2010年间的雷电灾害事故发现，人员伤亡和身亡事件农村比例占到71.9%和92.6%。黄伍娣等[6]统计广东省2009-2013年间雷电灾害事故发现，农村和城市出现的雷灾比例为1∶12。

通过4个省市的对比（图1）来看，雷电灾害且伴有人员伤亡的事件中，发生在农村的比例都要高于城市。主要原因在于对防雷设施的安装与投入相差甚巨。纵观防雷设施的安装与相对应的投入，城市中防雷设施的投入要远远高于农村，在农村几乎没有防雷设施，对建筑或人员密集场所的防雷设施的投入则更为稀少，这是导致发生人员伤亡的雷击事故在农村要远远高于城市的原因。

2.3 农村多雷击事故成因

通过调查雷击造成伤亡的原因发现，农村所处的地理位置，生活劳作的地势和环境以及民众对雷电的认知和避险意识薄弱是产生人员伤亡的几个因素，具体可以归纳为以下几个方面。

2.3.1 农村所处的地理位置。从地形上来看，朝阳地区多山地丘陵，村庄分布集中在山间平坦地带，即使建筑物不高，但因其孤立、突出，容易遭受雷击；从地址上来看，村庄多分布在水域旁边，朝阳地区多金属矿藏，此类因素也是雷击多发的主要原因。土壤电阻率突变的地方、利于雷云形成的地形、靠山和邻水的地区也容易发生雷击事件，据相关资料统计，人员遭受雷击在靠近河、湖、池、沼和潮湿地区的占23.5%，靠近大树、旗杆者占15%，靠近烟囱、收音机天线、电视天线者占10%，稻田和导电性良好的土壤交界地带占10%，球形雷事故占5%。

2.3.2 农村的生活劳作习惯。农村劳作多以耕种为主，田地多位于空旷田野或山间丘陵，都是空旷地带，人处在其中孤立，突出，作业时间长，工作量大，即使突发雷雨天气，无处避雨。农活时手里多带金属耕具，这些条件都成为雷击灾害的诱因。

2.3.3 农村的建筑缺少防雷设施。农村建筑多为自建平方和脊房，高度多以1层为主，随着经济的发展，农村自建房的高度和电器设施也多有提高，房顶多立热水器和卫星接收设备，随着高度和屋顶金属附属物的增加，雷击的概率也随之大大提高。发生雷击时，雷电流沿着热水器的金属管道或卫星接收设备的电线引入屋内。同时，错乱密集的电线引入住户，没有做好相应的防雷设施，使得雷电流沿着这些路径侵入屋内，对屋内的电器和人员造成伤害。

2.3.4 农村雷电知识薄弱。就有些村庄来说，数年甚至数辈都没有发生雷击灾害死亡事故，因此建筑物防雷不被重视。防雷意识薄弱，对雷击伤害没有足够的认识，防雷知识在农村缺乏宣传，导致防雷意识极度缺乏，在雷电的防灾避险中出现许多事故。

2.3.5 对农村防雷缺少相关的规范和法律条文。防雷技术规范和防雷法律法规规范性文件缺乏对农村重视，《建筑物防雷设计规范》中没有把农村建筑物列到强制设计防雷装饰的范围，规范中规定的3类防雷建筑物中，农村建筑物都达不到防雷级别，这与当时制定的标准的历史有关。在其他规范或文件中，十分缺乏对农村建筑物防雷的规范和要求，导致农村建筑防雷设施上有很严重的隐患[7]。

2.3.6 农村对防雷设施的投入甚微。农村建筑物在近年来的防雷设施投入上几乎为空白。其中，住宅的防雷设施的投入尤为明显。在农村的住宅设计中，几乎没有防雷的设计要求，屋顶多采用预制板搭建，而预制板中的钢筋不仅没有进行有效连通，而且错杂的钢筋网没有接地处理，以至于在雷雨天气成为雷击的最佳目标。当雷击在预制板上时，里面的钢筋不能有效地泄放雷电流，使得相近的钢筋之间产生很强的互异磁场，两者之间相互的作用力使得预制板崩裂或至坍塌。或引雷电流入室，引起室内电源线路、用电设备的损毁，使得附近的人员受到波及，危及人身生命安全。

3 农村雷电防护措施

农村对雷电灾害重视程度不够，很多建筑物没有安装相应的防雷设施，同时缺少相关强制性的法律法规和相关的规范文件，导致农村建筑物的防雷成为空白，刘 辉等[8]也在对龙川县农村防雷现状及预防对策中指出农村雷电灾害相对较多的因素在于农村建筑缺乏防雷设施。

3.1 对农村自建房的直接雷防护

外部防雷设施总共分为3个部分：接闪器、引下线和接地体。立于屋面的金属接闪器，吸引雷电流，通过引下线流入大地，接地体则将引下线传导下来的电流泄放到大地中，由此来保护建筑和屋内人员的安全。

2010年7月，一场雷暴过程将一农户的屋顶一角击掉，露出水泥预制板中的钢筋，经农户描述，当时看到一团火花沿敷设墙壁的电线流入屋内，没有造成人员伤亡。只因雷电击到屋面，没有引下线将雷电引入大地，雷电的机械力破坏了房屋，雷电流则沿着屋内电线侵入到屋内。

采用混凝土浇灌的房屋，可用40 mm×4 mm的热镀锌扁钢在屋顶沿屋角、屋脊、屋檐和檐角敷设接闪网，并利用建筑物内的主钢筋作为防雷引下線，利用房屋基础作为自然接地体[9]。将引下线主筋上部与接闪器焊接，下部与基础焊接，并分别与板筋、梁筋、地梁面筋焊接，构成完整的电气通路。水泥预制板的房屋可利用圆钢或扁钢将预制板中的所有钢筋焊接到一起，并沿房屋墙角做明敷引下线，要远离门窗和人群出入频繁的地区，引下线下端与接地体连接焊通。没有自然基础做接地体，可以在房屋周边做人工接地体。接地体包括垂直接地体和水平接地体，垂直接地体可以采用50 mm×50 mm×5 mm的热镀锌角钢，间距5 m垂直打入地下；水平接地体可以采用40 mm×4 mm的热镀锌扁钢。用水平接地体将垂直接地体可靠焊接，引下线的下端与水平接地体连接焊通。考虑到农户出入和周边的跨步电压问题，接地体的埋地深度宜大于1 m，接地电阻应小于10 Ω。

有些地区有大牲畜饲养棚、仓库或采用金属板屋顶的建筑，可以利用屋顶的金属板和钢架结构的金属部件作为接闪器和引下线，但要对钢架做好人员触碰的绝缘和接地。

3.2 入户电源的防护

农村电线的进出线多暴露在户外，入户基杆子处的铁脚多数没有接地，在雷暴活动剧烈的情况下，感应出的雷电流容易沿着进户的电缆侵入到户内。电缆进出线的进出端金属外皮、钢管与电气设备的接地相连接；接户线的绝缘铁脚应接地。绝缘子铁脚接地的意义在于，以它的冲击闪络放电电压，对过高的雷电电压起到了泄放保护的作用。即超过绝缘子放电电压的感应雷电压在进入室内以前被绝缘子的放电而泄放掉。只有那些低于绝缘子放电电压的感应雷才可能进入室内。对于380/220 V线路，它的绝缘子放电电压只有6～10 kV，这个水平的电压危害就会小很多。如果电缆线上感应出雷电流，雷电流将沿着电缆金属外皮的接地和绝缘铁脚的接地泄放到大地里，从而杜绝了雷电流入户的可能，保护了屋内的用电设备和人员的生命安全。有条件的地方，宜将电缆线铠装金属管埋地入户，在入户处做好接地处理，并购买安装SPD，能够更好地起到对室内用电设备和人员的保护作用。

3.3 弱电防护

有线电视、入户电话线、网线等最好由广播电视、电信等部门在安装前做好防雷设施的安装。但在雷暴天气，最好关掉用电设备，同时拔掉与其相连的外接线路。

3.4 雷电科普知识的宣传

农村的小学对于雷电设施的安装还不全面，做好对儿童的防雷宣传和雷灾避险显得十分重要。加大宣传力度，针对不同的环境、不同的人群，采用不同的方法做好宣传教育。

4 结语

在全国的雷电灾害中，发生在农村的雷电灾害要大于发生在城市的灾害，通过做全国雷电灾害死亡人数与农村雷电灾害死亡人数的线性回归，发现2组数据有很好的相关性，农村雷击事故死亡率大于城市雷击事故死亡率，归其原因主要有以下几点：农村防雷设施的安装与投入几乎空白、农村所处的地理位置、农村的生活劳作习惯、农村的建筑缺少防雷设施、农村雷电防护知识薄弱、对农村防雷缺少相关的规范条文。

通过对比朝阳、重庆、广东、山东地理形势相近的两市、两省的雷灾发生在农村和城市的案例，发现虽然地理差距遥远，但伴随人员伤亡的雷击灾害还是多数发生在农村。

针对农村自建房屋避雷设施不完善的问题，对房屋的建筑和入户线路采取相应的保护措施，加大雷电科普知识的宣传，以最大限度消除雷灾隐患。

5 参考文献

[1] 刘佼，肖稳安，陈红兵.全国雷电灾害分析及雷灾经济损失预测[J].气象与环境科学，2010，33（4）：21-26.

[2] 陈贻亮，唐冬慧，刘树平.中国农村雷电灾害成因及其防雷减灾对策[J].气象研究与应用，2012（33）：127-128.

[3] 朱明，丘志彪，蔡木民，等.探讨农村雷电灾害的成因及防雷减灾对策[J].气象研究与应用，2012，33（1）：90-92.

[4] 胡先锋，刘彦章，肖穩安.1998-2004年中国雷电灾害特征分析[J].气象与减灾研究，2007，30（3）：56-59.

[5] 王明贵，王涛.农村自建住宅雷电灾害防御措施研究[J].现代农业科技，2013（20）：350.

[6] 黄伍娣，陈达炎.乡村的防雷现状与防御措施[J].广东科技，2013，8（16）：221-222.

[7] 汪顺勤.农村地区雷电灾害活动规律和防护技术研究[J].安徽农业科学，2009，37（15）：7084-7013.

[8] 刘辉，郑细华，马强，等.龙川县农村防雷现状及预防对策[J].气象、防雷、通信、通讯与电子，2010，30（2）：231 -109.

[9] 中国机械工业联合会.建筑物防雷设计规范：GB 50057-2010 [M].北京：中国建设出版社，2010.