农村雷电灾害成因及防雷技术探讨

乌兰察布市气象局气象灾害防御中心 李露

1 农村地区雷电灾害特征

1.1 农田区域雷电灾害特点

农田区域是农民获取经济来源的主要场所，农田区域广阔，一旦出现雷雨天气，极易受到雷电灾害影响。此外，农田区域土地含水量高，土壤电阻率低，当出现雷雨天气时，农田区域极易与空气中的雷云形成雷电通道，最终导致雷电灾害出现。其次，农田区域宽广地势平坦，处于工作状态的农民极易吸引雷电，一旦未做好相应的防护工作及避让工作，当出现雷电灾害时，将会引发严重的人员伤亡事故。

1.2 住宅区域雷电灾害特点

农村住宅区域地势平坦，住宅建筑分布零散，住宅结构大多为一层平房或二层小楼。住宅区域海拔低，当出现雷雨天气时，居民家中的天线及电缆线就会成为住宅区域高点，此时雷电极易由线路进入住宅内部，最终对家庭用电设施及线路造成破坏，如果此时农民离用电设施或电线过近，极易可能受到雷电伤害。

1.3 农村地区雷电灾害分布特点

从专业角度出发，土壤电阻率突变会使雷击灾害发生率大大上升。农村地区绝大部分土地均存在着电阻率突变的现象，例如岩石与土壤相连地区、山地与田野相连地区、土壤含湿量过高与土壤含湿量过低相邻地区等。此外，对于同一电阻土壤来说，北坡及西坡的受雷击率低于南坡及东坡，峡谷地区受雷击率低于平地地区，风口地区及山口地区受雷击率低于临近水源、潮湿、低洼地区。由此可见，如果农村地区出现雷雨天气，应科学合理地选择躲避地点，进而避免人员伤亡事故出现。

2 农村雷电灾害的出现成因

2.1 缺乏防雷意识与专业知识

多数农村居民并未接受过系统性的专业培训，对直击雷等雷电灾害事故的发生原因、正确防雷措施与安全逃生技能缺乏了解，当出现雷电灾害时难以采取正确的安全逃生与应对措施，从而造成更为严重的经济损失与人员伤亡，且缺乏事后处理意识，部分农村居民在受灾后并未及时将问题上报反馈，使得农村防雷体系长时间未得到维护改进，雷电灾害事故屡屡出现。同时，因缺乏防雷专业知识，衍生出一系列问题。以引雷装置错误使用为例，多数农村居民无法依靠自身正确区分引雷装置和防雷装置，不了解各类设施设备的使用功能、条件与注意事项，偶尔出现私自调整引雷设备安装位置、破坏屋顶接闪网、线路乱搭乱扯等问题，形成新的防雷安全隐患。而从房屋选址角度来看，在农村建房期间，居民缺乏雷电风险评估意识，在地下富含矿物等雷击高发区域内建设住宅房屋，雷电灾害事故的出现概率因此加大。

2.2 防雷设施设备匮乏

从防雷成本角度来看，在农村防雷工作开展期间，面临着住宅建筑密集程度低、地区空旷开阔、周边区域栽种较多树木等难题，如果完全按照现代防雷技术标准实施，需要配置大量的防雷设施设备，使得农村防雷成本过于高昂，地方政府因此承担过重的经济负担。受这一问题影响，当下我国部分农村地区普遍存在防雷设施设备匮乏现象，且部分防雷技术因设施设备不足而缺乏适用条件，或是在实际应用期间没有发挥出预期的防雷作用。例如，在部分农村地区，仅在建筑物楼顶部位处安装接闪杆，由于建筑物所处区域地势空旷，接闪装置的实际防雷范围并未完全涵盖建筑物及周边区域，在雷雨天有可能出现侧击雷事故，雷电流自侧面击中建筑物。

2.3 分布太阳能热水器、高压输电线路等引雷物

由于多数农村区域主要分布在远离城镇的空旷地带，现场栽种大量绿化植物，以及农村内部分布着太阳能热水器、通信线路、高压输电线路、移动基站等装置，使农村成为雷击高发区域，容易遭受雷电流打击，因此对农村雷电防护水平提出较高的要求。例如，农村周边所分布林区是当下农村雷电防护体系中的薄弱环节，并未在林区内大范围安装防雷设施设备，当出现雷电以及其他强对流天气时，高大树木成为天然的引雷物，极易遭受雷电流打击，在问题严重时还将由此引发森林火灾安全事故，并造成人员伤亡，如部分农村居民有着前往树下乘凉和避雨的习惯，在树木遭受雷电流打击时，容易由此引发人员触电、烧伤等一系列问题的出现。

2.4 电缆线路设置不当

在社会经济飞速发展背景下，农村地区居民生活质量也得到了明显的提高，农村家庭用电设施种类丰富，但需要注意的是，一旦用电设施线路设置不当，也会使雷击灾害发生率大大增加。例如，对于室外架空线路及天线来说，如果位置选择不当，当出现雷雨天气时，极易引发雷电灾害。此外，当遭受雷击灾害后，雷电还会由线路进入室内，最终引发严重的人员伤亡及财产损失事故。

3 农村雷电灾害预防要点

3.1 强化防雷知识普及

为了降低雷电灾害对农村地区产生的不利影响，应加强农村防雷知识普及工作，使农民充分了解雷电灾害对自身安全产生的不利影响，养成良好的防雷理念。首先，在防雷知识宣传过程中，可利用微信公众号、QQ 群等新媒体手段展开各项防雷宣传工作，使农民养成良好的雷电灾害预防意识。其次，可在农村显眼区域张贴宣传标语及海报，向农民品普及雷电灾害影响，使其认识到防雷工作的重要作用。当出现雷电灾害时，确保农民能够做好相应的应对工作，降低雷电灾害对农村地区居民生活产生的不利影响。

3.2 拟定雷电灾害应急处理预案

为了降低雷电灾害影响，还应建设相应的应急处理预案，为灾害处理及后续善后环节的展开提供科学的理论依据。首先，在应急处理预案建设过程中，应结合当地地形特点、地貌特征、雷电灾害发生特点及人员分布特征等多项要素。其次，当应急处理预案建设完成后，应做好相应的演练工作，通过这种方式掌握应急处理预案中存在的不足之处。再者，当出现雷电灾害时，应及时对应急处理预案加以启动，向相关领导部门进行汇报，做好相应的救援及善后工作。

4 农村雷电灾害防雷技术

4.1 建筑物综合雷电防护

在农村雷电防护体系中，住宅建筑及周边所安装的防雷设备主要起到阻挡直击雷与雷电电磁脉冲的作用，通过安装避雷针等设备，与大地形成回路，将雷电流引入地层中，避免将雷电流引入室内，或是使防雷装置在遭受雷电流打击时形成导电装置。因此，基于现有技术水平与设施设备配置情况，需要综合采取接闪、分流、等电位连接、屏蔽、电涌保护、合理布线等防雷技术措施。其中，接闪措施是在住宅建筑中安装接闪杆或是接闪带等装置，在雷雨天气时，通过接闪装置引导雷电流，避免雷电流直接打击建筑物。分流措施是在建筑物中布设引下线，控制雷电流自多条路径同时泄放，起到分流衰减雷电流的作用，减轻事故造成损失。等电位连接措施是对建筑结构件以及各类物体金属结构中进行导电性连接，从而控制电位和预防地电位反击问题出现，避免由此引发建筑火灾事故。屏蔽措施是使用绝缘材料密封包裹建筑物中分布的金属管线以及导电体，从源头上阻断闪电脉冲电磁场入侵通道。电涌保护措施是在建筑物中安装SPD 装置，当装置运行期间检测到出现尖峰电流或是电压异常波动时，快速执行保护动作，发挥导通分流作用，将地离线、信号传输线及用电设备输入的瞬时电压控制在可承受范围内，并将雷电流泄入地层中。合理布线措施是采取独立布设方式来布置信号线以及电源线缆，保持二者安全间隔距离，避免因集中布设而在遭受雷电流打击时引发连锁反应。此外，考虑到多数农村居民的防雷专业知识有限，尽管预先搭设起健全的建筑物雷电防护系统，但受人为因素影响，有可能出现雷电设备损坏、移位、违规用电布线等问题，存在安全隐患。因此，针对雷电灾害事故频繁出现或建筑物受损严重的农村地区，主管部门需要定期开展现场防雷安全巡回检查工作，标记反馈建筑物防雷薄弱环节，及时对损坏的防雷装置进行检修、更换，确保建筑物防雷技术发挥出应有作用。

4.2 室内外简易防雷措施

考虑到农村地区的防雷设施设备配置数量有限，且实际防雷效果还将受到人为、环境等多方面因素的影响，难以取得预期的防雷效果，防雷技术实际应用水平有待提高。因此，必须做好防雷安全知识宣传工作，定期举办防雷安全宣讲会等活动，以防雷技术措施、防雷设备正确使用方法与注意事项、安全逃生技能等作为宣传内容，辅以农村雷电灾害事故案例与调查报告，帮助农村居民树立起正确的防雷观念，掌握基础性的防雷知识，从源头上预防和减少雷电灾害的出现。此外，为改善农村防雷技术效果，在采取屏蔽、电涌保护、等电位连接、接闪等现代防雷技术的同时，还需要在防雷安全知识宣传工作中，向农村居民讲述各项日常生活中的简易防雷措施，使其成为农村防雷体系中的补充技术，进一步降低雷电灾害出现概率，以及减小直接雷击、侧击雷、闪电电涌入侵等雷电灾害造成的损失。而简易防雷措施分为室内、室外防雷措施两类，其中，室外简易防雷技术措施包括雷雨气候下居民快速躲进设有防雷设备的室内区域、禁止在空旷区域打伞或高举金属工具、在雷雨天远离树木与通电线路等引雷物、当周边高压线遭雷电流打击而断裂时需要双脚并拢跳离现场、禁止在雷雨天中的空旷地带拨打或接听手机。而室内简易防雷技术措施包括在无防雷设施防护的建筑物内拔下全部插头、关闭并远离门窗、禁止使用太阳能热水器、远离管路等金属材质物体。

4.3 雷电灾害监测预警

考虑到农村占地面积较大，在出现雷雨天气时，部分农业生产人员要远离设有防雷设施的建筑物，在赶回建筑物时处于地势开阔区域，在靠近高大树木、通信线路等引雷物时易出现人员触电事故，造成不必要的损失。因此，需要将雷电灾害监测技术纳入农村防雷技术体系中，组合采取多普雷雷达、气象卫星以及闪电定位仪等气象监测手段，提前预测到雷雨天及强对流天气的出现时间、分布范围、雷电具体落区等信息，构建起完善的雷电灾害监测预警体系，及时向农村居民发送雷电预警信息，快速组织人员撤入设有雷电防护设备的区域及建筑物内。与此同时，对雷电灾害监测技术的应用，还可以为农村居民实施简易防雷技术措施争取到宝贵时间，如在雷雨天到来前拔下全部用电插头。

4.4 农村防雷改造技术

由于当下部分农村区域存在着防雷设施设备匮乏、老化严重、技术水平低的现象，为强化农村防雷效果，需要对现有农村防雷体系进行全面性的升级改造，主要改造对象包括建筑物避雷器、线路与接闪器。首先，建筑物避雷器改造内容为，在建筑屋顶部位布置避雷带或是安装避雷针，沿建筑外墙部位施作地网，并在屋顶安装太阳能热水器时必须布置避雷针，保持避雷针与太阳能热水器安全间距。同时，对建筑结构中的预埋钢筋进行接地处理，使用扁钢材料在两端焊接连接结构中的预埋钢筋，再将扁钢与接地极加以连接。其次，线路改造对象包括电力线缆、电视天线以及电话线，要求对入户前15m 以内的线路进行埋地处理，或是将其改造为屏蔽线入户方式，保持屏蔽层两端接地状态，使线路在遭受雷电流打击时持续将雷电流泄入地层中，以此来取代直接在架空线路上安装电涌保护器的防雷方式。最后，接闪器改造内容为，在大于滚球半径高度建筑物部位采取暗敷方式来设置接闪带，由这一部分接闪带与建筑楼顶接闪带共同组成建筑接闪防雷系统，或是在建筑屋顶部位施作接闪网格，从而起到全面保护建筑楼梯的防雷作用。

4.5 院内栽树防雷

由于树木是一种天然的引雷物，可选择在农村住宅院内栽植一定数量的高大树木，以树木作为避雷器，在雷雨天中主动接引雷电流，从而消耗一定的雷电能量，并将剩余雷电流引入地层中，避免输入建筑物或线路中。此项技术有着成本简单、防雷效果好、适用范围广、技术实现难度小的优势，在农村防雷工程中得到广泛应用。但是，在采取院内栽树防雷技术时，需要结合现场情况，准确计算树木实际保护范围，明确树木有效防雷高度、树木栽植排数、树木与建筑物最小与最大间隔距离等技术标准。

4.6 建筑物合理选址

为避免因建筑物所处位置和雷电高发区域重合而频繁出现雷电灾害，减少灾害损失与控制影响范围，需要做好建筑物选址工作，这也是一项被动防雷技术。在农村建筑建设阶段，预先开展地质勘查与现场考察工作，全面掌握水文地质条件与气象情况，尽可量避开在顺风河谷、金属矿藏密集分布、土壤电阻率突变部位修筑建筑物。在必要情况下于这类特殊区域建造建筑物时，则提高建筑物的防雷标准与技术水平。

5 结语

综上所述，为全面提高农村雷电防护技术水平与雷电灾害应对能力，解决当下农村防雷工程中实际存在的问题。对此，主管部门需要结合我国实际国情与农村雷电防护现状，正确认识农村经济基础薄弱的现实，积极运用高效的防雷技术措施，完善我国农村防雷技术体系。