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1、防雷工程技术考试题库（六）计算题部分1有一栋高15层二类防雷框架结构的建筑物，该楼设有15根引下线，1）在邻近100米情况下发生首次雷击，求大楼附近的磁场强度。2）直击雷击中该大楼（注：首次雷击），求大楼第四层单根引下线的雷电流强度。i.二类建筑io=15OKA Ho=io/2丌. Sa=15OOOO/2丌.1OO=238.73A/m=2.98高斯 ii.四楼以下Kc=1/n=1/15i=Kc.i0=1/15.15OOOO=1OKA 2、某山区工厂，工厂所在地土壤电阻率=1000.m，用接地电阻表测得接闪器工频接地电阻为17.5，引下线接地点到标地体最远端长度为25.3m，计算其冲击接地电阻是
2、否符合规范要求（规定其冲击接地电阻为Ri10，A=1.8，1000的平方根为31.625）？（本题8分）？根据 R=ARi L/Le=25.3/63.25=0.4A=1.8Ri=17.5/1.8=9.7（） 答冲击接地电阻是9.7,符合规范要求3. 设在湖边的某机械生产车间，长（L）、宽（W）、高（H）分别为100m、40m、30m，当地年雷暴日为40天，请通过公式计算其预计雷击次数并判定其属于第几类防雷建筑物。（Td1.3为121，本题8分） N=K*Ng*Ae 其中：K取1.5 Ng=0.024 Td1.3=0.024*121=2.9 Ae=LW+2（L+W）*H（200H）1/2+h（2
3、00H）*10-6 =100*40+2（100+40）*30（20030）1/2+*30（20030） *10-6 =40014*10-6 =0.04 N=1.5*2.9*0.04=0.1740.06次/a 属于第三类防雷建筑物。4. 用绘图法或计算法（可任选其中一种方法）计算出以下给定条件的建筑物在地面和屋面的保护半径。如屋面不在保护范围内应增加何种措施保护。 条件：属第三类防雷建筑物，长、宽、高分别为40m、20m、30m，单支避雷针高10m（设在屋面中心位置）。（本题10分）解：设保护半径OA= = =22.36m r0= = = =56.6m r30= =56.6- =56.6-52=
4、4.6m. 显然远小于22.36m.，故单支避雷针无法全面保护，可采用在建筑物屋面加装一圈避雷带，同时在中间加一条避雷带，形成网格不大于20m*20m的避雷网防直击雷。5、一枝独立避雷针高度10米，为炸药库提供直击雷保护时，请计算该针在5米高度上的保护半径。（保留小数一位）答：炸药库为一类防雷建筑，滚球半径hr=30米10米高的避雷针在5米高度上，避雷针A的保护半径为r5= - = - =10 5 22.416.6=5.8（米）6、某公司设计的水平接地体总长度为33米，实测工频接地电阻13欧，实测土壤电阻率为1000欧米，该接地体冲击接地电阻为多少。（思考）答：接地装置有效长度为：Le=2 =
5、2 =233.3=66.6米查图表得：该接地体冲击系数 A=1.65由 R=A R 得 R= R/A=13.0/1.628.0欧该接地装置的冲击接地电阻8.0欧。7. 考虑进入建筑物的外来导电物为电力线路（TN-S制）、信号线路、闭路电视线路、金属管道时，设击在建筑物上的雷电流为150KA，问电力线路上可能分配到的雷电流为每相多少KA？答：根据GB50057-94建筑物防雷设计规范建筑物遭受150KA直击雷击电流时，外来导体上可能遭受的雷击电流约为：150KA2=75 KA电力线路上每相可能分配到的雷电流幅值为：75 KA34=6.25 KA8. 平顶库房长12米、宽5米、高5米，设为二类防雷
6、建筑，计划采用独立避雷针保护，避雷针设在距库房中心轴线上，距离库房边3米（如图），避雷针的高度为10米，问避雷针是否能对库房提供完全直击雷击保护。答：如图所示为库房在5米高度上的平面示意图在直角三角形ABC中AC=（AB2BC2）=（8262）=10（米）库房为二类防雷建筑， 滚球半径hr=45米10米高的避雷针在5米高度上，避雷针A的保护半径为r5 =h0（2hrh0）h5（2hrh5）=10（24510）5（2455）=10851728.320.6=7.7（米）AC=10米避雷针不能对库房提供完全直击雷击保护9. 如图所示为某平顶炸药库房，长20米、宽8米、高5米，A、B为15米等高避雷针
7、，问A、B避雷针是否能完全保护炸药库？答：炸药库为一类防雷建筑，根据GB50057-94建筑物防雷设计规范滚球半径hr=30米A、B避雷针针间距为D=6+20+6=26米,应符合D2r0两针相关距离为：2r0=2 -2 =2 52（米）,满足D2r0所以两针相关有共同保护区域。计算高度为hx的避雷针在5米高度上的保护半径：r5 = - = - =26-16.6=9.4(米)库房短边长度一半为：8/2=4米0.06（次/a）为三类建筑物12. 政券公司的天面上有避雷带保护和网络保护，但有四个卫星收发天线，不在保护范围以内，需加独立针行保护。已知避雷针位置距最远的接受天线为10m，并且卫星天线高4
8、m，问需架设多高的避雷针，能够使卫星天线在其保护范围之内。解：因为证券公司属于第三类建筑物，因此h=60m,又h=4m ,rx =10m由公式rx= - 得 10= - h2-120h+994.77=0,解二次方程得：h=60-51.04=8.969.0m所以应架设9m高的避雷针。13、有一栋高15层高的二类防雷综合楼（长30米、宽9米），该楼设有10根引下线，当在楼顶雷击点的雷电流为10KA（10/350ms），计算第十四层和第十一层的磁感应强度为2.4GS时的安全距离.解:i0=10KA,引下线n=10,第14层分流系数kc2=(1/10)+0.1=0.2, 则14层:i=i0 kc2=1
9、0KA0.2=2KA 第11层分流系数为数kc2=(1/10) =0.1第11层: :i=i0 kc2=10KA0.1=1KA根据雷电流在引下线上产生安全距离Sa = m0 式中m0=4p10-7(Wb/mA),B为磁感应强度,为特斯拉T(Wb/m2),1T=104GS 1GS=10-4T,2.4GS=2.410-4TSa =4p10-7 故第14层时的Sa =4p10-7 = =1.67(m)第11层时的Sa =4p10-7 = =0.83(m)第14层2.4 GS时的安全距离为1.67m,第11层2.4 GS时安全距离为0.83m.14. 某平屋面建筑物长96.00m，宽32.00m、高2
10、8.00m，按GB50057-1994第三类防雷建筑物的设计要求用避雷网进行防直击雷保护时，请计算钢材最小用少量。（10分）答：引下线钢材最小用8 避雷网钢材最小用8 避雷网为8个24m x 16m的网格 用材为8x(24+16)x2=640m引下线8根48m的，用材为：8x48m=384m 总用量为1024m 8 的钢材15. 第二类防雷建筑物长宽=60m24m，用示意图表示屋顶面应有多少个避雷网格？（吉林）答：长60米,宽24米,二类防雷建筑,组成不大于8m12m避雷网格1212121212 8 注意共计15个网格。16第一类防雷建筑物防雷接地工频接地电阻为10欧，换算系数A=1.4,问:
11、建筑物的地中金属物与防雷地的安全距离是多少?答：建筑物的地中金属物与防雷地的安全距离Sel0.4Ri3米Ri=R/ASel0.4Ri=0.4101.4=2.86米所以此建筑物的地中金属物与防雷地的安全距离应大于或等于3米。17. 一建筑物楼内有相当重要的计算机信息设备，建筑面积是30m12m，现在楼顶安装一单支避雷针，试计算所需避雷针高度？（楼高10m）答：根据题意天面无直击雷防护措施,天面中间设一支避雷针,hx=10m。oarx=oa=(62+152)=2612=16.2mr1=hx（2hrhx）1/2 = 10(90-10) 1/2=800 1/2=28.31mr0= rx + r1=16
12、.2+28.3=44.5m从地面算起,避雷针高度h=hr- =45- =45- =45-6.69=38.31m则安装在天面上的避雷针高度为38.31-10=28.31m答天面的避雷针高度为28.31m.18,有一座第二类防雷建筑物面积为4012m2，其天面有两个高2米、相距16米的非金属排风管对称分布，现设计使用一支避雷针对其进行保护，问针高多少米合适？(提示:天面已有避雷带)答：已知 rx=8m、hr=45m、hx=2mr1= = = =13.3m 保护半径rx=8mr0= r1+ rx=8+13.3=21.3m根据公式针高h=hr- =45- =45- =45-39.64=5.36m根据计
13、算结果，选择针高5.36米合适。19. 有一高7米的建筑物，楼顶有环形避雷带，在一侧地面有一个卫星天线，天线为园形距地面高4米，直径3米，中心距建筑物5米，见下图。问天线能否被保护，如不能，请提出最经济的保护方案。（提示：二类防雷建筑物）避雷带相当于避雷线，带上任意一点相当于一支针的作用，故取针高h=7m,hx=4m,hr=4.5mrx5+1.5=6.5m,才能保护卫星天线。rx= - = - = - =24.1-18.55=5.55m故该楼高7m，不能保护卫星天线。rx= -18.5化简得:h2-90h+625=0h= = = 取负号h= =7.6m说明h7.6m才能保护卫星天线,现建筑物高
14、7m,所以建筑物上安装针的高度0.6m,取安装针高1m.20. 一枝独立避雷针高度10米，为炸药库提供直击雷保护时，请计算该针在5米高度上的保护半径。（保留小数一位） （6分）答：炸药库为一类防雷建筑，根据GB50057-94建筑物防雷设计规范滚球半径hr=30米10米高的避雷针在5米高度上，避雷针A的保护半径为r5=h0（2hrh0）h5（2hrh5）=10（23010）5（2305）=10551122.416.6=5.8（米）21. 某二类建筑物天面有一卫星天线，直径为5米，高6米。距卫星天线1米处有一高8米的避雷针，请回答避雷针设置是否符合要求？设：避雷针高为h，保护物卫星天线高为 ，滚
15、球半径为 ，保护余量为1米。解：要确定卫星天线避雷针的设置是否符合要求应从以下2个方面考虑：（1）保护范围 是否达到要求？（2）安全距离是否达到要求？保护范围 =1.51m答：保护半径应大于或等于 ，而 5.5m，故保护范围达不到要求。22. 某平顶库房为二类防雷建筑长12米、宽5米、高5米，设，计划在库房长边中心距离库房3米处（如图）设高度为10米的避雷针，计算避雷针是否能对库房实施保护。答：最远点距离:L=(88+66)1/2=10mrx= - =28.3-20.6=7.7mrx=7.6mrxL,不能保护.23.有一栋二类框架建筑物，网格宽度W=5m，钢筋直径=20mm， 100m处发生首
16、次云地闪。求LPZ1区的H1和安全距离ds/1。H0=I/(2S)=150KA/(23.14100)=0.239KA=293A/mH1=H0/10SF/20SF=208.5/W/(1+1810-6/r2)1/2SF=208.5/5/(1+1810-6/10-4)1/2SF=201.7/1.086SF=201.5654=200.1946=3.893.9dBH1=239/10S3.9/20H1=239/1.57H1=152A/mds/1=WSF/10=53.9/10=1.95m设计题部分25、请画出单相TNS系统中电涌保护器SPD电气连接图和三相TNS系统中电涌保护器SPD电气连接图。答案图:单相
17、TNS系统中SPD连接图 图:三相TNS系统中SPD连接图 26、有一个储存硝化棉的一类防雷仓库，高4米，长21米，宽7.5米，要求设计独立避雷针保护，请设计绘制该仓库的hx高度的平面保护图，并求出避雷针高度（注：要求独立针离仓库为3米，比例1：300，见下图）（20分）已知：hx=4m， L=21m, W=7.5m解：由题可知该仓库属第一类防雷建筑hr=30m,则有：OA= =14.85mrx=h(2hr-h)-hx(2hr-hx)=h(60-h)-4(60-4)= - = -15.0设r1= = = =14.97 r0=rx+r1=14.85+14.97=29.82H=hr- =30- =
18、30- =26.54m答hx=4m高度上保护半径为14.85m,避雷针高度为26.54m.27、由国家档案馆，高30米，长60米，宽30米，防雷接地已利用框架主钢筋结构作为暗装引下线。经检测，接地电阻为0.9，但由面无避雷设施，要整改。请设计绘制一天面防雷设施平面图（提示：所有基础已从基础到天面图有一条主筋焊接，可作为暗装引下线）。28、某省气象台有一栋（没有装设任何防雷装置）宽6米、长21米、高18米的6层业务楼，内部有卫星接收系统和通信系统（其他用电设施不考虑）请你按比例（2分）为你该业务办公楼设计一套防直击雷和感应雷方案。内容包括： （1）防直击雷天面部分设计图（15分）设计说明、使用材
19、料、引下线位置等。（2）防雷电感应设计图（15分）电源、内部设施的防护，避雷器安装的位置等。（3）地网设计图（10分）。答：（1）防直击雷设计（天面部分）（2）防雷电感应设计（3）地网设计图比例：1：300设计说明：1、省气象台业务楼按二类防雷设计；2、二类防雷天面网格应为10m10m或8m12m；3、二类防雷引下线间距为18m；4、避雷带采用f8mm以上热镀锌圆钢或采用412mm以上热镀锌扁钢，引下线采用的规格同上。设计说明：1、将地桩内主筋连接起来组成3m3m网格；2、将承台内主筋闭合接通；3、引下线与承台内主筋电气连通。29、有一座100米高的通讯铁塔，顶端架设一通讯天线及一只有源航空障
20、碍灯，电缆线及天馈线由铁塔引下进入室内机房（机房距塔20米左右），应采取哪些措施进行雷电防护？请提出一设计方案（图略）。答：通讯天线通轴电缆在LPZO和LPZI交界面处或发射机柜入口处安装电涌保护器。电涌保护器（SPD）的接地线应采用截面积补小于6mm2的多股绝缘铜导线就近解至等电位接地线或发射到发射机柜上。通信基站的信号电缆应穿钢管埋地进入机房，并应在入户配线架处安装信号电涌保护器，电缆内空线对应做保护接地。通信天线应从铁塔中心部位引下，同轴电缆在其上部、中部、下部接地和经走线架进入机房前，屏蔽层应就近接地，室外走线架（20m）始末端均应作接地处理，有源航空障碍灯机座应雨天线塔等电位连接，其
21、低压电源处应安装电涌保护器。30、某烟花爆竹仓库，长7.5米、宽6米、高4米，计划在离建筑物3米的地方安装一单支避雷针，请用滚球法计算该单支避雷针的设计有效高度。（答案：大于等于17.2米）答：（1）该烟花爆竹仓库属第一类防雷建筑物； （2）AB2=AC2+BC2 AB2=62+3.752 AB=9.75m 经计算h13.2m31、设避雷针高度为h，滚球半径为hr，请分别给出当hhr和hrh时的保护范围计算方法。答：当hrh时 则 当hrhr和hrh时的保护范围计算方法。答:当hrh时,可运用公式rx=h(2hr-h)- hx(2hr-hx) 来计算保护范围.当hhr时,应取h=hr时来计算保
22、护范围. rx=hr- hx(2hr-hx) 来计算保护范围.35、（10分）某检测机构对一幢第三类防雷建筑物的避雷设施进行检测，测得其建筑物高5米、宽3米、长7.4米，避雷针安装在建筑物屋面的几何中心（如图）高度（距屋面）为1米，请说明此避雷针是否能够保护该建筑物不受直击雷的袭击。Rx=(6.(120-6)-(5.(120-5)=26.1-23.98=2.2m屋面距避雷针的最远点:OL= =4.0故不能保护.36、（15分）某一一类防雷建筑物的避雷装置（如图），其冲击接地电阻Ri为10，被保护物高度hx为8m,避雷装置与被保护物之间的地上部分的安全距离为3.5m，请问其避雷装置与被保护物间的
23、安全距离是否符合GB5005794的要求？若不符合，请给出合适的安全距离。Hx=8,5Ri=50Hx5RiSe1=0.4(Ri-0.1Hx)=0.4(10+.1=8)=4.3m安全距离4.3米。37、对雷电流波形前沿用正旋波模拟时，为何首次雷击10/350ms波形用25kHz，后续雷击0.25/100ms波形用1MHz？解：首次雷击10/350ms，现用其前沿T1作正弦波模拟时，前沿T1正好时一个正弦波周期T的1/4，即T1=T/4=10ms所以周期 而频率 同理，后续雷击波形0.25/100ms，周期T=4 T1=40.25=1(ms)而 I(KA) T1 t(s) T=4T137、某单位为
24、了保护电器设备，在供电系统安装了三级电涌保护器SPD（并联式），检测发现第三级SPD安装在被保护设备的前端，已知该电器设备耐压为2.5kV，SPD的残压为1.3kV，接线方式为T型（见右图），求AB之间最大电涌电压UAB为多少？存在什么问题？应如何改进？（提示：部考虑电力线屏蔽与否，也不考虑三相或单相。经计算流经SPD两端引线L1、L2的电涌平均陡度为0.75 kA/ms,引线L1、L2单位长度电感为L0=1.6mH/m）解：求AB间最大电涌电压UAB：SPD的残压为1.3kV，取最大值1.3kV，SPD两端引线的电涌平均陡度为0.75 kA/ms，SPD两端引线长度之和L1+ L2=1.5
25、m，引线的单位长度L0=1.6mH/m。UAB=SPD的最大残压+引线产生的感应电压UL 故 存在问题：由于UAB=1.3Kv,大于被保护设备的耐压(2.5kV)，设备的绝缘右可能被击穿，导致右损坏的可能。改进：为了使SPD能器到保护设备的作用，要求UAB设备的耐压水平。即满足UAB2.5kV。UAB由两项组成，SPD残压使不变的，只有减小两端的引线，才能减小感应电压UL，按照规范要求SPD两端引线之和不超过0.5m，现为1.5m，应予缩短。要求UAB2.5kV，现为3.1kV，超过0.6kV，则减小引线长度=0.6kV/（1.6mH/0.75 kA/ms）=0. 5 m机SPD两端引线之和必
26、须小于1m，才能满足UAB140m2），机房内计算机O位置的防止如右图。请设计：当机房内磁场干扰场强不大于800A/m的条件下，格栅形屏蔽体网格的宽度应取多少？（提示：屏蔽体为二类防雷，应考虑首次雷击） 解：已知二类防雷首次雷击的幅值电流为150KA，即为设计的最答雷击电流。已知机房内磁场干扰场强不大于800A/m，即不大于H1=800A/m,即设计值取800A/m，已知DR=2m，DW=2m由LPZ1区磁场强度H1的计算公式知： （A/m） 答网格的宽度取1.5m.44.有一座一类防雷的建筑物，由于各种原因不能安装独立避雷针，只能在屋面安装避雷带，按规定围绕建筑物敷设了环形接地体，接地体长2
27、5米，宽10米，实测该地土壤电阻率为850m，问该环形接地体要不要补加接地体？如要补加，水平接地体应补加多长？如要补加，垂直接地体应补加多长？500.m 3000.m(A/)是否大于(11-3600)/380A=2510=250(A/)=8.9(11-3600)/380=(11850-3600)/380=15.1需补做水平接地体: (11-3600)/380- (A/)=15.1-8.9=6.2米.或需补做垂直接地体(11-3600)/380- (A/)/2=3.1米.44.某厂区测得土壤电阻率为1000m，用摇表测得防雷装置的接地电阻为12.0，引下线接点距接地体形式见附图，计算防雷装置接地
28、冲击电阻为多少？Le=()=(1000)=63.2mL=17.5m,L/Le=0.28,按L/Le=0.28查表A=1.9 接地冲击电阻为12.0/1.9=6.3 45、有一栋高15层框架结构建筑物，计算机放在第十层内，设该建筑物六面均设有用12圆钢组成3m3m的网格，求在邻近80米情况下发生首次雷电流150KA的雷击时，计算LPZ1区中的磁场强度及安全距离。已知i0=150kA,Sa=80m,网格宽度W=3m12,半径r=6mm=610-3r2=3610-6 mm2HO=i0/2sa=150103/(6.2880)=298.4A/m先求出sf=20log(8.5/w)/1+18.10-6/r
29、2)=20log(8.5/3)/ 1+18.10-6/6. 10-3)=20log(1.8333/1.224)=7.286dbH1=H0/10SF/20=298.4/10 7.286/20=129.0A/MDS/1=WSF/10=37.28/10=2.19m答:LPZ1内的磁场强度H1为本29.0A/M,其安全距离为2.19米.46.假定株洲年平均雷暴日为60天，试计算株洲市内一高为60m，半径15m圆柱形建筑物的年预计雷击数（步骤和公式要写明）。（5分）湖南N=kNgAe k=1 Ng=0.024*601.3 =0.24204.9=4.92 扩大宽度:D=H(200-H)= 60(200-60)=91.7mAe=(15+D)2=3.14(15+91.7) 210-6=0.035767km2N=154.920.035766=0.176次/年答:N为0.176次/年.