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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1 5 层二类防雷框架结构的建筑物，该楼设有1 5 根引下线，1)在邻近1 0 0 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 i o=1 5 0 KAH o=i o/2 JT.Sa=1 5 0 0 0 0/2 7 T.1 0 0=2 3 8.7 3 A/m=2.9 8 高斯i i.四楼以下 Kc=l/n=l/1 5i=Kc.i0=l/1 5.1 5 0 0 0 0=1 0 KA2、某山区工厂，工厂所在地土壤电阻率P=1 0 0 0 Q.m,用接地电阻表测得接
2、闪器工频接地电阻为1 7.5Q,引下线接地点到标地体最远端长度为2 5.3 m,计算其冲击接地电阻是否符合规范要求(规定其冲击接地电阻为RW1 0 Q,A=l.8,1 0 0 0 的平方根为3 1.6 2 5)?(本题8 分)根 据&=2 后R-=A RiLe=2 而 面=6 3.2 5(加)L/L=2 5.3/6 3.2 5=0.4A=1.8Ri=1 7.5/1.8=9.7 (Q)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1 0 0 m、4 0 m、3 0 m,当地年雷暴日为4 0 天，请通过公式计算其预计雷击次数并判定其属于第几类
3、防雷建筑物。CW 为 ,本 题 8 分)N=K*Ng*A e其中：K 取 1.5Ng=O.0 2 4 T/M.0 2 4*1 2 1=2.9A e=LW+2 (L+W)*H (2 0 0 H)l/2+n h (2 0 0 H)*1 0 6=1 0 0*4 0+2 (1 0 0+4 0)*3 0 (2 0 0 3 0)1/2+n*3 0 (2 0 0 3 0)*1 06=4 0 0 1 4*1 06=0.0 4N=l.5*2.9*0.0 4=0.1 7 4 0.0 6 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
4、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 0A=7102+202=7500=22.36mr0=yjh(2hr-fi)=j4 0(2 60-40)=73200=56.6m h(2h,.F-J)。(2、一 4)=56.6-730(2*60-30)=56.6-52=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
5、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=-J似21-Q)=710(2 x 3()-10)-75(2 x 30-5)=1075sVn心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。答：接地装置有效长度为：Le=2 7p=2X 71000=2 X 33.3=66.6 米查图表得：该接地体冲击系数A=l.65由 R_=A R _得R=R_/A=13.0/L 62=8.0 欧该接地
6、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:150KA+2=75 K A电力线路上每相可能分配到的雷电流幅值为:75 KA+3+4=6.25 K A8.平顶库房长12米、宽5米、高5米，设为二类防雷建筑，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
7、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=V（AB2+BC2）=V（82+62）=10（米）库房为二类防雷建筑，12m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=Vh0(2hr h0)Vh5(2hr h5)=V 10(2X 4 5-1 0)-V5(2 X 4 5-5)=10 V85 V 1728.320.6=7.7(米)VAC=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，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
8、GB50057-94 建筑物防雷设计规范滚球半径hr=30米,3m f 3mA、B避雷针针间距为 5m.-D=6+20+6=26 米,应符合 D-20m2r0=2 一4）-2 邪式2%-坛）=2V26-5 2 （米），满足 D2r。所以两针相关有共同保护区域。计算高度为h的避雷针在5米高度上的保护半径:=715x(2x30-15)-75x(2x30-5)=26-16.6=9.4(米)库房短边长度一半为：8/2=4米 r510.某易燃易爆场所，安装有一支独立避雷针，高22m,其中针长2 m,引下线长20m。已知：针和引下线的单位长度电感分别为0.8 u H/m,和1.5口11/111,接地装置冲
9、击接地电阻为3 Q计算当首次雷击电流为10 K A,该防雷装置的压降为多少？解：L=0.8piH/m,12=1.5pH/m,l1=2m,l2=20m,R=3Q,I=10KAU=IRi+Ll 1,di/dt+L2 12 d i/d t di/dt=20kA/u S=10X3+0.8X2X 1+1.5X20X1=30+1.6+30=61.6(kv)11.有一建筑群长200m,宽100m,高2 4 m,问该建筑物的年预计雷击次数为多少？该建筑物为何类建筑物防雷？(已知：该地区年平均雷暴日天数为30天)N=KNgAe k=l Ng=0.024X301.3Ae=LW+2(L+W)V H (200-H)+
10、nH(200-H)X 10-6=200X 100+2(200+100)J 24(200-24)+n 24 (200-24)X10-6=(20000+38995+13263)xlO-6心0.07.*.N=1X 30-1.3X0.07=0.14(次/a)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 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=6 0 m,又 h=4 m ,r,=1 0 m由公式心=
11、J(2 4-)-hx(2hr-hx)得1 0=J(2 x 6 0-)-V 1 1 6X4h-1 2 0 h+9 9 4.7 7=0,解二次方程得：h=6 0-5 1.0 4=8.9 6 9.0 m所以应架设9 m 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I OK A (10/350MS),计算第十四层和第十一层的磁感应强度为 2.4G S 时的安全距离.解：i=10 K A,引下线n=10,第 14层分流系数匕=(10)+0.1=0.2,贝 U 14 层：i=i0-kc 2=10 K A x0.2=2K A第
12、11层分流系数为数匕=(1/10)=0.1第 11 层：:i=i0-kc 2=10 K A x0.1=1K A根据雷电流在引下线上产生安全距离式中|io=47ixl O 7(W b/m A),B 为磁感应强度,为特斯拉T(W b/m2),1T=1O G S .-.1G S=1O T,2.4G S=2.4x10 TS a =4rt X10 x27x24x10-4故第 14 层时的 S a =47t xl(T x-=1.67(m)2万 x 2.4x10-4 2.4第 11 层时的 Sa=4nxl 0-7x2;rx2.4xl 0 T224=0.83(m)第 14层 2.4 G S 时的安全距离为1.
13、67m,第 11层 2.4 G S 时安全距离为0.83m.14.某平屋面建筑物长9 6.0 0 m,宽 32.0 0 m、高 28.0 0 m,按 G B 50 0 57-19 9 4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：引下线钢材最小用力8避雷网钢材最小用08避雷网为8 个 24m x 16m 的网格 用材为8x(24+16)x2=640 m引下线8 根 48m 的，用材为：8x48m=384m总用量为10 24m 6 8 的钢材15.第二类防雷建筑物长X 宽=60 m X24m,用示意图表示屋顶面应有多少个避雷网格?(吉林)答：长 6
14、0 米，宽24米,二类防雷建筑,组成不大于8m xl 2m 避雷网格1212121212注意共计1 5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=l.4,问: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S.叁0.4 R M 3米R i=R /AS 0仔 0.4R i=0.4 X 10 +1.4=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30m xi2m,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
15、措施,天面中间设一支避雷针,h=10 mo从地面算起,避雷针高度r=oa=(62+152)=2612=16.2mn=(hK(2hr-hx)1/2=10 (9 0-10)1/2=80 0=28.31mh=h-“I 一 2=45-7452-44.52=45-A/2025-189 0.25=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40 X 12m2,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
16、rx=8m h,=45m hx=2mr1=hx(2h,.-hx)=72(9 0-2)=V176=13.3m 保护半径 r=8mr0=n+rx=8+13.3=21.3m根据公式针高h=h-7/ir2-=4 5-A/452-21.32=45-720 25-453.69 =45-39.64=5.36m根据计算结果，选择针高5.3 6米合适。1 9.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
17、高h=7 m,h =4 m,h,.=4.5 mi 2 5+L 5=6.5 m,才能保护卫星天线。rx=h(2h,.-h)-ylhx(2hr-hx)=7 2(90-7)-7 4(90-4)=V 5 8?-V 3 4 4 =2 4.1-1 8.5 5=5.5 5 m故该楼高7 m,不能保护卫星天线。r*=J(90-)T 8.5化简得:h:;-90h+6 2 5=0,90 7 902-4 x 6 2 5 90 土 J 5 6 00 90 7 4.8h=-=-=-2 90 7 4 8 2 2取负号h 二川a，二7.6 m说明h 2 7.6 m 才能粗护卫星天线,现建筑物高7 m,所以建筑物上安装针的高
18、度2 0.6 m,取安装针高1 m.2 0.一枝独立避雷针高度1 0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G B 5 005 7-94 建筑物防雷设计规范滚球半径h r=3 0米1 0米高的避雷针在5 米高度上，避雷针A 的保护半径为r 5=V h0(2 h r h0)一 V h5(2 h r h5)=V 1 0(2 X 3 01 0)V 5 (2 X 3 05)=1 0 V 5 5 V i l弋2 2.4 1 6.6=5.8(米)2 1 .某二类建筑物天面有一卫星天线，直径为5 米，高 6 米。距卫
19、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儿，滚球半径为儿，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r,是否达到要求？(2)安全距离是否达到要求？保护范围=yjh(2hr-h)-hx(2hr-hx)=j 8x(2 x4 5-8)-J 7 x(2 x4 5-7)=1.5 1 m答：保护半径应大于或等于5 +2 +3 =5.5?，而r*W 5.5 m,故保护范围达不到要求。2 2.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1
20、0米的避雷针，计算避雷针是否能对库房实施保护。答:最远点矗离:L=(8)1 2 m，X 6)1/2=1 0mr =7 1 0 x(90-1 0)-j 5 x(90-5)=2 8.3-2 0.6=7.7 mrx=7.6 mrx 1 3.2 m 7 5 m n-F c AV4m!/3m 1 /yA3 1、设避雷针高度为h,滚球半径为h r,请分别给出当h h r 和 h r h 时的保护范围计算方法。答：当h h 时则 R、=d h Q h f -当h,h时的保护范围计算方法。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _答：当h r h时,可运用公式心=J h(2 h
21、,-h)-J h x(2 h h x)来计算保护范围.当hh r时，应取h=h 1时来计算保护范围.rx=h,-J hx(2 h,-hx)来计算保护范围.3 5、(1 0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。R x=V(6.(1 2 0-6)-V(5.(1 2 0-5)=2 6.1-2 3.9 8=2.2 m屋面距避雷针的最远点:0 L=7 3.72+1.52=4.0故不能保护.3 6、(1 5分)某 类防雷建筑物的避雷装置
22、(如图)，其冲击接地电阻R,为1 0。，被保护物高度%为8 m,避雷装置与被保护物之间的地上部分的安全距离为3.5 m,请问其避雷装置与被保护物间的安全距离是否符合G B 5 0 0 5 7 9 4的要求？若不符合，请给出合适的安全距离。3.5m8mH x=8,5 R i=5 0H x 5 R iS e l=0.4(R i-0.I H x)=0.4(1 0+.1=8)=4.3 m安全距离4.3米。3 7、对雷电流波形前沿用正旋波模拟时，为何首次雷击1 0/3 5 0那波形用2 5 k H”后续雷击。2 5/l O O g s 波形用 1 M H z?解：首次雷击1 0/3 5 0*,现用其前沿
23、作正弦波模拟时，前沿Z正好时一个正弦波周期T的1/4,即T产1 7 4=1 0口所以周期 T=4 x7；=4 x1 0 =4 0（纱）1 1 i n6而频率/=2=-=2 5 0 0 0/7.=2 5/:/.T 4 0 x1 0-6 4 c z z同理，后续雷击波形0.2 5/I O OR S,周期T=4X=4X0.2 5=1 S）而/J 十6 1。6（乩）=i&3 7、某单位为了保护电器设备，在供电系统安装了三级电涌保护器S P D （并联式），检测发现第三级S P D 安装在被保护设备的前端，已知该电器设备耐压为2.5 k V,S P D 的残压为W 1.3 k V,接线方式为T 型（见右
24、图），求AB 之间最大电涌电压加为多少？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S P D 两端引线L、L 2 的电涌平均陡度为0.7 5 k A/四，引线L、L 2 单位长度电感为L 0=1.6|4 H/m）解：求 AB 间最大电涌电压UM：S P D 的残压为WL 3 k V,取最大值L 3 k V,S P D 两端引线的电涌平均陡度为0.7 5 k A/g s,S P D 两端引线长度之和L+L2=l.5 m,引线的单位长度L=L 6 uH/m。U.xS P D 的最大残压+引线产生的感应电压位UL=Lo x 1.5/Mx0.7 5kA/JS
25、=1.6 /mx 1.5/MX0.7 5 M/i s=1,8kV UAB=l.3kV+l.SkV=3AkV存在问题：由于“B=L 3 KV,大于被保护设备的耐压（2.5 k V）,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U,、B 设备的耐压水平。即满足UA2.5 k V0 U“B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U，按照规范要求SPD 两端引线之和不超过0.5 m,现为1.5 m,应予缩短。要求 UA B2.5 k V,现为 3.I k V,超过 0.6 k V,则减小引线长度=0.6 k V/（1.6 p H
26、/0.7 5 k A/g s）=0.5 m机 SPD 两端引线之和必须小于1 m ,才能满足“B2.5 k V3 8、某单位有一个二类防雷的露天易燃堆放场，为了保护场内的易燃物品，设有一条间距为6 0 米，高 1 0 米的避雷线，避雷线的铁塔A、B 高 1 0 米，在避雷线中线的易侧2 0米处有一支高1 5 米的独立避雷针C,请设计绘制易燃堆放场Hs=5 米平面高的避雷保护线图。（比例1：5 0 0）（提示：计算避雷线高度时，不考虑下垂的高度）3 9、设 SPD 保护系统为两级组成，第一级为开关型SPD,其响应时间为1 0 0 N S；第二级为限压型SPD,其响应时间为5 0 N S。已知雷电
27、流在导线上传播速度为真空光速的2/3,为消除盲电，两级导线之间的距离应为多少米？（提示：光在真空中的传播速度为3 0万公里）解：已知雷电流在导线上传播速度V=3 0 万公里/秒x 2/3=0.2 M/N S已知第一级SPD 响应时间为1 0 0 N S；第二级SPD 响应时间为5 0 N S则两个SPD 响应时间差A T=1 0 0-5 0=5 0 N S根据 S=V-A T=0.2 M/N S-5 0 N S=1 0 M答为消除盲电，两个SPD 导线距离应为1 0 M.4 0、右人站在一棵孤立的答树下，收扶树干避雨，当时正发生首次雷击，大树被雷电击中，雷电流为4 0 K A,手接触电离第为L
28、 5 米，手接触点到地面的这段树干的电阻为5 0 0。,单位长度电感为2RH/M,试计算接触电压为多少？解：设手接触点堆第的电位差为U,由于树干右电阻和电感，因此对地的电位差，也即接触电压由两部分组成，电阻压降诙、ULU=UR+UL=i R+U-H-（d i /d t）根据题意已知：I=4 0 k A,R=5 0 0 Q,Lo=2 Op i H/m,d i /d t=4 0 k A/2 0|j,s=4 k A/|j s 带入上式所以 U=4 0 k A x 5 0 0 Q+2|n H/m x l.5 m x 4 k A/p s=2 0 0 0 0 k V +1 2 k V=2 0 0 1 2
29、k V答接触电压U为2 0 0 1 2 k V4 1、有一座长2 0 米，宽 1 0 米，高 1 2 米的混合结构建筑物（二类防雷），天面设避雷带,距建筑物轴扁2.5 米设环形接地体。环形接地体由水平接地体和垂直接地体组成复合接地体。假设土壤电阻率p为25 O Qm，试用简易法计算环形接地体的工频电阻值。（1：5 00)解：已知p=25 0Q加复合接地网的环形面S=25 机x 15 m=375mmR=0.5 x 军=0.5 x -2=至=6.4 QVS V 37 5 19.4环形接地体平面示意图答环形接地体的工频电阻为6.4 Q。或 R=0.28 x 2=0.28 xrPA0.28 x -2=
30、0.28 x -=6.4 Q函 10.97171答环形接地体的工频电阻为6.4 0。4 2、有一栋高20层的框架结构建筑物，建筑物设20条引下线，计算机主机房安放在第6层，要求主机房内磁场干扰场强用部大于8 00A/m o 该答楼发生首次雷击，计算雷击电流为15 0KA情况下的安全距离。（提示：l A/m 在数值上相当于0.00125 6 G S,I T（特斯拉）=10 G S（高斯）解：已知引下线N=20,20层答厦第6 层分流系数Kc=l/N=l/20=0.05已知 i=15 0KA,i=ioKc=15 O KAx O.05=7.5 KA已知H i=8 00A/m,由于l A/m 在数值上
31、相当于0.0125 6 G S所以 8 00 在数值上相当于(8 00A/m x 0.0125 6)=10.04 8 10G S根据 B-=4 4 1 O I。.2电，2码(由于 i t=10 G S,l G S=104t)得 sa=4 乃 x 10-7 xZSxl。4-x 107 27tB7.5 x l O3x-2万 x 10 x 10-4=15 10答安全距离为1.5 m。4 3、某单位拟建一个栅格形屏蔽式的计算机防（机房面积14 0m 2）,机房内计算机0 位置的防止如右图。请设计：当机房内磁场干扰场强不大于8 00A/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
32、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15 0KA,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8 00A/m,即不大于H 尸 8 00A/m,即设计值取8 00A/m,已知 DR=2m,Dw=2m由L PZ 1区磁场强度FL 的计算公式知:H-kH-z()-w/(dw-4dr(A/m)W=(dW-4dr3”。800 x2*痣0.01xl50 xl03800 x2x1.41415002262.4 “0 1-=1.508m=1.5m1500答网格的宽度取41.5m.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
33、环形接地体，接地体长25米，宽10米，实测该地土壤电阻率为850。m,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 P r2=3 6 X 1 0 mmH0=i0/2 JIsa=150Xl 03/(6.2 8 X 8 0)=2 9 8.4 A/m先求出 sf=2 01 og(8.5/w)/V 1+1 8.1 0Vr2)=2 01 og(8.5/3)/V 1+1 8.1 0V6.1 0 3)=2 01 og(l.8 3 3 3/1.2 2 4)=7.2 8 6 dbH1=H0/10SF/2=298.4/1 0 7-2 8 6/2 0=
34、1 2 9.O A/MD S/l=WXS F/1 0=3 X 7.2 8/1 0=2.1 9 m答:L P Z1 内的磁场强度H l为本2 9.O A/M,其安全距离为2.1 9 米.4 6.假定株洲年平均雷暴日为6 0天，试计算株洲市内一高为6 0m,半径1 5 m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=k N A k=l N=0.02 4*6 0-3=0.2 4 X2 04.9=4.9 2扩大宽度：D=VH(200H)=V 6 0(2 00-6 0)=9 1.7mA e=J I (1 5+D)2=3.14(15+91.7)2X10-6=0.035767km2N=1 X 5 4.9 2 X 0.03 5 76 6=0.1 76 次/年答:N为 0.1 76 次/年.