防雷工程技術(shù)考試題庫(kù)

防雷工程技術(shù)考試題庫(kù)(六)

計(jì)算題部分

1.有一棟高15層二類防雷框架結(jié)構(gòu)的建筑物，該樓設(shè)有15根引下線，

1)在鄰近100米情況下發(fā)生首次雷擊，求大樓附近的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

2)直擊雷擊中該大樓(注：首次雷擊)，求大樓第四層單根引下線的雷電流強(qiáng)度。

i.二類建筑io=150KA

Ho=io/2JT.Sa=150000/27T.100

=238.73A/m

=2.98高斯

ii.四樓以下Kc=l/n=l/15

i=Kc.i0=l/15.150000

=10KA

2、某山區(qū)工廠，工廠所在地土壤電阻率P=1000Q.m,用接地電阻表測(cè)得接閃器工頻接

地電阻為17.5Q,引下線接地點(diǎn)到標(biāo)地體最遠(yuǎn)端長(zhǎng)度為25.3m,計(jì)算其沖擊接地電阻是

否符合規(guī)范要求(規(guī)定其沖擊接地電阻為RW10Q,A=l.8,1000的平方根為31.625)?

(本題8分)

根據(jù)&=2后

R-=ARi

Le=2而面=63.25(加)

L/L=25.3/63.25=0.4

A=1.8

Ri=17.5/1.8=9.7(Q)

答沖擊接地電阻是9.7。，符合規(guī)范要求

3.設(shè)在湖邊的某機(jī)械生產(chǎn)車間，長(zhǎng)(L)、寬(W),高(H)分別為100m、40m、30m,

當(dāng)?shù)啬昀妆┤諡?0天，請(qǐng)通過(guò)公式計(jì)算其預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)并判定其屬于第幾類防雷建筑

物。CW為⑵,本題8分)

N=K*Ng*Ae

其中：K取1.5

Ng=O.024T/M.024*121=2.9

Ae=[LW+2(L+W)*[H(200—H)]l/2+nh(200—H)*106

=[100*40+2(100+40)*[30(200—30)]1/2+n*30(200—30)]*106

=40014*106

=0.04

N=l.5*2.9*0.04=0.174^0.06次/a

屬于第三類防雷建筑物。

4.用繪圖法或計(jì)算法(可任選其中一種方法)計(jì)算出以下給定條件的建筑物在地面和

屋面的保護(hù)半徑。如屋面不在保護(hù)范圍內(nèi)應(yīng)增加何種措施保護(hù)。

條件：屬第三類防雷建筑物，長(zhǎng)、寬、高分別為40m、20m、30m,單支避雷針高10m

(設(shè)在屋面中心位置)。(本題10分)

解：設(shè)保護(hù)半徑0A=7102+202=7500=22.36m

r0=yjh(2hr-fi)

=j40(2?60-40)

=73200

=56.6m

"h(2h,.F-J)。(2、一4))

=56.6-730(2*60-30)

=56.6-52=4.6m.

顯然遠(yuǎn)小于22.36m.,故單支避雷針無(wú)法全面保護(hù)，可采用在建筑物屋面加裝一圈避

雷帶，同時(shí)在中間加一條避雷帶，形成網(wǎng)格不大于20m*20m的避雷網(wǎng)防直擊雷。

5、一枝獨(dú)立避雷針高度10米，為炸藥庫(kù)提供直擊雷保護(hù)時(shí)，請(qǐng)計(jì)算該針在5米高度上

的保護(hù)半徑。(保留小數(shù)一位)

答：炸藥庫(kù)為一類防雷建筑，滾球半徑hr=30米

10米高的避雷針在5米高度上,避雷針A的保護(hù)半徑為

□=-J似21-Q)

=710(2x3()-10)-75(2x30-5)

=1075—sVn

心22.4—16.6

=5.8(米)

6、某公司設(shè)計(jì)的水平接地體總長(zhǎng)度為33米，實(shí)測(cè)工頻接地電阻13歐，實(shí)測(cè)土壤電阻

率為1000歐米，該接地體沖擊接地電阻為多少。

答：接地裝置有效長(zhǎng)度為：

Le=27p=2X71000=2X33.3=66.6米

查圖表得：該接地體沖擊系數(shù)A=l.65

由R_=AR_得

R~=R_/A=13.0/L62=8.0歐

該接地裝置的沖擊接地電阻8.0歐。

7.考慮進(jìn)入建筑物的外來(lái)導(dǎo)電物為電力線路(TN-S制)、信號(hào)線路、閉路電視線路、

金屬管道時(shí)，設(shè)擊在建筑物上的雷電流為150KA,問(wèn)電力線路上可能分配到的雷電流為

每相多少KA?

答：根據(jù)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》

建筑物遭受150KA直擊雷擊電流時(shí)，外來(lái)導(dǎo)體上可能遭受的雷擊電流約為:

150KA+2=75KA

電力線路上每相可能分配到的雷電流幅值為:

75KA+3+4=6.25KA

8.平頂庫(kù)房長(zhǎng)12米、寬5米、高5米，設(shè)為二類防雷建筑，計(jì)劃采用獨(dú)立避雷針保護(hù),

避雷針設(shè)在距庫(kù)房中心軸線上，距離庫(kù)房邊3米（如圖），避雷針的高度為10米，問(wèn)避

雷針是否能對(duì)庫(kù)房提供完全直擊雷擊保護(hù)。

答：如圖所示為庫(kù)房在5米高度上的平面示意圖

在直角三角形ABC中

AC=V（AB2+BC2）

=V（82+62）=10（米）

12m

庫(kù)房為二類防雷建筑，

滾球半徑hr=45米

10米高的避雷針在5米高度上，避雷針A的保護(hù)半徑為

r5=Vh0(2hr—h0)—Vh5(2hr—h5)

=V10(2X45-10)-V5(2X45-5)

=10V8—5V17^28.3—20.6=7.7(米)VAC=10米

避雷針不能對(duì)庫(kù)房提供完全直擊雷擊保護(hù)

9.如圖所示為某平頂炸藥庫(kù)房，長(zhǎng)20米、寬8米、高5米，A、B為15米等高避雷針，

問(wèn)A、B避雷針是否能完全保護(hù)炸藥庫(kù)？

答：炸藥庫(kù)為一類防雷建筑，根據(jù)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》

滾球半徑hr=30米,,,

3mf3m

A、B避雷針針間距為—?5m

.-------------------------------------------------?

D=6+20+6=26米,應(yīng)符合D<2r0AB

兩針相關(guān)距離為：-------------------->-

20m

2r0=2一4）-2邪式2%-壇）

=2V26

-52（米），滿足D〈2r。

所以兩針相關(guān)有共同保護(hù)區(qū)域。

計(jì)算高度為h的避雷針在5米高度上的保護(hù)半徑:

=715x(2x30-15)-75x(2x30-5)

=26-16.6=9.4(米)

庫(kù)房短邊長(zhǎng)度一半為：8/2=4米＜r5

10.某易燃易爆場(chǎng)所，安裝有一支獨(dú)立避雷針，高22m,其中針長(zhǎng)2m,引下線長(zhǎng)20m。已

知：針和引下線的單位長(zhǎng)度電感分別為0.8uH/m,和1.5口11/111,,接地裝置沖擊接地

電阻為3Q計(jì)算當(dāng)首次雷擊電流為10KA,該防雷裝置的壓降為多少？

解：L=0.8piH/m,12=1.5pH/m,l1=2m,l2=20m,R=3Q,I=10KA

U=IRi+Ll?1,?di/dt+L2?12?di/dtdi/dt=20kA/uS

=10X3+0.8X2X1+1.5X20X1

=30+1.6+30

=61.6(kv)

11.有一建筑群長(zhǎng)200m,寬100m,高24m,問(wèn)該建筑物的年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為多少？該建

筑物為何類建筑物防雷？(已知：該地區(qū)年平均雷暴日天數(shù)為30天)

N=KNgAek=lNg=0.024X301.3

Ae=[LW+2(L+W)?VH(200-H)+nH(200-H)]X10-6

=[200X100+2(200+100)?J24(200-24)+n?24?(200-24)]X10-6

=(20000+38995+13263)xlO-6

心0.07

.*.N=1X30-1.3X0.07=0.14(次/a)>0.06(次/a)

為三類建筑物

12.政券公司的天面上有避雷帶保護(hù)和網(wǎng)絡(luò)保護(hù)，但有四個(gè)衛(wèi)星收發(fā)天線，不在保護(hù)范

圍以內(nèi)，需加獨(dú)立針行保護(hù)。已知避雷針位置距最遠(yuǎn)的接受天線為10m,并且衛(wèi)星天線

高4m,問(wèn)需架設(shè)多高的避雷針，能夠使衛(wèi)星天線在其保護(hù)范圍之內(nèi)。

解：因?yàn)樽C券公司屬于第三類建筑物，因此h=60m,又h=4m,r,=10m

由公式心=J〃(24-〃)-{hx(2hr-hx)得

10=J〃(2x60-〃)-V116X4

h-120h+994.77=0,解二次方程得：h=60-51.04=8.96?9.0m

所以應(yīng)架設(shè)9m高的避雷針。

13、有一棟高15層高的二類防雷綜合樓(長(zhǎng)30米、寬9米)，該樓設(shè)有10根引下線，

當(dāng)在樓頂雷擊點(diǎn)的雷電流為IOKA(10/350MS),計(jì)算第十四層和第十一層的磁感應(yīng)強(qiáng)度

為2.4GS時(shí)的安全距離.

解：i°=10KA,引下線n=10,第14層分流系數(shù)匕=("10)+0.1=0.2,

貝U14層：i=i0-kc2=10KAx0.2=2KA

第11層分流系數(shù)為數(shù)匕=(1/10)=0.1

第11層：:i=i0-kc2=10KAx0.1=1KA

根據(jù)雷電流在引下線上產(chǎn)生安全距離

式中|io=47ixlO7(Wb/mA),B為磁感應(yīng)強(qiáng)度,為特斯拉T(Wb/m2),

1T=1O'GS.-.1GS=1OT,2.4GS=2.4x10'T

Sa=4rtX10'x27x24x10-4

故第14層時(shí)的Sa=47txl(T'x-----------=—=1.67(m)

2萬(wàn)x2.4x10-42.4

2

第11層時(shí)的S=4nxl0-7x=0.83(m)

a2;rx2.4xl0T24

第14層2.4GS時(shí)的安全距離為1.67m,第11層2.4GS時(shí)安全距離為0.83m.

14.某平屋面建筑物長(zhǎng)96.00m,寬32.00m、高28.00m,按GB50057-1994第三類防雷

建筑物的設(shè)計(jì)要求用避雷網(wǎng)進(jìn)行防直擊雷保護(hù)時(shí)，請(qǐng)計(jì)算鋼材最小用少量。(10分)

答：引下線鋼材最小用力8避雷網(wǎng)鋼材最小用08

避雷網(wǎng)為8個(gè)24mx16m的網(wǎng)格用材為8x(24+16)x2=640m

引下線8根48m的，用材為：8x48m=384m

總用量為1024m68的鋼材

15.第二類防雷建筑物長(zhǎng)X寬=60mX24m,用示意圖表示屋頂面應(yīng)有多少個(gè)避雷網(wǎng)格?

(吉林)

答：長(zhǎng)60米，寬24米,二類防雷建筑,組成不大于8mxl2m避雷網(wǎng)格

1212121212

注意共計(jì)15個(gè)網(wǎng)格。

16.第一類防雷建筑物防雷接地工頻接地電阻為10歐，換算系數(shù)A=l.4,問(wèn):建筑物的

地中金屬物與防雷地的安全距離是多少？

答：建筑物的地中金屬物與防雷地的安全距離S.叁0.4RM3米

Ri=R~/A

S0仔0.4Ri=0.4X10+1.4=2.86米

所以此建筑物的地中金屬物與防雷地的安全距離應(yīng)大于或等于3米。

17.一建筑物樓內(nèi)有相當(dāng)重要的計(jì)算機(jī)信息設(shè)備，建筑面積是30mxi2m,現(xiàn)在樓頂安

裝一單支避雷針，試計(jì)算所需避雷針高度？(樓高10m)

答：根據(jù)題意天面無(wú)直擊雷防護(hù)措施,天面中間設(shè)一支避雷針,h=10mo

r=oa=(62+152)=2612=16.2m

1/21/2

n=(hK(2hr-hx))=[10(90-10)]=800

=28.31m

從地面算起,避雷針高度

h=h-“I一〃2=45-7452-44.52=45-A/2025-1890.25=45-6.69=38.31m

則安裝在天面上的避雷針高度為38.31-10=28.31m

答天面的避雷針高度為28.31m.

18,有一座第二類防雷建筑物面積為40X12m2,其天面有兩個(gè)高2米、相距16米的非金

屬排風(fēng)管對(duì)稱分布，現(xiàn)設(shè)計(jì)使用一支避雷針對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，問(wèn)針高多少米合適？(提示:

天面已有避雷帶)

答：已知rx=8m>h,=45m>hx=2m

r1=^hx(2h,.-hx)=72(90-2)=V176=13.3m保護(hù)半徑r=8m

r0=n+rx=8+13.3=21.3m

根據(jù)公式針高

222

h=h-7/ir-=45-A/45-21.3=45-72025-453.69=45-39.64=5.36m

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇針高5.36米合適。

19.有一高7米的建筑物，樓頂有環(huán)形避雷帶，在一側(cè)地面有一個(gè)衛(wèi)星天線，天線為園

形距地面高4米，直徑3米，中心距建筑物5米，見(jiàn)下圖。問(wèn)天線能否被保護(hù)，如不能,

請(qǐng)?zhí)岢鲎罱?jīng)濟(jì)的保護(hù)方案。(提示：二類防雷建筑物)

避雷帶相當(dāng)于避雷線，帶上任意一點(diǎn)相當(dāng)于一支針的作用，故取針高h(yuǎn)=7m,h=4m,h,.=4.5m

i\25+L5=6.5m,才能保護(hù)衛(wèi)星天線。

rx=^h(2h,.-h)-ylhx(2hr-hx)=72(90-7)-74(90-4)=V58?-V344=24.1-18.55=5.55m

故該樓高7m,不能保護(hù)衛(wèi)星天線。

r*=J〃(90-〃)T8.5

化簡(jiǎn)得:h:;-90h+625=0

,90±7902-4x62590土J560090±74.8

h=---------------=----------=--------

290—74822

取負(fù)號(hào)h二川a，二7.6m

說(shuō)明h27.6m才能粗護(hù)衛(wèi)星天線,現(xiàn)建筑物高7m,所以建筑物上安裝針的高度20.6m,取

安裝針高1m.

20.一枝獨(dú)立避雷針高度10米，為炸藥庫(kù)提供直擊雷保護(hù)時(shí)，請(qǐng)計(jì)算該針在5米高度

上的保護(hù)半徑。(保留小數(shù)一位)(6分)

答：炸藥庫(kù)為一類防雷建筑，根據(jù)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》

滾球半徑hr=30米

10米高的避雷針在5米高度上，避雷針A的保護(hù)半徑為

r5=V[h0(2hr—h0)]一V[h5(2hr—h5)]

=V[10(2X30—10)]—V[5(2X30—5)]

=10V5—5Vil

弋22.4—16.6=5.8(米)

21.某二類建筑物天面有一衛(wèi)星天線，直徑為5米，高6米。距衛(wèi)星天線1米處有一高

8米的避雷針，請(qǐng)回答避雷針設(shè)置是否符合要求？

設(shè)：避雷針高為h,保護(hù)物衛(wèi)星天線高為兒，滾球半徑為兒，保護(hù)余量為1米。

解：要確定衛(wèi)星天線避雷針的設(shè)置是否符合要求應(yīng)從以下2個(gè)方面考慮：

(1)保護(hù)范圍r,是否達(dá)到要求？

(2)安全距離是否達(dá)到要求？

保護(hù)范圍々=yjh(2hr-h)-^hx(2hr-hx)

=j8x(2x45-8)-J7x(2x45-7)

=1.51m

答：保護(hù)半徑應(yīng)大于或等于5+2+3=5.5〃?，而r*W5.5m,故保護(hù)范圍達(dá)不到要求。

22.某平頂庫(kù)房為二類防雷建筑長(zhǎng)12米、寬5米、高5米，設(shè)，計(jì)劃在庫(kù)房長(zhǎng)邊中心

距離庫(kù)房3米處（如圖）設(shè)高度為10米的避雷針，計(jì)算避雷針是否能對(duì)庫(kù)房實(shí)施保護(hù)。

答:

最遠(yuǎn)點(diǎn)矗離:L=(8)12m，X6)1/2=10m

r=710x(90-10)-j5x(90-5)=28.3-20.6=7.7m

rx=7.6m

rx<L,不能保護(hù).

23.有一棟二類框架建筑物，網(wǎng)格寬度W=5m,鋼筋直徑6=20mm,100m處發(fā)生首次云地

閃。求LPZ1區(qū)的H1和安全距離ds/1。

H0=I/(2n?S)=150KA/(2X3.14X100)=0.239KA=293A/m

H1=H0/10SF/2°

SF=20-log[8.5/W/(l+18X10-7r)1/2]

SF=20-log[8.5/5/(1+18X10710'1)1/2]

SF=20?log[1.7/1.086]

SF=20-log[l.5654]=20X0.1946=3.89^3.9dB

Hl=239/IOS3-9/20

Hl=239/1.57

Hl=152A/m

ds/l=W-SF/10=5X3.9/10=1.95m

設(shè)計(jì)題部分

25、請(qǐng)畫出單相TN—S系統(tǒng)中電涌保護(hù)器SPD電氣連接圖和三相TN—S系統(tǒng)中電涌保護(hù)

器SPD電氣連接圖。

答案

圖：?jiǎn)蜗郥N—S系統(tǒng)中SPD連接圖

26、有一個(gè)儲(chǔ)存硝化棉的一類防雷倉(cāng)庫(kù)，高4米，長(zhǎng)21米，寬7.5米，要求設(shè)計(jì)獨(dú)立

避雷針保護(hù)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)繪制該倉(cāng)庫(kù)的仄高度的平面保護(hù)圖，并求出避雷針高度(注：要求

獨(dú)立針離倉(cāng)庫(kù)為3米，比例1：300,見(jiàn)下圖)(20分)

已知：hx=4m,L=21m,W=7.5m

解：由題可知該倉(cāng)庫(kù)屬第一類防雷建筑hr=30m,則有：OA=J1Q52+10.52=14.85m

rx=Vh(2h,-h)-Vh,(2h,-hx)

=Jh(60h)V4----

=^60h-h2-V224

=V6O/2-/Z2-15.0

設(shè)r尸J4(24一%)=j4(60-4)==14.97r0=rx+r,=14.85+14.97=29.82

H=h-=30_,3()2—29.82=30-dll.96=26.54m

答h*=4m高度上保護(hù)半徑為14.85m,避雷針高度為26.54m.

27、由國(guó)家檔案館，高30米，長(zhǎng)60米，寬30米，防雷接地已利用框架主鋼筋結(jié)構(gòu)作為

暗裝引下線。經(jīng)檢測(cè)，接地電阻為0.90,但由面無(wú)避雷設(shè)施，要整改。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)繪制一

天面防雷設(shè)施平面圖（提示：所有基礎(chǔ)已從基礎(chǔ)到天面圖有一條主筋焊接，可作為暗裝

引下線）。

28、某省氣象臺(tái)有一棟（沒(méi)有裝設(shè)任何防雷裝置）寬6米、長(zhǎng)21米、圖18米的6

層業(yè)務(wù)樓，內(nèi)部有衛(wèi)星接收系統(tǒng)和通信系統(tǒng)（其他用電設(shè)施不考慮）請(qǐng)你按比例（2分）

為你該業(yè)務(wù)辦公樓設(shè)計(jì)一套防直擊雷和感應(yīng)雷方案。內(nèi)容包括：（1）防直擊雷天面部

分設(shè)計(jì)圖（15分）一設(shè)計(jì)說(shuō)明、使用材料、引下線位置等。

（2）防雷電感應(yīng)設(shè)計(jì)圖（15分）一電源、內(nèi)部設(shè)施的防護(hù)，避雷器安裝的位置等。

（3）地網(wǎng)設(shè)計(jì)圖（10分）。

答：（1）防直擊雷設(shè)計(jì)（天面部分）

21m

比例：1：300

設(shè)計(jì)說(shuō)明：

1、省氣象臺(tái)業(yè)務(wù)樓按二類防雷設(shè)計(jì)；

2、二類防雷天面網(wǎng)格應(yīng)為lOmxlOm或8mxl2m；

3、二類防雷引下線間距為18m；

4、避雷帶采用（j）8mm以上熱鍍鋅圓鋼或采用4x12mm以上熱鍍鋅扁鋼，引下線采

用的規(guī)格同上。

設(shè)計(jì)說(shuō)明：

1、將地樁內(nèi)主筋連接起來(lái)組成3mx3m網(wǎng)格；

2、將承臺(tái)內(nèi)主筋閉合接通；

3、引下線與承臺(tái)內(nèi)主筋電氣連通。

29、有一座100米高的通訊鐵塔，頂端架設(shè)一通訊天線及一只有源航空障礙燈，電纜線

及天饋線由鐵塔引下進(jìn)入室內(nèi)機(jī)房（機(jī)房距塔20米左右），應(yīng)采取哪些措施進(jìn)行雷電防

護(hù)？請(qǐng)?zhí)岢鲆辉O(shè)計(jì)方案（圖略）。

答：通訊天線通軸電纜在LPZO和LPZI交界面處或發(fā)射機(jī)柜入口處安裝電涌保護(hù)器。電

涌保護(hù)器（SPD）的接地線應(yīng)采用截面積補(bǔ)小于6mm2的多股絕緣銅導(dǎo)線就近解至等電位

接地線或發(fā)射到發(fā)射機(jī)柜上。通信基站的信號(hào)電纜應(yīng)穿鋼管埋地進(jìn)入機(jī)房，并應(yīng)在入戶

配線架處安裝信號(hào)電涌保護(hù)器，電纜內(nèi)空線對(duì)應(yīng)做保護(hù)接地。通信天線應(yīng)從鐵塔中心部

位引下，同軸電纜在其上部、中部、下部接地和經(jīng)走線架進(jìn)入機(jī)房前，屏蔽層應(yīng)就近接

地，室外走線架（20m）始末端均應(yīng)作接地處理，有源航空障礙燈機(jī)座應(yīng)雨天線塔等電

位連接，其低壓電源處應(yīng)安裝電涌保護(hù)器。

30、某煙花爆竹倉(cāng)庫(kù)，長(zhǎng)7.5米、寬6米、高4米，計(jì)劃在離建筑物3米的地方安裝一

單支避雷針一，請(qǐng)用滾球法計(jì)算該單支避雷針的設(shè)計(jì)有效高度。（答案：大于等于17.2米）

答：（1）該煙花爆竹倉(cāng)庫(kù)屬第一類防雷建筑物；

（2）AB2=AC2+BC2AB2=62+3.752AB=9.75m

AB=-〃）-74（2x30）-4）=J〃（60-〃）-14.97

經(jīng)計(jì)算h>13.2m75mn

-FcA

V4m!/

3m1/

y

A

31、設(shè)避雷針高度為h,滾球半徑為hr,請(qǐng)分別給出當(dāng)h>hr和hr>h時(shí)的保護(hù)范圍計(jì)算

方法。

答：當(dāng)h「〉h時(shí)

則R、=dhQhf-

當(dāng)h,<h時(shí)

32、作圖題：用作圖法確定一支高度為16米的避雷針，應(yīng)架設(shè)在距離一座高度為4.1

米，長(zhǎng)度為7米，寬度為3米的第一類建筑物的位置。（15）

解：L=7m,W=3m,H=4.Im,h=16m,hr=30m

R、=Jm24—份—8(2%-鼠)=716(2x30)-74.1(2x30-4.1)=26.53-15.14=11.4m

AB=11.4m

AB2=AC2+BC2

7m,3.5mB

AC2=AB2-BC2

3mV4.Im

=11.4-3.52v

=129.96-12.25；D

=117.717.85mj

AC=10.85AJ

AD=AC-DC=10.85-3=7.85md

架設(shè)在距建筑物中軸線約7.85處以內(nèi)范圍中。

33、某煙花爆竹倉(cāng)庫(kù)，長(zhǎng)7.5米、寬6米、高4米，計(jì)劃在離建筑物3米的地方安裝一

單支避雷針，請(qǐng)用滾球法計(jì)算該單支避雷針的設(shè)計(jì)有效高度。(答案：大于等于17.2米)

依題意:煙花爆竹倉(cāng)庫(kù)為二類建筑物防雷，hr=45m,h=4m

設(shè)求A全針高為h

則r=Vh(2h,-h)-Vhx(2h,-hJ

=Vh(90-h)~74(90-4)________

=Vh(90-h)-V344=Vh(90-h)-18.5①

22

而圖中可求出rx=V(10.5+3)=10.9m

將rx=10.9m代入①式

得Jh(90-h)=29.42

化簡(jiǎn)得:h-90h+29.4-=0(2)

解②式,h=(90-J902-4X29.42)/2

=(90-V(8100-3457.44))/2

=10.93m_____________

如用求根公式快的多.h=hr-Jh：-(rx+n)2

22

或h=hr-Jhr-r0)，其中r。=y]h(2hr-A),r尸-4)

ro=ri+rx=18.5+10.9=29.4m

代入得.h=45-7452-29.42=45-71160.64=45-34.04=10.93m

34、設(shè)避雷針高度為h,滾球半徑為hr,請(qǐng)分別給出當(dāng)h〉hr和hr>h時(shí)的保護(hù)范圍計(jì)

算方法。___________________

答：當(dāng)hr?h時(shí),可運(yùn)用公式心=Jh(2h,-h)-Jhx(2h[hx)來(lái)計(jì)算保護(hù)范圍.

當(dāng)h〉hr時(shí)，應(yīng)取h=h1時(shí)來(lái)計(jì)算保護(hù)范圍.rx=h,--Jhx(2h,-hx)來(lái)計(jì)算保護(hù)范圍.

35、(10分)某檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)一幢第三類防雷建筑物的避雷設(shè)施進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)得其建筑物

高5米、寬3米、長(zhǎng)7.4米，避雷針安裝在建筑物屋面的幾何中心(如圖)高度(距屋

面)為1米，請(qǐng)說(shuō)明此避雷針是否能夠保護(hù)該建筑物不受直擊雷的襲擊。

Rx=V(6.(120-6))-V(5.(120-5)

=26.1-23.98=2.2m

屋面距避雷針的最遠(yuǎn)點(diǎn):0L=73.72+1.52=4.0

故不能保護(hù).

36、(15分)某類防雷建筑物的避雷裝置(如圖)，其沖擊接地電阻R,為10。，被

保護(hù)物高度%為8m,避雷裝置與被保護(hù)物之間的地上部分的安全距離為3.5m,請(qǐng)問(wèn)其避

雷裝置與被保護(hù)物間的安全距離是否符合GB50057—94的要求？若不符合，請(qǐng)給出合適

的安全距離。

3.5m

8m

Hx=8,5Ri=50

Hx<5Ri

Sel=0.4(Ri-0.IHx)

=0.4(10+.1=8)

=4.3m

安全距離4.3米。

37、對(duì)雷電流波形前沿用正旋波模擬時(shí)，為何首次雷擊10/350那波形用25kH”后續(xù)雷

擊。25/lOOgs波形用1MHz?

解：首次雷擊10/350*,現(xiàn)用其前沿「作正弦波模擬時(shí)，前沿Z正好時(shí)一個(gè)正弦波周

期T的1/4,即T產(chǎn)174=10口

所以周期T=4x7；=4x10=40（紗）

11in6

而頻率/=2=——-~-=—=25000/7.=25/://.

T40x10-64czz

同理，后續(xù)雷擊波形0.25/IOORS,周期T=4X「=4X0.25=1"S）

而/J十61。6（乩）=i〃&

37、某單位為了保護(hù)電器設(shè)備，在供電系統(tǒng)安裝了三級(jí)電涌保護(hù)器SPD（并聯(lián)式），檢測(cè)

發(fā)現(xiàn)第三級(jí)SPD安裝在被保護(hù)設(shè)備的前端，已知該電器設(shè)備耐壓為2.5kV,SPD的殘壓

為W1.3kV,接線方式為T型（見(jiàn)右圖），求AB之間最大電涌電壓加為多少？存在什么

問(wèn)題？應(yīng)如何改進(jìn)？

（提示：部考慮電力線屏蔽與否，也不考慮三相或單相。經(jīng)計(jì)算流經(jīng)SPD兩端引線

L、L2的電涌平均陡度為0.75kA/四，引線L、L2單位長(zhǎng)度電感為L(zhǎng)0=1.6|4H/m）

解：求AB間最大電涌電壓UM：

SPD的殘壓為WL3kV,取最大值L3kV,

SPD兩端引線的電涌平均陡度為0.75kA/gs,

SPD兩端引線長(zhǎng)度之和L+L2=l.5m,引線的單位長(zhǎng)度L°=L6uH/m。

U.xSPD的最大殘壓+引線產(chǎn)生的感應(yīng)電壓位

UL=Lox1.5/Mx0.75kA//JS=1.6〃///mx1.5/MX0.75M//is=1,8kV

^UAB=l.3kV+l.SkV=3AkV

存在問(wèn)題：由于“B=L3KV,大于被保護(hù)設(shè)備的耐壓（2.5kV）,設(shè)備的絕緣右可能

被擊穿，導(dǎo)致右損壞的可能。

改進(jìn)：為了使SPD能器到保護(hù)設(shè)備的作用，要求U,、B〈設(shè)備的耐壓水平。即滿足

UA?<2.5kV0U“B由兩項(xiàng)組成，SPD殘壓使不變的，只有減小兩端的引線，才能減小感

應(yīng)電壓U，按照規(guī)范要求SPD兩端引線之和不超過(guò)0.5m,現(xiàn)為1.5m,應(yīng)予縮短。

要求UAB<2.5kV,現(xiàn)為3.IkV,超過(guò)0.6kV,

則減小引線長(zhǎng)度=0.6kV/（1.6pH/0.75kA/gs）=0.5m

機(jī)SPD兩端引線之和必須小于1m,才能滿足“B<2.5kV

38、某單位有一個(gè)二類防雷的露天易燃堆放場(chǎng)，為了保護(hù)場(chǎng)內(nèi)的易燃物品，設(shè)有一條間

距為60米，高10米的避雷線，避雷線的鐵塔A、B高10米，在避雷線中線的易側(cè)20

米處有一支高15米的獨(dú)立避雷針C,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)繪制易燃堆放場(chǎng)Hs=5米平面高的避雷保護(hù)

線圖。（比例1：500）

（提示：計(jì)算避雷線高度時(shí)，不考慮下垂的高度）

39、設(shè)SPD保護(hù)系統(tǒng)為兩級(jí)組成，第一級(jí)為開(kāi)關(guān)型SPD,其響應(yīng)時(shí)間為100NS；第二級(jí)

為限壓型SPD,其響應(yīng)時(shí)間為50NS。已知雷電流在導(dǎo)線上傳播速度為真空光速的2/3,

為消除盲電，兩級(jí)導(dǎo)線之間的距離應(yīng)為多少米？（提示：光在真空中的傳播速度為30

萬(wàn)公里）

解：已知雷電流在導(dǎo)線上傳播速度V=30萬(wàn)公里/秒x2/3=0.2M/NS

已知第一級(jí)SPD響應(yīng)時(shí)間為100NS；第二級(jí)SPD響應(yīng)時(shí)間為50NS

則兩個(gè)SPD響應(yīng)時(shí)間差A(yù)T=100-50=50NS

根據(jù)S=V-AT=0.2M/NS-50NS=10M

答為消除盲電，兩個(gè)SPD導(dǎo)線距離應(yīng)為10M.

40、右人站在一棵孤立的答樹(shù)下，收扶樹(shù)干避雨，當(dāng)時(shí)正發(fā)生首次雷擊，大樹(shù)被雷電擊

中，雷電流為40KA,手接觸電離第為L(zhǎng)5米，手接觸點(diǎn)到地面的這段樹(shù)干的電阻為500。,

單位長(zhǎng)度電感為2RH/M,試計(jì)算接觸電壓為多少？

解：設(shè)手接觸點(diǎn)堆第的電位差為U,由于樹(shù)干右電阻

和電感，因此對(duì)地的電位差，也即接觸電壓由兩

部分組成，電阻壓降詼、UL

U=UR+UL=iR+U-H-（di/dt）

根據(jù)題意已知：I=40kA,R=500Q,Lo=2OpiH/m,

di/dt=40kA/20|j,s=4kA/|js帶入上式

所以U=40kAx500Q+2|nH/mxl.5mx4kA/ps

=20000kV+12kV

=20012kV

答接觸電壓U為20012kV

41、有一座長(zhǎng)20米，寬10米，高12米的混合結(jié)構(gòu)建筑物（二類防雷），天面設(shè)避雷帶,

距建筑物軸扁2.5米設(shè)環(huán)形接地體。環(huán)形接地體由水平接地體和垂直接地體組成復(fù)合接

地體。假設(shè)土壤電阻率p為25OQ?m，試用簡(jiǎn)易法計(jì)算環(huán)形接地體的工頻電阻值。（1：

500)

解：已知p=250Q?加

復(fù)合接地網(wǎng)的環(huán)形面S=25機(jī)x15m=375mm

R=0.5x軍=0.5x-^2==至=6.4Q

VSV37519.4

環(huán)形接地體平面示意圖

答環(huán)形接地體的工頻電阻為6.4Q。

或R=0.28x2=0.28xP0.28x-^2==0.28x-=6.4Q

r[A函10.9

7171

答環(huán)形接地體的工頻電阻為6.40。

42、有一棟高20層的框架結(jié)構(gòu)建筑物，建筑物設(shè)20條引下線，計(jì)算機(jī)主機(jī)房安放在第

6層，要求主機(jī)房?jī)?nèi)磁場(chǎng)干擾場(chǎng)強(qiáng)用部大于800A/mo該答樓發(fā)生首次雷擊，計(jì)算雷擊

電流為150KA情況下的安全距離。（提示：lA/m在數(shù)值上相當(dāng)于0.001256GS,IT（特斯

拉）=10'GS（高斯）

解：已知引下線N=20,20層答廈第6層分流系數(shù)Kc=l/N=l/20=0.05

已知i°=150KA,i=ioKc=15OKAxO.05=7.5KA

已知Hi=800A/m,由于lA/m在數(shù)值上相當(dāng)于0.01256GS

所以800在數(shù)值上相當(dāng)于(800A/mx0.01256)=10.048?10GS

根據(jù)B---=441O’'"I。.(由于it=10'GS,lGS=104t)

2電，2碼

-777.5xlO3

得sa=4乃x10xZSxl。4-x10~x--------￡---=15〃

"27tB2萬(wàn)x10x10-410

答安全距離為1.5m。

43、某單位擬建一個(gè)柵格形屏蔽式的計(jì)算機(jī)防（機(jī)房面積＞140m2）,