防雷工程技術考試題庫

防雷工程技術考試題庫（六）計算題部分1．有一棟高15層二類防雷框架結構的建筑物，該樓設有15根引下線，1）在鄰近100米情況下發(fā)生首次雷擊，求大樓附近的磁場強度。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度。二類建筑io=15OKAHo=io/2丌.Sa=15OOOO/2丌.1OO=238.73A/m=2.98高斯四樓以下Kc=1/n=1/15i=Kc.i0=1/15.15OOOO=1OKA2、某山區(qū)工廠，工廠所在地土壤電阻率ρ=1000Ω.m，用接地電阻表測得接閃器工頻接地電阻為17.5Ω，引下線接地點到標地體最遠端長度為25.3m，計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Ri≤10Ω，A=1.8，1000的平方根為31.625）？（本題8分）根據(jù)R~=ARiL/Le=25.3/63.25=0.4A=1.8Ri=17.5/1.8=9.7（Ω）答沖擊接地電阻是9.7Ω,符合規(guī)范要求設在湖邊的某機械生產(chǎn)車間，長（L）、寬（W）、高（H）分別為100m、40m、30m，當?shù)啬昀妆┤諡?0天，請通過公式計算其預計雷擊次數(shù)并判定其屬于第幾類防雷建筑物。（Td1.3為121，本題8分）N=K*Ng*Ae其中：K取1.5Ng=0.024Td1.3=0.024*121=2.9Ae=[LW+2（L+W）*[H（200—H）]1/2+πh（200—H）*10-6=[100*40+2（100+40）*[30（200—30）]1/2+π*30（200—30）]*10-6=40014*10-6=0.04N=1.5*2.9*0.04=0.174≥0.06次/a屬于第三類防雷建筑物。4.用繪圖法或計算法（可任選其中一種方法）計算出以下給定條件的建筑物在地面和屋面的保護半徑。如屋面不在保護范圍內(nèi)應增加何種措施保護。條件：屬第三類防雷建筑物，長、寬、高分別為40m、20m、30m，單支避雷針高10m（設在屋面中心位置）。（本題10分）解：設保護半徑OA===22.36mr0====56.6mr30=—=56.6-=56.6-52=4.6m.顯然遠小于22.36m.，故單支避雷針無法全面保護，可采用在建筑物屋面加裝一圈避雷帶，同時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、一枝獨立避雷針高度10米，為炸藥庫提供直擊雷保護時，請計算該針在5米高度上的保護半徑。（保留小數(shù)一位）答：炸藥庫為一類防雷建筑，滾球半徑hr=30米10米高的避雷針在5米高度上，避雷針A的保護半徑為r5=-=-=10—5≈22.4—16.6=5.8（米）6、某公司設計的水平接地體總長度為33米，實測工頻接地電阻13歐，實測土壤電阻率為1000歐米，該接地體沖擊接地電阻為多少。答：接地裝置有效長度為：Le=2=2×=2×33.3=66.6米查圖表得：該接地體沖擊系數(shù)A=1.65由R—=AR～得R～=R—/A=13.0/1.62≈8.0歐該接地裝置的沖擊接地電阻8.0歐。7.考慮進入建筑物的外來導電物為電力線路（TN-S制）、信號線路、閉路電視線路、金屬管道時，設擊在建筑物上的雷電流為150KA，問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《建筑物防雷設計規(guī)范》建筑物遭受150KA直擊雷擊電流時，外來導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=6.25KA8.平頂庫房長12米、寬5米、高5米，設為二類防雷建筑，計劃采用獨立避雷針保護，避雷針設在距庫房中心軸線上，距離庫房邊3米（如圖），避雷針的高度為10米，問避雷針是否能對庫房提供完全直擊雷擊保護。A5m3m12m答：如圖所示為庫房在5米高度上的平面示意圖A5m3m12m在直角三角形ABC中CBAC=√（AB2＋BC2）CB=√（82＋62）=10（米）庫房為二類防雷建筑，滾球半徑hr=45米10米高的避雷針在5米高度上，避雷針A的保護半徑為r5=√h0（2hr－h(huán)0）－√h5（2hr－h(huán)5）=√10（2×45－10）－√5（2×45－5）=10√8—5√17≈28.3—20.6=7.7（米）＜AC=10米避雷針不能對庫房提供完全直擊雷擊保護9.如圖所示為某平頂炸藥庫房，長20米、寬8米、高5米，A、B為15米等高避雷針，問A、B避雷針是否能完全保護炸藥庫？答：炸藥庫為一類防雷建筑，根據(jù)GB50057-94《建筑物防雷設計規(guī)范》20mAB20mAB3m3m5mA、B避雷針針間距為D=6+20+6=26米,應符合D<2r0兩針相關距離為：2r0=2-2=2≈52（米）,滿足D<2r0所以兩針相關有共同保護區(qū)域。計算高度為hx的避雷針在5米高度上的保護半徑：r5=-=-=26-16.6=9.4(米)庫房短邊長度一半為：8/2=4米<r5B避雷針能完全保護炸藥庫。AAB3m3m10.11.政券公司的天面上有避雷帶保護和網(wǎng)絡保護，但有四個衛(wèi)星收發(fā)天線，不在保護范圍以內(nèi)，需加獨立針行保護。已知避雷針位置距最遠的接受天線為10m，并且衛(wèi)星天線高4m，問需架設多高的避雷針，能夠使衛(wèi)星天線在其保護范圍之內(nèi)。解：因為證券公司屬于第三類建筑物，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=8.96?9.0m所以應架設9m高的避雷針。有一棟高15層高的二類防雷綜合樓（長30米、寬9米），該樓設有10根引下線，當在樓頂雷擊點的雷電流為10KA（10/350ms），計算第十四層和第十一層的磁感應強度為2.4GS時的安全距離.解:i0=10KA,引下線n=10,第14層分流系數(shù)kc2=(1/10)+0.1=0.2,則14層:i=i0×kc2=10KA′0.2=2KA第11層分流系數(shù)為數(shù)kc2=(1/10)=0.1第11層::i=i0×kc2=10KA′0.1=1KA根據(jù)雷電流在引下線上產(chǎn)生安全距離Sa=m0式中m0=4p′10-7(Wb/mA),B為磁感應強度,為特斯拉T(Wb/m2),1T=104GS\1GS=10-4T,2.4GS=2.4′10-4TSa=4p′10-7′故第14層時的Sa=4p′10-7′==1.67(m)第11層時的Sa=4p′10-7′==0.83(m)第14層2.4GS時的安全距離為1.67m,第11層2.4GS時安全距離為0.83m.14.某平屋面建筑物長96.00m，寬32.00m、高28.00m，按GB50057-1994第三類防雷建筑物的設計要求用避雷網(wǎng)進行防直擊雷保護時，請計算鋼材最小用少量。（10分）答：引下線鋼材最小用φ8避雷網(wǎng)鋼材最小用φ8避雷網(wǎng)為8個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1024mφ8的鋼材15.第二類防雷建筑物長×寬=60m×24m，用示意圖表示屋頂面應有多少個避雷網(wǎng)格？（吉林）答：長60米,寬24米,二類防雷建筑,組成不大于8m′12m避雷網(wǎng)格12121212128注意共計15個網(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=1.4,問: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Sel≧0.4Ri≧3米Ri=R～/ASel≧0.4Ri=0.4×10÷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大于或等于3米。17.一建筑物樓內(nèi)有相當重要的計算機信息設備，建筑面積是30m×12m，現(xiàn)在樓頂安裝一單支避雷針，試計算所需避雷針高度？（樓高10m）答：根據(jù)題意天面無直擊雷防護措施,天面中間設一支避雷針,hx=10m。oarx=oa=(62+152)=2612=16.2mr1=〔hx（2hr﹣hx）〕1/2=[10(90-10)]1/2=8001/2=28.31mr0=rx+r1=16.2+28.3=44.5m從地面算起,避雷針高度h=hr-=45-=45-=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40×12m2，其天面有兩個高2米、相距16米答：已知rx=8m、hr=45m、hx=2mr1====13.3m保護半徑rx=8mr0=r1+rx=8+13.3=21.3m根據(jù)公式針高h=hr-=45-=45-=45-39.64=5.36m根據(jù)計算結果，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，見下圖。問天線能否被保護，如不能，請?zhí)岢鲎罱?jīng)濟的保護方案。（提示：二類防雷建筑物）避雷帶相當于避雷線，帶上任意一點相當于一支針的作用，故取針高h=7m,hx=4m,hr=4.5mrx≥5+1.5=6.5m,才能保護衛(wèi)星天線。rx=-=-=-=24.1-18.55=5.55m故該樓高7m，不能保護衛(wèi)星天線。rx=-18.5化簡得:h2-90h+625=0h===取負號h==7.6m說明h≥7.6m才能保護衛(wèi)星天線,現(xiàn)建筑物高7m,所以建筑物上安裝針的高度≥0.6m,取安裝針高1m.20.一枝獨立避雷針高度10米，為炸藥庫提供直擊雷保護時，請計算該針在5米高度上的保護半徑。（保留小數(shù)一位）（6分）答：炸藥庫為一類防雷建筑，根據(jù)GB50057-94《建筑物防雷設計規(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的保護半徑為r5=√[h0（2hr—h0）]—√[h5（2hr—h5）]=√[10（2×30—10）]—√[5（2×30—5）]=10√5—5√11≈22.4—16.6=5.8（米）21.22.某平頂庫房為二類防雷建筑長12米、寬5米、高5米，設，計劃在庫房長邊中心距離庫房3米處（如圖）設高度為10米的避雷針，計算避雷針是否能對庫房實施保護。5m3m12m答：5m3m12m最遠點距離:L=(8×8+6×6)1/2=10mrx=-=28.3-20.6=7.7mrx=7.6mrx＜L,不能保護.23.有一棟二類框架建筑物，網(wǎng)格寬度W=5m，鋼筋直徑Φ=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/(2π·S)=150KA/(2×3.14×100)=0.239KA=293A/mH1=H0/10SF/20SF=20·㏒[8.5/W/(1+18×10-6/r2)1/2]SF=20·㏒[8.5/5/(1+18×10-6/10-4)1/2]SF=20·㏒[1.7/1.086]SF=20·㏒[1.5654]=20×0.1946=3.89≈3.9dBH1=239/10S3.9/20H1=239/1.57H1=152A/mds/1=W·SF/10=5×3.9/10=1.95m設計題部分25、請畫出單相TN—S系統(tǒng)中電涌保護器SPD電氣連接圖和三相TN—S系統(tǒng)中電涌保護器SPD電氣連接圖。答案圖:單相TN—S系統(tǒng)中SPD連接圖設設備LNPE圖:三相TN—S系統(tǒng)中SPD連接圖設設備L1L2L3NPE機殼機殼26、有一個儲存硝化棉的一類防雷倉庫，高4米，長21米，寬7.5米，要求設計獨立避雷針保護，請設計繪制該倉庫的hx高度的平面保護圖，并求出避雷針高度（注：要求獨立針離倉庫為3米，比例1：300，見下圖）（20分）已知：hx=4m，L=21m,W=7.5m解：由題可知該倉庫屬第一類防雷建筑hr=30m,則有：OA==14.85mrx=√h(2hr-h)-√hx(2hr-hx)=√h(60-h)-√4(60-4)=-=-15.0設r1====14.97r0=rx+r1=14.85+14.97=29.82H=hr-=30-=30-=26.54m答hx=4m高度上保護半徑為14.85m,避雷針高度為26.54m.RRX=15.0m14.85m21m3m7.5m硝化棉倉庫標高4m時的保護半徑平面圖側(cè)視圖4m27、由國家檔案館，高30米，長60米，寬30米，防雷接地已利用框架主鋼筋結構作為暗裝引下線。經(jīng)檢測，接地電阻為0.9Ω，但由面無避雷設施，要整改。請設計繪制一天面防雷設施平面圖（提示：所有基礎已從基礎到天面圖有一條主筋焊接，可作為暗裝引下線）。6m6m21m（2）防雷電感應設計18m設18m設備SPDSPDSPD1SPD2·OO信號電源（3）地網(wǎng)設計圖比例：1：300設計說明：1、省氣象臺業(yè)務樓按二類防雷設計；2、二類防雷天面網(wǎng)格應為10m′10m或8m′12m；3、二類防雷引下線間距為18m；4、避雷帶采用f8mm以上熱鍍鋅圓鋼或采用4′12mm以上熱鍍鋅扁鋼，引下線采用的規(guī)格同上。設計說明：1、將地樁內(nèi)主筋連接起來組成3m′3m網(wǎng)格；2、將承臺內(nèi)主筋閉合接通；3、引下線與承臺內(nèi)主筋電氣連通。29、有一座100米高的通訊鐵塔，頂端架設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入室內(nèi)機房（機房距塔20米左右），應采取哪些措施進行雷電防護？請?zhí)岢鲆辉O計方案（圖略）。答：通訊天線通軸電纜在LPZO和LPZI交界面處或發(fā)射機柜入口處安裝電涌保護器。電涌保護器（SPD）的接地線應采用截面積補小于6mm2的多股絕緣銅導線就近解至等電位接地線或發(fā)射到發(fā)射機柜上。通信基站的信號電纜應穿鋼管埋地進入機房，并應在入戶配線架處安裝信號電涌保護器，電纜內(nèi)空線對應做保護接地。通信天線應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)走線架進入機房前，屏蔽層應就近接地，室外走線架（20m）始末端均應作接地處理，有源航空障礙燈機座應雨天線塔等電位連接，其低壓電源處應安裝電涌保護器。30、某煙花爆竹倉庫，長7.5米、寬6米、高4米，計劃在離建筑物3米的地方安裝一單支避雷針，請用滾球法計算該單支避雷針的設計有效高度。（答案：大于等于17.2米）答：（1）該煙花爆竹倉庫屬第一類防雷建筑物；（2）AB2=AC2+BC2AB2=62+3.752AB=9.75mAB6m6m7.5mAB6m6m7.5m3m?4mCC31、設避雷針高度為h，滾球半徑為hr，請分別給出當h>hr和hr>h時的保護范圍計算方法。答：當hr>h時則當hr<h時32、作圖題：用作圖法確定一支高度為16米的避雷針，應架設在距離一座高度為4.1米，長度為7米，寬度為3米的第一類建筑物的位置。（15）解：L=7m，W=3m,H=4.1m,h=16m,hr=30mAB=11.4mBBDAC7.85m3m?4.1mBBDAC7.85m3m?4.1m3.5m7mAC2=AB2-BC2=11.42-3.52?=129.96-12.25=117.71AC=10.85AD=AC-DC=10.85-3=7.85m架設在距建筑物中軸線約7.85處以內(nèi)范圍中。33、某煙花爆竹倉庫，長7.5米、寬6米、高4米，計劃在離建筑物3米的地方安裝一單支避雷針，請用滾球法計算該單支避雷針的設計有效高度。（答案：大于等于17.2米）依題意:煙花爆竹倉庫為二類建筑物防雷，hr=45m,hx=4m設求A全針高為h則rx=√h(2hr-h)-√hx(2hr-hx)=√h(90-h)-√4(90-4)=√h(90-h)-√344=√h(90-h)-18.5①而圖中可求出rx=√(10.52+32)=10.9m將rx=10.9m代入①式得√h(90-h)=29.42化簡得:h2-90h+29.42=0（2）解②式,h=(90-√902-4×29.42)/2=(90-√(8100-3457.44))/2=10.93m如用求根公式快的多.h=hr-√hr2-(rx+r1)2或h=hr-√hr2-r02)，其中ro=,r1=ro=r1+rx=18.5+10.9=29.4m代入得.h=45-=45-=45-34.04=10.93m34、設避雷針高度為h，滾球半徑為hr，請分別給出當h>hr和hr>h時的保護范圍計算方法。答:當hr≥h時,可運用公式rx=√h(2hr-h)-√hx(2hr-hx)來計算保護范圍.當h>hr時,應取h=hr時來計算保護范圍.rx=hr-√hx(2hr-hx)來計算保護范圍.35、（10分）某檢測機構對一幢第三類防雷建筑物的避雷設施進行檢測，測得其建筑物高5米、寬3米、長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，請說明此避雷針是否能夠保護該建筑物不受直擊雷的襲擊。Rx=√(6.(120-6))-√(5.(120-5) =26.1-23.98=2.2m屋面距避雷針的最遠點:OL==4.0故不能保護.36、（15分）某一一類防雷建筑物的避雷裝置（如圖），其沖擊接地電阻Ri為10Ω，被保護物高度hx為8m,避雷裝置與被保護物之間的地上部分的安全距離為3.5m，請問其避雷裝置與被保護物間的安全距離是否符合GB50057—94的要求？若不符合，請給出合適的安全距離。3.5m8m3.5m8mHx=8,5Ri=50Hx<5RiSe1=0.4(Ri-0.1Hx)=0.4(10+.1=8)=4.3m安全距離4.3米37、對雷電流波形前沿用正旋波模擬時，為何首次雷擊10/350ms波形用25kHz，后續(xù)雷擊0.25/100ms波形用1MHz？解：首次雷擊10/350ms，現(xiàn)用其前沿T1作正弦波模擬時，前沿T1正好時一個正弦波周期T的1/4，即T1=T/4=10ms所以周期而頻率同理，后續(xù)雷擊波形0.25/100ms，周期T=4′T1=4′0.25=1(ms)而I(KA)T1t(μs)T=4T1解：求AB間最大電涌電壓UAB：SPD的殘壓為≤1.3kV，取最大值1.3kV，SPD兩端引線的電涌平均陡度為0.75kA/ms，SPD兩端引線長度之和L1+L2=1.5m，引線的單位長度l0=1.6mUAB=SPD的最大殘壓+引線產(chǎn)生的感應電壓UL故存在問題：由于UAB=1.3Kv,大于被保護設備的耐壓(2.5kV)，設備的絕緣右可能被擊穿，導致右損壞的可能。改進：為了使SPD能器到保護設備的作用，要求UAB<設備的耐壓水平。即滿足UAB<2.5kV。UAB由兩項組成，SPD殘壓使不變的，只有減小兩端的引線，才能減小感應電壓UL，按照規(guī)范要求SPD兩端引線之和不超過0.5m，現(xiàn)為1.5m，應予縮短。要求UAB<2.5kV，現(xiàn)為3.1kV，超過0.6kV，則減小引線長度=0.6kV/（1.6mH/0.75kA/ms）=0.5機SPD兩端引線之和必須小于1m ，才能滿足UAB<2.5kV解：已知雷電流在導線上傳播速度V=30萬公里/秒′2/3=0.2M/nS已知第一級SPD響應時間為100nS；第二級SPD響應時間為50nS則兩個SPD響應時間差Dt=100-50=50ns根據(jù)S=V×Dt=0.2M/nS×50NS=10M 答為消除盲電，兩個SPD導線距離應為10M.解：設手接觸點堆第的電位差為U，由于樹干右電阻和電感，因此對地的電位差，也即接觸電壓由兩部分組成，電阻壓降Ur、ULU=Ur+UL=iR+L0×H×（di/dt）根據(jù)題意已知:I=40kA,R=500W,L0=20mH/m,h=1.5mdi/dt=40kA/20ms=4kA/ms帶入上式所以U=40kA′500W+2mH/m′1.5m′4kA/ms=20000kV+12kV=20012kV答接觸電壓U為20012kV41、有一座長20米，寬10米，高12米的混合結構建筑物（二類防雷），天面設避雷帶，距建筑物軸扁2.5米設環(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合接地體。假設土壤電阻率r為，試用簡易法計算環(huán)形接地體的工頻電阻值。（1：500）解：已知r=復合接地網(wǎng)的環(huán)形面環(huán)形接地體平面示意圖環(huán)形接地體平面示意圖答環(huán)形接地體的工頻電阻為6.4W?；騑答環(huán)形接地體的工頻電阻為6.4W。42、有一棟高20層的框架結構建筑物，建筑物設20條引下線，計算機主機房安放在第6層，要求主機房內(nèi)磁場干擾場強H1部大于800A/m。該答樓發(fā)生首次雷擊，計算雷擊電流為150KA情況下的安全距離。（提示：1A/m在數(shù)值上相當于0.001256GS，IT(特斯拉)=104GS(高斯)解:已知引下線N=20,20層答廈第6層分流系數(shù)KC=1/N=1/20=0.05已知i0=150KA,i=i0KC=150KA′0.05=7.5KA已知H1=800A/m,由于1A/m在數(shù)值上相當于0.01256GS所以800在數(shù)值上相當于(800A/m′0.01256)=10.048?10GS根據(jù)(由于it=104GS,1GS=104t)得答安全距離為1.5m。43、某單位擬建一個柵格形屏蔽式的計算機防（機房面積>140m2），機房內(nèi)計算機O位置的防止如右圖。請設計：當機房內(nèi)磁場干擾場強不大于800A解：已知二類防雷首次雷擊的幅值電流為150KA，即為設計的最答雷擊電流。已知機房內(nèi)磁場干擾場強不大于800A/m，即不大于H1=800A/m,即設計值取800A/m，已知DR=2m，DW=由LPZ1區(qū)磁場強度H1的計算公式知：（A/m）答網(wǎng)格的寬度取￡1.5m.44.有一座一類防雷的建筑物，由于各種原因不能安裝獨立避雷針，只能在屋面安裝避雷帶，按規(guī)定圍繞建筑物敷設