防雷考试计算题2

.计算题1、某市郊旷野炸药仓库，长10米、宽7米、高5米，请计算该建筑物年预计雷击次数N（已知该市Ng=6.01）。（数据取两位小数）。 解：， 其中， 所以，（次/年） 2、一烟囱高20.0m，烟囱上接闪杆长1.0m. 在其下方距离10.0m处有一配电房，配电房的长、宽、高分别为12.0m，6.0m，5.0m（如图）。问该烟囱上的接闪杆能否对该配电房进行有效保护？ 6.0 10.0 6.0 12.0 解： h=20+1=21m（接闪杆高度） hr=60（滚球半径） hx=5（被保护物的高度）烟囱到建筑物（配电房）最远处/角的距离： 因为：rxr ，所以接闪杆能对该配电房进行有效保护。 3、某工厂在设计低压线路引入机房时考虑采用电缆埋地引入方式，实地勘测时土壤电阻率=144m，试问该工厂低压电缆埋地的最短尺寸?解：低压线路直接埋地的长度应符合要求，但不应小于15m。 =212=24m15m 所以，该工厂低压电缆埋地引入机房时的最短尺寸为24m。 4、有一建筑物，长24m，宽12.8m，高21m，试确定为几级类防雷建筑物？（已知该地区年平均雷暴日为38d/a）。解：由公式N=0.1Td得N=0.138=3.8 因为H100m，所以 A=lw+2(l+w)+H(200H)10 =2412.8+2(24+12.8)+3.1421(20021)10 =0.0166由，其中K=1，得N=13.80.0166=0.063(次/年)因为0.05N0.25 ，所以该建筑物为三类防雷建筑物 。 5、某山区工厂，工厂所在地土壤电阻率=1000m，用接地电阻表测得接闪器工频接地电阻为175，引下线接地点到标地体最远端长度为253m,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Ri10）？解：根据 R=ARi ，Le=2=63.25 L/Le=25.3/63.25=0.4 查表得A=1.8，Ri=R/A=17.5/1.8=9.7（） 所以，该工厂的冲击接地电阻是9.7,符合规范要求。 6、某市一建筑物上安装了4米高的接闪杆，引下线长50米，接闪杆和引下线的电感分别为1.2H/m 和1.5H/m,接地冲击电阻为4，计算当雷击电流为50KA，波头时间为0.25s时，在52米和32米高度处的对地电位是多少? 解： L1=1.2H/m,L2=1.5H/m,l1=4m,l2=50m,Ri=4 I=50KA U = IRi+L1l1di/dt+L2l2di/dt di/dt=50/0.25=200kA/s U52=504+1.2（4-2）200+1.550200 =200+480+ 15000 =15680kv U32=504+1.532200 =200+9600 =9800KV 所以，在52米和32米高度处的对地电位分别是15680KV和9800KV。 7、某市平均雷暴日为45天，市区有一建筑物高29m，顶部长50m，宽10m，女儿墙高1m，在其顶上正中位置安装一支8m高的接闪杆，不设接闪网、接闪带，问：这座建筑物的年预计雷击次数是多少？能否得到安全保护？ 解：因女儿墙高1m，所以建筑物高H=30m，杆高h=29+8=37m；无特别说明，滚球半径取60m。 N=KNgAe 其中，K取1 Ng=0.1Td=0.145=4.5 Ae=LW+2（L+W）+H（200H）10-6 =5010+2（50+10）+3.1430（20030） 10-6 =2508310-6 =0.025 N=KNgAe=14.50.025=0.11（次/a） =- =55.42-51.96 =3.46（m）， R= 因为rxN0.05次/a，所以，该车间属于第三类防雷建筑物。 16、某建筑物长、宽、高分别为40m、20m、30m，现在楼面正中心位置装设一根接闪杆，杆高10m，请问该接闪杆能否全面保护楼面。 解：楼面需保护的范围是：=22.36m 地面保护半径r0= = = =56.6m 楼面保护半径r30= =56.6- =56.6-52 =4.6m. 显然，r30远小于22.36m.，故单支接闪杆无法全面保护， 17、一枝独立接闪杆高度10米，为炸药库提供直击雷保护时，请计算该接闪杆在5米高度上的保护半径。（保留小数一位）解：炸药库为一类防雷建筑，滚球半径hr=30米10米高的接闪杆在5米高度上，接闪杆的保护半径为 r5=-=-=10522.416.6 =5.8（米）18、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。（提供右图仅供参考）解：接地装置有效长度为： Le=2=2=233.3=66.6米 查图表得：该接地体冲击系数 A=1.65 由 R=ARi 得 Ri= R/A=13.0/1.658.0欧 所以，该接地装置的冲击接地电阻8.0欧。 19、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？解：根据GB50057-2010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 KA20、 平顶库房长12米、宽5米、高5米，设为二类防雷建筑，计划采用独立接闪杆保护，接闪杆设在距库房中心轴线上，距离库房边3米（如图），接闪杆的高度为10米，问接闪杆是否能对库房提供完全直击雷保护。5m3m12mA解：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CRAC= =10（米） 库房为二类防雷建筑 滚球半径hr=45米10米高的接闪杆在5米高度上，接闪杆A的保护半径为 r5=- = 28.320.6=7.7（米）AC=10米 所以，接闪杆不能对库房提供完全直击雷保护。 21、 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米等高接闪杆，问A、B接闪杆是否能完全保护炸药库？解：炸药库为一类防雷建筑，根据GB50057-2010建筑物防雷设计规范20mAB3m3m5m滚球半径hr=30米A、B接闪杆针间距为D=6+20+6=26米,应符合D2r0两根接闪杆相关距离为：2r0=2-2=252（米）,满足D2r0所以两针相关有共同保护区域。 计算高度为15m的接闪杆在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 r5 所以，A、B接闪杆能完全保护炸药库。AB3m3m 22、 某易燃易爆场所，安装有一支独立接闪杆，高22m，其中杆长2m，引下线长20m。已知：杆和引下线的单位长度电感分别为0.8 H/m，和1.5H/m，接地装置冲击接地电阻为3，计算当首次雷击电流为10 KA，该防雷装置的压降为多少？ 解：L1=0.8mH/m，L2=1.5mH/m,l1=2m，l2=20m，Ri=3W，I=10KA U = IRi+L1l1di/dt+L2l2di/dt 其中，di/dt=1kA/S =103+0.821+1.5201 =30+1.6+30 =61.6（kv） 23、有一建筑物长200m，宽100m，高24m，问该建筑物的年预计雷击次数为多少？该建筑物为何类防雷建筑物？（已知：该地区年平均雷暴日数为30天，取k=1）解：N=KNgAe 其中，k=1 Ng=0.1Td=0.130=3 Ae=LW+2（L+W）+H（200-H）10-6 =200100+2（200+100）+24（200-24） 10-6=（20000+38995+13263）10-60.07N=130.07=0.21（次/a）因为0.05N0.25 ，所以该建筑物为三类防雷建筑物。 24、一座属于第二类防雷建筑物的库房，长、宽、高均为10m，在库房屋顶正中央有一根8m高的接闪杆。请计算该接闪杆能否对库房进行直击雷防护。 解：已知：库房高10m，库房屋顶接闪杆高8m，即：hx=10m，h=18m 第二类防雷建筑物，即：hr=45m 在10m高处的需保护半径r为：r= =7.07(m) 该接闪杆在10m高处的保护半径rx为： = -=7.72(m)r(7.07m) 所以，该接闪杆能对库房进行直击雷防护。 25、身高1.7m的人，站在一个冲击接地电阻为6的旗杆旁，假设人为第一类防雷保护对象，请计算人与旗杆的安全间隔距离。 解：已知：假设人为第一类防雷保护对象，可将旗杆视为独立接闪杆 旗杆的冲击接地电阻为6，即：Ri=6，则：5Ri=56=30 人身高1.7m，即：hx=1.75Ri 人站在地面上，按地上部分考虑，所以人与旗杆的安全间隔距离Sa为：Sa 0.4(Ri+0.1hx)=0.4(6+0.11.7)=2.4682.5(m)3(m) 因为按GB500572010规定，第一类防雷保护对象的安全间隔距离不得小于3m， 所以身高1.7m的人与旗杆的安全间隔距离为3m。 26、有一栋15层高的二类防雷综合楼（长30米、宽9米），设有10根防雷引下线，当在楼顶雷击点的雷电流为10KA（10/350S），计算第14层和第11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=10KA0.2=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=2.410-4T Sa =4p10-7 所以，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. 27、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，楼高10m，现在楼顶安装一单支接闪杆，试计算所需接闪杆高度？解：根据防雷设计规范50057-2010，该建筑物为二类防雷建筑物，滚球半径为45米，且将该针的位置放在楼顶正中较为合适,hx=10m。o arx=oa=16.2m，hr=45mr1= =8=28.31mr0= rx + r1=16.2+28.3=44.5m从地面算起,接闪杆高度h=hr-=45-=45-=45-6.69=38.31m则安装在天面上的接闪杆高度为38.31-10=28.31m 所以，所需的接闪杆高度为28.31m. 28、有一高7米的建筑物，楼顶有环形接闪带，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） 解：接闪带上任意一点相当于一支接闪杆的作用，故取杆高h=7m,hx=4m,hr=4.5m rx5+1.5=6.5m,才能保护卫星天线。 rx=-=-=24.1-18.55=5.55m 因rx6.5m,故该楼不能保护卫星天线。 rx=-18.55 化简得:h2-90h+625=0 解得，h=7.6m 说明h7.6m才能保护卫星天线，现建筑物高7m，所以建筑物上安装接闪杆的高度应0.6m,可取接闪杆高1m。 29、 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3米处有一高8米的接闪杆，请回答接闪杆设置是否符合要求？解：接闪杆高为h=8m，保护物卫星天线高为=6m，滚球半径为=45m，保护余量为1m。 保护范围=1.51m 保护半径应大于或等于，而5.5m， 所以，接闪杆的保护范围达不到要求。 30、有一栋二类框架建筑物，网格宽度W=5m，钢筋直径=20mm，100m处发生首次云地闪。求LPZ1区的磁场强度H1。 解：H0=I/(2Sa)=150KA/(23.14100)=0.239KA=239A/m H1=H0/10SF/20 SF=208.5/W/(1+1810-6/r2)1/2 =208.5/5/(1+1810-6/10-4)1/2 =201.7/1.086 =201.5654 =200.1946 =3.89 3.9dB 所以， H1=239/103.9/20=239/1.57=152A/m 31、如图所示，用接闪线保护二类防雷建筑物，接闪线两端分别设置一条引下线，且各自采用独立接地装置，两个接地装置的冲击电阻分别为3和4，请确定当接闪线遭首次负极性雷击时每条引下线的雷电流是多少？ 解：由题意可知分流系数为： 首次负极性雷击的雷电流是75kA， 每条引下线流过的雷电流是750.75=56.25kA。 32、 请写出滚球半径雷闪数学模型(电气-几何模型)的关系式，并分别计算各类防雷建筑物滚球半径对应的雷电流。 解： ； 一类防雷I=(3010)1.54=5.4kA； 二类防雷I=(4510)1.54=10.1kA； 三类防雷I=(6010)1.54=15.8kA； 33、工程实践中，接闪带允许的规格误差要求是什么？材料规格为10mm的镀锌圆钢实测中直径不小于多少才是满足要求的，请写出计算过程和结果。 解：截积允许误差是-3%。 S=553.14（1-3%） r2=S3.14=55（1-3%）=24.25mm2 =2r=24.925=9.85mm 34、对雷电流波形前沿用正弦波模拟时，模拟首次正极性雷击波形、首次负极性雷击波形和首次负极性以后雷击波形的频率分别是多少？（写出推导过程） 解：T1=1/4t（t为周期） t=4T1、f=1/t 首次正极性雷击波形（10/350s）f=1/（4*10s）=25kHz 首次负极性雷击波形（1/200s）f=1/（4*1s）=250kHz 首次负极性以后雷击波形（0.25/100s）f=1/（4*0.25s）=1MHz 35、一炸药库，长24m，宽10m，高6m，拟做双支等高接闪杆防护，请用作图法求接闪杆的高度，并写出作图步骤。 解：（1）确定比例，画出示意图。 （2）沿建筑物短边中轴线距建筑物边3m定出接闪杆位置A、B （3）做长边中轴线，距建筑物1m处做C、C （4）计算r1=18m， 分别以C、C点为圆心于长边中轴线上取点D、D （5）再以D、D为圆心，半径不变做圆，即为双杆保护范围圆间的连接圆 （6）连接AD(BD)和AD（BD），与刚才所画圆分别交于EE,AE=AE=rx （7）以A、B分别为圆心，rx为半径作圆，既可得双杆的保护范围图， （8）量取rx长度，并按比例换算约为10.30m （9）将已知量代入公式，rx=- 解一元二次方程，得出h20m 36、用作图法画出双支等高接闪杆的保护范围的立面图和平面图，并分别在里面图和平面图中标示出任一高度hx（hxh）的保护范围。要求：1.接闪杆高度h小于或等于 hr，且两支接闪杆的间距小于。1. 防雷类别、接闪杆高度h 和hx的取值、作图比例自己拟定。2. 写出作图步骤。 37、用作图法画出双支不等高接闪杆（h1和h2）的保护范围的立面图和平面图，并分别在里面图和平面图中标示出任一高度hx（hxh1且hxh2）的保护范围。要求：1.两支接闪杆高度均小于hr，且接闪杆的间距小于。2.防雷类别、接闪杆高度h1和h2、hx的取值、作图比例自己拟定。3.写出作图步骤。 38、计算并作图确定一支高度为16m的独立接闪杆，应该架设在距离一座高度为4.1m，长度为7m，宽度为3m的第一类防雷建筑物中轴线的什么位置，才能保护这座第一类防雷建筑物？ 解：=11.4m； =10.85m，对于一类防雷建筑物，独立接闪杆应与建筑物保持最小3m的安全距离。AD=AC-DC=7.85m 所以独立接闪杆应架设在建筑物中轴线上距建筑物37.85m以内的地方，才能保护这座第一类防雷建筑物。 39、有一栋平顶库房长12m、宽5m、高5m，属二类防雷建筑，设想安装一支12m高的接闪杆提供直击雷保护，接闪杆设在库房中心轴线上，距离库房边3m，这支接闪杆能否提供对库房完全直击雷保护？解：AC=10m，库房属于二类防雷建筑物，滚球半径为45m，12m高的接闪 杆在5m高度上的保护半径为：=9.979m最远距离R=10m因为rx0.25次/a，所以该商住楼属于第二类防雷建筑物。 43、广州某住宅楼位于珠江边上，长36m，宽18m，高56m，周边建筑物与该住宅楼边长平行以米计的长度总和为72m，请计算其防雷分类。注：广州年平均雷暴日为87.6d/a答：由题意可知： 代入数据得：Ae=0.0324 Ng=0.1Td=8.76，K取 1.5 因为N0.25次/a，所以该住宅楼属于第二类防雷建筑物。 44、某市位于市区海边的一住宅楼，高100m，顶部长100m，宽20m，计算其年预计雷击次数并确定该建筑物的防雷等级。（该市年平均雷暴日数为48天，计算中忽略周边建筑物对其等效面积的影响） 解：建筑物年预计雷击次数计算公式：N = kNgAe （1）k ：校正系数，建筑物位于海边应取1.5； （2）Ng： 建筑物所处地区雷击大地的年平均密度( 次/ km2 / a ) ， Ng = 0.1T d (次/km2 / a ) 其中： T d为年平均雷暴日，取48 天/ a Ng = 0.1T d = 0.148 =4.8(次/km2 / a ) （3）Ae：与建筑物截收相同雷击次数的等效面积(km2 ) 该建筑物高等于100 m，其每边的扩大宽度应按等于建筑物的高计算；建筑物的等效面积 将L=100m, W=20m, H=100m带入公式，得出Ae=0.057(km2 ) （4）N = kNgAe=1.54.80.057=0.4104( 次/ a )0.25次/ a 所以，其年预计雷击次数为0.4104次/ a ，应划分为第二类防雷建筑物。 45、某市一民用建筑物，长42m，宽为18m，高54m，若不考虑周边建筑物对该建筑物的影响，请计算该民用建筑物的年预计雷击次数，并说明它应划为第几类防雷建筑物。（年平均雷暴日取值为76天） 解：Ng=0.1Td =0.176 =7.6 次km2a 0.036（km2）取k=1N=k Ng Ae =17.60.036 = 0.27（次a） 因为N0.25次a，所以按照设计规范GB50057-2010的要求应划为第二类防雷建筑物。 46、如图所示，某人站在一棵孤立大树下，手扶树干避雨，当时正发生首次正极性雷击，大树被雷电击中，雷电流为10kA，手接触点离地面1.5m，手接触点到地面的这段树干的电阻为500欧姆，单位长度电感为2/m，试计算接触电压值？ 解：接触电压U由两部分组成，为