防雷考试计算题1

1、51、距离二类防雷建筑物附近150m遭受首次负极性雷击，建筑物利用12圆钢形成尺 寸为2mX2m初级屏蔽网格，在LPZ1内有一台被保护设备，设备前端12m处安装了浪涌保 护器，设备的耐冲击电压额定值是4kV。由于综合布线的疏忽，在浪涌保护器与被保护设备 之间形成了面积约为8m2的环路，在线路没有屏蔽的情况下，请确定浪涌保护器的有效电 压保护水平。(注：)解：=79.58(A/m)=12.55=18.75(A/m)=1884V=(4-1.884)：2=1.058kV。52、需做一地网，要求工频接地电阻小于4Q，当地土壤电阻率为500Q.m试计算用 2.5m长，40X40X4mm镀锌角钢作为垂直接

2、地体的用量。(条件说明：不考虑水平接地体的情况，n：垂直接地体的利用系数取0.8)解：(1)单根垂直接地体接地电阻RgRg= .ln等效直径 d=0.84b=0.84X 0.04=3.36X 10-2m. RgQ181.31(2)垂直接地体用量n= = 56.7=57(根)53、距某建筑物内计算机房150m远处遭受首次雷击，雷击电流值为150KA，计算机 房采用12圆钢作屏蔽网，屏蔽网格为2mX2m，请计算雷击时计算机房内的磁场强度。 说明条件：解：=159.16(A/m)=12.55=37.5(A/m)54、某地土壤电阻率为400Q-m，现做一长方形环形地网，长30m，宽20m，地网利 用-

3、40X4mm镀锌扁钢做为水平接地体，接地体埋深0.8m，设计要求接地电阻值小于10 Q， 试计算该地网工频接地电阻值，并判断是否满足设计要求。条件：不考虑垂直接地体的因素，水平接地体形状系数A=1.69解：扁钢等效直径d=b/2=0.04/2=0.02m接地体长度L=(30+20) X 2=100m代入数字9.43 Q预计地网接地电阻为9.43 Q，能满足设计要求。55、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 W1.3kV，求SPD工作时两端AB之间最大电涌电压UAB

4、为多少？存在什么问题？应如何改 进？(提示：不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( L=L1+L2=1.5m)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：根据题意可得：UAB=U残+UL= U残+LXIOX当U残=1.3kV时，UAB有最大值UABmaxUABmax=1.3+1.5x1.6x0.75=3.1kVUABmaxU 耐=2.5kV所以存在的问题是当SPD工作时，有可能因设备两端电压超过其耐受电压而损坏设备。U 耐一U 残=LXI0X得到 L=1m所以改进方法是缩短SPD两端引线长度L,引线长度

5、L越短越好，不能超过1m。56、二类防雷建筑物旁有一堆放粮食的露天堆场，堆场是长方形的，长为30m，宽为 24m，堆场可能堆放的高度5m，在长方形堆场的一个角树立30m高的独立接闪杆，请确定 堆场是否在独立接闪杆的保护范围之内。(写出计算过程)解：由题意可知hr=100m，独立接闪杆在5m高度的保护范围：而接闪杆距需要保护的位置的最大距离是：因为40.238.42,所以堆场在独立接闪杆的保护范围之内。57、有一栋18层高的二类防雷建筑物(长68m，宽24m)，设有20条防雷引下线，首 次雷击楼顶防雷装置时的雷电流为10kA，电子设备能承受的雷击磁感应强度为2.4X10-4T(Wb/m2)，若将

6、电子设备置于17楼和6楼，则电子设备局墙体中防雷引下线的安全距离 分别是多少？解：i0=10kA，引下线n=20条，第17层引下线的分流系数kc2=(1/20)+0.1=0.15第17层引下线流经的雷电流i17=i0Xkc2=1.5kA第6层引下线的分流系数kc6=(1/20) =0.05第6层引下线流经的雷电流i6=i0 X kc4=0.5kA(Wb/mA)，(Wb/m2)代入数据得：第17层的安全距离Sa=1.25m第6层的安全距离Sa=0.415m58、需做一地网，要求工频接地电阻小于4 Q，当地土壤电阻率为300 Q.m试计算用 2m长，外径为45mm的镀锌钢管作为垂直接地体的用量。(

7、条件说明：不考虑水平接地体的情况，n：垂直接地体的利用系数取0.8)解：(1)单根垂直接地体接地电阻RgRg= .In等效直径d=4.5X10-2m. RgQ 123.68(2)垂直接地体用量n= = 38.65=39(根)59、采用独立接闪杆保护某一类防雷建筑物，建筑物高6m，接闪杆的接地电阻为4Q， 请问接闪杆与建筑物的间隔距离至少为多少？ 解：由于 hx5Ri (65*4),故 Sa1N0.4(Ri+0.1hx)=0.4(4+0.1*6)=1.84m又1.84m3m，因此间隔距离至少为3m。60、某一建筑物上安装了 4米高的接闪杆，引下线长30米，接闪杆和引下线的电感分 别为1.2 u

8、H/m和1.5 u H/m，接地冲击电阻为4 Q,计算当雷击电流为50KA，波头时间为 0.25 us时，在32米和18米高度处的对地电位是多少？解：防雷装置地上高度hx处的电位为：32米处的电位：U32=32X4+ (2X1.2+30X1.5)X50/0.25=9608V18米处的电位：U18=18X4+ (18X1.5)X50/0.25=5472V61、有一栋15层二类防雷框架结构的建筑物，该楼设有15根引下线，计算机放在第 10层的LPZ1区中，计算机房的六面体由10的网格1mX1m组成，计算机离楼顶为2米， 离四壁最短距离1m，邻近100米情况下发生首次雷击，求计算机房LPZ1区中的磁

9、场强度 直击雷击中该大楼(注：首次雷击)，求计算机房LPZ1区中的磁场强度和安全距离。解：(1) LPZ1区内的磁场强度i0=150kASa=100mH0=238.85(A/m)=18.58(dB)=28.126(A/m)(2)=0.01X150X103X1/ (1X )=1061(A/m)=18.58(dB)=1.858m62、某打火机仓库，安装有一支独立接闪杆高15米，其中针长2米，引下线长13米。已 知:针和引下线的单位长度电感分别为0.8uH/m和1.5uH/m,接地装置冲击接地电阻为3Q,计 算当首次雷击电流为10KA,该防雷装置的压降为多少？解：L1=0.8H/m,L2=1.5H/

10、m,l1=2m,l2=13m,Ri=3 QI=10KAU=IRi+L1*l1*di/dt+L2*l2*di/dt因为 di/dt=10/10=1kA/us所以 U=10X3+0.8X2X1+1.5X13X1=30+1.6+19.5=51.1 (kv)63、某单位有一保护高度为10米、直径为8米的易燃易爆物品罐(第一类防雷构筑物), 在距离该物品罐旁3米处竖立了一座高度为30米的独立接闪杆,计算能否有效保护。解:由于该罐属一类防雷建筑物，故 hr=30mrx= 7.64m最远点距离独立杆为3+8=11m因为，rx2.0由此可得，该设计无法对建筑物进行有效的防直击雷保护。69、某工厂在设计低压线路

11、引入机房时考虑采用电缆埋地引方式，实地勘测时土壤电阻 率P=50Qm，试问该工厂低压电缆埋地的最短尺寸？解：根据计算出该工厂低压电缆埋地的最短尺寸为14.1m，但根据GB50057-2010建筑物防雷设计 规范，该工厂低压电缆埋地的最短尺寸为15.0m。70、本市有一民用建筑物长100m，高100m，宽20m，气候统计给出本市雷击日数为35.1天/a，计算其年预计雷击次数？并确定该建筑物的防雷等级？(取K=1)解：K=1.0因为，0.05 次/aWNW0.25 次/a所以，该建筑物年预计雷击次数为0.20次/a，属第三类防雷建筑物。71、有一幢二类防雷框架结构大楼，钢筋的直径为16mm，网格宽

12、度为2米，距建筑物60米处发生自云对地闪击，求该建筑物LPZ1区磁场强度和安全距离？解：根据H1=150/(2x3.14x60)/1011.1/20 =111(A/m)答：该建筑物LPZ1区磁场强度为111A/m，安全距离为2.16m.72、某市平均雷暴日为50天，设在湖边的某展览中心，其建筑群高30米、长110米、 宽40米，预计这座建筑物每年可能遭受的雷击次数是多少？解：K=1.5所以，预计这座建筑物每年可能遭受的雷击次数是0.31次73、某平顶炸药库房，长20米、宽8米、高5米，分别在距离其长边正中位置3米处 装设两根高为15米的等高接闪杆，问：接闪杆是否能完全保护炸药库？解：炸药库为一

13、类防雷建筑，根据GB50057-2010建筑物防雷设计规范，滚球半径hr=30米A、B接闪杆针间距为D=3+20+3=26 米两针相关距离为：S52 （米）D计算高度为hx的接闪杆在5米高度上的保护半径：rx=26-16.6=9.4 （米）库房短边长度一半为：8/2=4米 rx 所以，接闪杆能完全保护炸药库。74、一个三类建筑物，首次雷击（I=100KA、10/350 us），请计算2米长6 mm 2铜线上 产生的残压？（注：单位长度电感l0=1.2uH/m）解：UL=l0*L*di/dt=1.2X2X100/10=24 KV75、一易爆场所处于空旷地带，年雷暴日为88.6 d/a，仓库长5米

14、、宽3米、高6米， 预计年累击次数？解：K=2所以，预计这座建筑物每年可能遭受的雷击次数是0.04次。76、在某配电盘上安装了 I级分类试验的SPD，其UP （电压保护水平）P为4KV，SPD 与相线的连线长度为0.4m，与等电位连接带的连线长度为0.6m，此时如有10KA （10/350） 雷击电涌通过，后端设备将要承受多大的最大电涌电压？（说明条件：连线电感为1 u H/m） 解：U=UP+（l1+l2）Ldi/dt=4+（0.4+0.6）*1*104/10=1004KV77、广州白天鹅宾馆位于珠江河畔，该宾馆高95米，长100米，宽40米，计算其年 预计雷击次数为多少？（年雷暴日为90.

15、0 d/a）解：K=1.5所以，年预计雷击次数为0.85次/a。78、有一个储存硝化棉的仓库，长21米，宽7.5米，高4米。要求设独立杆保护，请 计算独立杆的最低高度是多少？解：按规范要求，该仓库属于一类防雷建筑物，独立杆距离仓库取3m，rx2 = (21/2) 2 + (7.5+3) 2rx=14.85 由 hx=4 hr=30根据公式14.85=-h2-60h+889=0，解得，h=26.68m所以，独立杆的最低高度是26.28+1=27.68(m)。79、设在湖边的某机械生产车间，长(L)、宽(W)、高(H)分别为100、40、30，当 地年雷暴日为40天，请通过公式计算其预计雷击次数并

16、判断其属于第几类防雷建筑物。 解： N=kNgAe其中k=1.5Ng=0.1 Td=0.1*40=4Ae=LW+2(L+W)*(兀 H(200-H)-1/2+ 兀 H(200-H)*10-6=40014*10-6=0.04N=1.5*2.9*0.04=0.174因为 0.06 次/a N 0.06 次/a,所以该车间属于第三类防雷建筑物。80、有一建筑物属二类防雷建筑物，有良好的防直击雷措施，从室外埋地引入一组三相电 源敷设在一条金属管道内和金属水管一根，并接至总等电位连接板，已知金属管可使雷电流减 少至30%，电气保护型式为TN-C-S系统，现拟在电力线的总配电箱上装I级分类的SPD,试估

17、算峰值电流Ipeak的值的选取要求.解：二类防雷建筑物电流幅值为I=150KA，电流有50%流入接地装置，另50%流入电源线路和金属管道。流入电源线路的电流值：i=150X50%X50%=37.5KA电源敷设了金属管道电流减少至30% : Ipeak=37.5 X30%=11.25KA峰值电流 Ipeak=11.25KA81、位于郊外河边的某民用建筑物，计算年预计雷击次数，并判断该建筑物的防雷类别。 (建筑物长宽高分别是70米、40米，50米，当地年雷暴日50d/a)解：根据规范，年预计累计次数N=kNgAe,其中 k 取值 1.5，l=70,w=40,h=50Ng=0.1Td=0.1x50=

18、5.0Ae=45102x10-6N=kNgAe=1.5 X5X45102X 10-6=0.33（次/a） 因为，N0.25次/a所以，该建筑物的防雷类别为二类防雷建筑物。82、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。解：二类建筑io=15OKAHo=io/2 兀.Sa=15OOOO/2 兀.1OO=238.73A/m=2.98高斯四楼以下Kc=1/n=1/15i=Kc.i0=1/15.15OOOO=1OKA83、一间火工品仓库，高4米，长2

19、4米，宽6米，尚无防直击雷设施，要求设独立接 闪杆保护，请设计绘制火工品仓库避雷保护平面图和剖面图，算出接闪杆高度。（注：接闪 杆离仓库不小于3米；须画出示意图，否则分数减半）解：该火工品仓库属于第一类防雷建筑物，=30m,， 如图， 根据公式，代入以上数据，解方程，可得工程中应在此高度的基础上再加高1米以上， 故接闪杆应设计成一根30m的接闪杆。84、一座高度为4米，长度为8米，宽度为3米的第一类建筑物的位置，架设一支高度 为16米的接闪杆可保护该建筑物，该支接闪杆应架设在何处？画出接闪杆安装位置的平面 图？解：L=7m，W=3m, H=4.1m, h=16m, hr=30mAB2=AC2+

20、BC2AB=11.4 (m)AC2=AB2-BC2=11.42-3.52=117.71 (m)AC=10.85(m)AD=AC-DC=10.85-3=7.85 (m)答：应架设在距建筑物中轴线约7.85m处以内的地方。85、在湖边某机械厂车间，长（L），宽（W），高（H）分别为100m，40m，30m，当 地暴日数为40天，请通过分式计算其预计雷击次数并判定是几类防雷建筑物。解：N=KXNgAe 其中因在湖边，取K=1.5Ng=0.1Td=0.1x40=4.0Ae=LW+2(L+W)X + n H (200-H)X 10-6=100X40+2(100+40) X +3.14X30(200-30

21、)X10-6=4001.4x10-6=0.04N=1.5x4x0.04=0.24因为0.05次/aWNW0.25次/a，所以该车间应为三类防雷建筑。86、某一类防雷建筑物的避雷装置(如图)，其冲击接地电阻Ri为10Q,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 护物间的安全距离是否符合GB50057-94的要求？若不符合，请给出合适的安全距离。. 解：已知 hx=8 5Ri=50根据GB50057-2010建筑物防雷规范，当hx5Ri时Se1=0.4(Ri+0.1hx)=0.4(10+0.18)=4.32 (m)所以，安全距离为4.32

22、m。87、有一座一类防雷的建筑物，由于各种原因不能安装独立接闪杆，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25 m，宽10m，实测该地土壤电 阻率为850Qm，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？ 垂直接地体应补加多长？解：已知第一类防雷建筑物所在地的土壤电阻率 为5003000Qm时，对环行接地体所包 围的面积的等效圆半径r= (A/n) 1/2 (11 -3600) /380m的情况，环行接地体不需补加 接地体；对等效圆半径r= (A/n) 1/2 (11 -3600) /380m的情况，每一引下线处应补加 水平接地体或垂直接地体。该题

23、=850Qm，等效圆半径r= (A/ n) 1/2=(25X10/3.14) 1/2=79.61/2=8.9 (m)而(11 -3600) /380m=(11X850-3600) /380=15.1 (m)r=8.9 15.1 (m)所以需要补加接地体：若补加水平接地体，应补加LS= (113600) /380(A/n) 1/2=15.1 8.9=6.2 (m)若补加垂直接地体，应补加LZ= (11 -3600) /380- (A/n) 1/2/26.2/2=3.1 (m)答：应补加水平接地体6.2m或垂直接地体3.1m。88、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

24、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：该建筑物属第三类防雷建筑物，长、宽、高分别为40m、20m、30m，单支接闪 杆高10m (设在屋面中心位置)。解：A计算法设保护半径OA= = =22.36mr0=56.6mr30= =56.6-=56.6-52=4.6m.显然改接闪杆在30m高度的保护半径远小于22.36m.故单支接闪杆无法全面保护，可采用 在建筑物屋面加装一圈接闪带，同时在中间加一条接闪带，形成网格不大于20m*20m的接 闪网防直击雷。89、已知土壤电阻率为500 Q-m，则设计防雷接地装置水平地极应多长？解：已知土壤电阻率为500 Qm，按1=2X2

25、2.4=44.8 米，即设计的防雷接地体水平极应为45米左右。90、有1栋二类框架建筑物，网格宽度W=5m，钢筋直径20mm，求在100m处发生 首次云地闪时，LPZ1区的安全距离ds/1解：H0=I/(2nS)=150kA/(2X3.14X100)=0.239 kA/m=239A/mH1= H0/10SF/20SF=20 x1og8.5/W/(1+18x10-6/R2)1/2=20 x1og8.5/5/(1+18x10-6/10-4)1/2=20 x1og(1.7/1.086)=20 x0.196=3.9dBH1=239/103.9/20=239/1.57=152A/mds/1=WxSF/1

26、0=5x3.9/10=1.95m在LPZ1区的安全距离为1.95m91、求一栋高90m，长50m，宽24m的建筑物的年预计雷击次数？确定防雷类别。(Td=46.0、K=1)解：Ng=0.1TdN = kxNgxAe=1X0.1X46X(50X24+2 (50+24) +3.14X90 (200-90) X10-6=4.6x120+148x314.7+31086 X10-6=0.36 次/a该建筑物应为二类防雷建筑物。92、有一幢三类防雷框架结构大楼，钢筋的直径为16mm，网格宽度为3米，距建筑物 30米处发生自云对地闪击，求该建筑物LPZ1区磁场强度和安全距离？解：根据三类防雷建筑物首次雷击电

27、流强度安全距离答：该建筑物LPZ1区磁场强度为2.08GS，安全距离为3.03m。93、某市一建筑物上安装了 5米高的接闪杆，引下线长30米，接闪杆和引下线的电感 分别为1.0 u H/m和1.2 u H/m，接地冲击电阻为1 Q，计算当雷击电流为100KA，波头时间 为0.25 us时，在33米高度处的对地电位是多少？解：根据(A)所以，在33米高度处的对地电位是16500KV。94、有一幢一类防雷框架结构建筑物，钢筋的直径为25mm，网格宽度为2米，距建筑 物40米处发生自云对地闪击，求该建筑物LPZ1区磁场强度和安全距离？解：根据二类防雷建筑物首次雷击电流强度安全距离所以，该建筑物LPZ

28、1区磁场强度为2.48GS，安全距离为2.4m.95、一炸药仓库高度5米，距离仓库3米安装一支独立接闪杆，检测得出接地装置的冲 击接地电阻为9欧姆，计算接闪杆与仓库的距离是否达到规范要求。解：hx=5m , Ri=9 QHx3m所以，接闪杆与仓库的距离不能达到规范要求。96、一炸药仓库高度3米，设计接地装置的冲击接地电阻为10欧姆、安装一支独立接 闪杆进行防雷保护，计算接闪杆与仓库的最小间隔距离是多少。解：hx=3m ,Ri=10QHx5Ri=50SaN0.4(Ri+0.1hx)=0.4(10+0.1X3)=4.12(m)所以，接闪杆与仓库的最小间隔距离是4.12米。97、某一类防雷建筑物高度为5米，在距离它3米安装一支独立接闪杆进行防雷保护，计算其接地装置的冲击接地电阻不大于多少欧姆才能满足规范要求。解：hx=5m , Sa=3m根据公式 SaN0.4(