2021年防雷工程技术考试题库

防雷工程技术考试题库（六）计算题某些1．有一栋高15层二类防雷框架构造建筑物，该楼设有15根引下线，1）在邻近100米状况下发生初次雷击，求大楼附近磁场强度。2）直击雷击中该大楼（注：初次雷击），求大楼第四层单根引下线雷电流强度。二类建筑io=15OKAHo=io/2丌.Sa=15OOOO/2丌.1OO=238.73A/m=2.98高斯四楼如下Kc=1/n=1/15i=Kc.i0=1/15.15OOOO=1OKA2、某山区工厂，工厂所在地土壤电阻率ρ=1000Ω.m，用接地电阻表测得接闪器工频接地电阻为17.5Ω，引下线接地点到标地体最远端长度为25.3m，计算其冲击接地电阻与否符合规范规定（规定其冲击接地电阻为Ri≤10Ω，A=1.8，1000平方根为31.625）？（本题8分）依照R~=ARiL/Le=25.3/63.25=0.4A=1.8Ri=17.5/1.8=9.7（Ω）答冲击接地电阻是9.7Ω,符合规范规定3.设在湖边某机械生产车间，长（L）、宽（W）、高（H）分别为100m、40m、30m，本地年雷暴日为40天，请通过公式计算其预测雷击次数并鉴定其属于第几类防雷建筑物。（Td1.3为121，本题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（可任选其中一种办法）计算出如下给定条件建筑物在地面和屋面保护半径。如屋面不在保护范畴内应增长何种办法保护。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OA===22.36mr0====56.6mr30=—=56.6-=56.6-52=4.6m.显然远不大于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，同步在中间加一条避雷带，形成网格不不不大于20m*20m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保护时，请计算该针在5米高度上保护半径。（保存小数一位）答：炸药库为一类防雷建筑，滚球半径hr=30米10米高避雷针在5米高度上，避雷针A保护半径为r5=-=-=10—5≈22.4—16.6=5.8（米）6、某公司设计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=2×=2×33.3=66.6米查图表得：该接地体冲击系数A=1.65由R—=AR～得R～=R—/A=13.0/1.62≈8.0欧该接地装置冲击接地电阻8.0欧。7.考虑进入建筑物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，设击在建筑物上雷电流为150KA，问电力线路上也许分派到雷电流为每相多少KA？答：依照GB50057-94《建筑物防雷设计规范》建筑物遭受150KA直击雷击电流时，外来导体上也许遭受雷击电流约为：150KA÷2=75KA电力线路上每相也许分派到雷电流幅值为：75KA÷3÷4=6.25KA8.平顶库房长12米、宽5米、高5米，设为二类防雷建筑，筹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），避雷针高度为10米，问避雷针与否能对库房提供完全直击雷击保护。A5m3m12m答：如图所示为库房在5米高度上平面示意图A5m3m12m在直角三角形ABC中CBAC=√（AB2＋BC2）CB=√（82＋62）=10（米）库房为二类防雷建筑，滚球半径hr=45米10米高避雷针在5米高度上，避雷针A保护半径为r5=√h0（2hr－h0）－√h5（2hr－h5）=√10（2×45－10）－√5（2×45－5）=10√8—5√17≈28.3—20.6=7.7（米）＜AC=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避雷针与否能完全保护炸药库？答：炸药库为一类防雷建筑，依照GB50057-94《建筑物防雷设计规范》20mAB20mAB3m3m5mA、B避雷针针间距为D=6+20+6=26米,应符合D<2r0两针有关距离为：2r0=2-2=2≈52（米）,满足D<2r0因此两针有关有共同保护区域。计算高度为hx避雷针在5米高度上保护半径：r5=-=-=26-16.6=9.4(米)库房短边长度一半为：8/2=4米<r5B避雷针能完全保护炸药库。AAB3m3m10.某易燃易爆场合，安装有一支独立避雷针，高22m，其中针长2m，引下线长20m。已知：针和引下线单位长度电感分别为0.8μH/m，和1.5μH/m，，接地装置冲击接地电阻为3Ω计算当时次雷击电流为10KA，该防雷装置压降为多少？解：L1=0.8mH/m,l2=1.5mH/m,l1=2m,l2=20m,Ri=3W,I=10KAU=IRi+L1·l1·di/dt+L2·l2·di/dtdi/dt=20kA/μS=10×3+0.8×2×1+1.5×20×1=30+1.6+30=61.6（kv）11.有一建筑群长200m，宽100m，高24m，问该建筑物年预测雷击次数为多少？该建筑物为什么类建筑物防雷？（已知：该地区年平均雷暴日天数为30天）N=KNgAek=1Ng=0.024×301.3Ae=[LW+2（L+W）·√H（200-H）+πH（200-H）]×10-6=[200×100+2（200+100）·√24（200-24）+π·24·（200-24）]×10-6=（0+38995+13263）´10-6≈0.07∴N=1×30-1.3×0.07=0.14（次/a）>0.06（次/a）为三类建筑物12.政券公司天面上有避雷带保护和网络保护，但有四个卫星收发天线，不在保护范畴以内，需加独立针行保护。已知避雷针位置距最远接受天线为10m，并且卫星天线高4m，问需架设多高避雷针，可以使卫星天线在其保护范畴之内。解：由于证券公司属于第三类建筑物，因而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因此应架设9m高避雷针。13、有一栋高15层高二类防雷综合楼（长30米、宽9米），该楼设有10根引下线，当在楼顶雷击点雷电流为10KA（10/350ms），计算第十四层和第十一层磁感应强度为2.4GS时安全距离.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=10KA´0.2=2KA第11层分流系数为数kc2=(1/10)=0.1第11层：:i=i0×kc2=10KA´0.1=1KA依照雷电流在引下线上产生安全距离Sa=m0式中m0=4p´10-7(Wb/mA),B为磁感应强度,为特斯拉T(Wb/m2),1T=104GS\1GS=10-4T,2.4GS=2.4´10-4TSa=4p´10-7´故第14层时Sa=4p´10-7´==1.67(m)第11层时Sa=4p´10-7´==0.83(m)第14层2.4GS时安全距离为1.67m,第11层2.4GS时安全距离为0.83m.14.某平屋面建筑物长96.00m，宽32.00m、高28.00m，按GB50057-1994第三类防雷建筑物设计规定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φ8避雷网钢材最小用φ8避雷网为8个24mx16m网格用材为8x(24+16)x2=640m引下线8根48m，用材为：8x48m=384m总用量为1024mφ8钢材15.第二类防雷建筑物长×宽=60m×24m，用示意图表达屋顶面应有多少个避雷网格？（吉林）答：长60米,宽24米,二类防雷建筑,构成不不不大于8m´12m避雷网格12121212128注意共计15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=1.4,问:建筑物地中金属物与防雷地安全距离是多少?答：建筑物地中金属物与防雷地安全距离Sel≧0.4Ri≧3米Ri=R～/ASel≧0.4Ri=0.4×10÷1.4=2.86米因此此建筑物地中金属物与防雷地安全距离应不不大于或等于3米。17.一建筑物楼内有相称重要计算机信息设备，建筑面积是30m×12m，当前楼顶安装一单支避雷针，试计算所需避雷针高度？（楼高10m）答：依照题意天面无直击雷防护办法,天面中间设一支避雷针,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从地面算起,避雷针高度h=hr-=45-=45-=45-6.69=38.31m则安装在天面上避雷针高度为38.31-10=28.31m答天面避雷针高度为28.31m.18,有一座第二类防雷建筑物面积为40×12m2，其天面有两个高2米、相距16米答：已知rx=8m、hr=45m、hx=2mr1====13.3m保护半径rx=8mr0=r1+rx=8+13.3=21.3m依照公式针高h=hr-=45-=45-=45-39.64=5.36m依照计算成果，选取针高5.36米适当。19.有一高7米建筑物，楼顶有环形避雷带，在一侧地面有一种卫星天线，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，请提出最经济保护方案。（提示：二类防雷建筑物）避雷带相称于避雷线，带上任意一点相称于一支针作用，故取针高h=7m,hx=4m,hr=4.5mrx≥5+1.5=6.5m,才干保护卫星天线。rx=-=-=-=24.1-18.55=5.55m故该楼高7m，不能保护卫星天线。rx=-18.5化简得:h2-90h+625=0h===取负号h==7.6m阐明h≥7.6m才干保护卫星天线,现建筑物高7m,因此建筑物上安装针高度≥0.6m,取安装针高1m.20.一枝独立避雷针高度10米，为炸药库提供直击雷保护时，请计算该针在5米高度上保护半径。（保存小数一位）（6分）答：炸药库为一类防雷建筑，依照GB50057-94《建筑物防雷设计规范》滚球半径hr=30米10米高避雷针在5米高度上，避雷针A保护半径为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.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1米处有一高8米避雷针，请回答避雷针设立与否符合规定？设：避雷针高为h，保护物卫星天线高为，滚球半径为，保护余量为1米。解：要拟定卫星天线避雷针设立与否符合规定应从如下2个方面考虑：（1）保护范畴与否达到规定？（2）安全距离与否达到规定？保护范畴=1.51m答：保护半径应不不大于或等于，而≤5.5m，故保护范畴达不到规定。22.某平顶库房为二类防雷建筑长12米、宽5米、高5米，设，筹划在库房长边中心距离库房3米处（如图）设高度为10米避雷针，计算避雷针与否能对库房实行保护。5m3m12m答：5m3m12m最远点距离:L=(8×8+6×6)1/2=10mrx=-=28.3-20.6=7.7mrx=7.6mrx＜L,不能保护.23.有一栋二类框架建筑物，网格宽度W=5m，钢筋直径Φ=20mm，100m处发生初次云地闪。求LPZ1区H1和安全距离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设计题某些25、请画出单相TN—S系统中电涌保护器SPD电气连接图和三相TN—S系统中电涌保护器SPD电气连接图。答案图:单相TN—S系统中SPD连接图设设备LNPE图:三相TN—S系统中SPD连接图设设备L1L2L3NPE机壳机壳26、有一种储存硝化棉一类防雷仓库，高4米，长21米，宽7.5米，规定设计独立避雷针保护，请设计绘制该仓库hx高度平面保护图，并求出避雷针高度（注：规定独立针离仓库为3米，比例1：300，见下图）（20分）已知：hx=4m，L=21m，W=7.5m解：由题可知该仓库属第一类防雷建筑hr=30m,则有：OA==14.85mrx=√h(2hr-h)-√hx(2hr-hx)=√h(60-h)-√4(60-4)=-=-15.0设r1====14.97r0=rx+r1=14.85+14.97=29.82H=hr-=30-=30-=26.54m答hx=4m高度上保护半径为14.85m,避雷针高度为26.54m.RRX=15.0m14.85m21m3m7.5m硝化棉仓库标高4m时保护半径平面图侧视图4m27、由国家档案馆，高30米，长60米，宽30米，防雷接地已运用框架主钢筋构造作为暗装引下线。经检测，接地电阻为0.9Ω，但由面无避雷设施，要整治。请设计绘制一天面防雷设施平面图（提示：所有基本已从基本到天面图有一条主筋焊接，可作为暗装引下线）。28、某省气象台有一栋（没有装设任何防雷装置）宽6米、长21米、高18米6层业务楼，内部有卫星接受系统和通信系统（其她用电设施不考虑）请你按比例（2分）为你该业务办公楼设计一套防直击雷和感应雷方案。内容涉及：（1）防直击雷天面某些设计图（15分）—设计阐明、使用材料、引下线位置等。（2）防雷电感应设计图（15分）—电源、内部设施防护，避雷器安装位置等。（3）地网设计图（10分）。答：（1）防直击雷设计（天面某些）6m6m21m（2）防雷电感应设计18m设18m设备SPDSPDSPD1SPD2·OO信号电源（3）地网设计图比例：1：300设计阐明：1、省气象台业务楼按二类防雷设计；2、二类防雷天面网格应为10m´10m或8m´12m；3、二类防雷引下线间距为18m；4、避雷带采用f8mm以上热镀锌圆钢或采用4´12mm以上热镀锌扁钢，引下线采用规格同上。设计阐明：1、将地桩内主筋连接起来构成3m´3m网格；2、将承台内主筋闭合接通；3、引下线与承台内主筋电气连通。29、有一座100米高通讯铁塔，顶端架设一通讯天线及一只有源航空障碍灯，电缆线及天馈线由铁塔引下进入室内机房（机房距塔20米左右），应采用哪些办法进行雷电防护？请提出一设计方案（图略）。答：通讯天线通轴电缆在LPZO和LPZI交界面处或发射机柜入口处安装电涌保护器。电涌保护器（SPD）接地线应采用截面积补不大于6mm2多股绝缘铜导线就近解至等电位接地线或发射到发射机柜上。通信基站信号电缆应穿钢管埋地进入机房，并应在入户配线架处安装信号电涌保护器，电缆内空线相应做保护接地。通信天线应从铁塔中心部位引下，同轴电缆在其上部、中部、下部接地和经走线架进入机房前，屏蔽层应就近接地，室外走线架（20m）始末端均应作接地解决，有源航空障碍灯机座应雨天线塔等电位连接，其低压电源处应安装电涌保护器。30、某烟花爆竹仓库，长7.5米、宽6米、高4米，筹划在离建筑物3米地方安装一单支避雷针，请用滚球法计算该单支避雷针设计有效高度。（答案：不不大于等于17.2米）答：（1）该烟花爆竹仓库属第一类防雷建筑物；（2）AB2=AC2+BC2AB2=62+3.752AB=9.75mAB6m6m7.5mAB6m6m7.5m3mÑ4mCC31、设避雷针高度为h，滚球半径为hr，请分别给出当h>hr和hr>h时保护范畴计算办法。答：当hr>h时则当hr<h时32、作图题：用作图法拟定一支高度为16米避雷针，应架设在距离一座高度为4.1米，长度为7米，宽度为3米第一类建筑物位置。（15）解：L=7m，W=3m，H=4.1m，h=16m，hr=30mAB=11.4mBBDAC7.85m3mÑ4.1mBBDAC7.85m3mÑ4.1m3.5m7mAC2=AB2-BC2=11.42-3.52Ñ=129.96-12.25=117.71AC=10.85AD=AC-DC=10.85-3=7.85m架设在距建筑物中轴线约7.85处以内范畴中。33、某烟花爆竹仓库，长7.5米、宽6米、高4米，筹划在离建筑物3米地方安装一单支避雷针，请用滚球法计算该单支避雷针设计有效高度。（答案：不不大于等于17.2米）依题意:烟花爆竹仓库为二类建筑物防雷，hr=45m,hx=4m设求A全针高为h则rx=√h(2hr-h)-√hx(2hr-hx)=√h(90-h)-√4(90-4)=√h(90-h)-√344=√h(90-h)-18.5①而图中可求出rx=√(10.52+32)=10.9m将rx=10.9m代入①式得√h(90-h)=29.42化简得: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、设避雷针高度为h，滚球半径为hr，请分别给出当h>hr和hr>h时保护范畴计算办法。答:当hr≥h时,可运用公式rx=√h(2hr-h)-√hx(2hr-hx)来计算保护范畴.当h>hr时,应取h=hr时来计算保护范畴.rx=hr-√hx(2hr-hx)来计算保护范畴.35、（10分）某检测机构对一幢第三类防雷建筑物避雷设施进行检测，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几何中心（如图）高度（距屋面）为1米，请阐明此避雷针与否可以保护该建筑物不受直击雷袭击。Rx=√(6.(120-6))-√(5.(120-5) =26.1-23.98=2.2m屋面距避雷针最远点:OL==4.0故不能保护.36、（15分）某一一类防雷建筑物避雷装置（如图），其冲击接地电阻Ri为10Ω，被保护物高度hx为8m,避雷装置与被保护物之间地上某些安全距离为3.5m，请问其避雷装置与被保护物间安全距离与否符合GB50057—94规定？若不符合，请给出适当安全距离。3.5m8m3.5m8mHx=8,5Ri=50Hx<5RiSe1=0.4(Ri-0.1Hx)=0.4(10+.1=8)=4.3m安全距离4.3米37、对雷电流波形前沿用正旋波模仿时，为什么初次雷击10/350ms波形用25kHz，后续雷击0.25/100ms波形用1MHz？解：初次雷击10/350ms，现用其前沿T1作正弦波模仿时，前沿T1正好时一种正弦波周期T1/4，即T1=T/4=10ms因此周期而频率同理，后续雷击波形0.25/100ms，周期T=4´T1=4´0.25=1(ms)而I(KA)T1t(μs)T=4T137、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安装在被保护设备前端，已知该电器设备耐压为2.5kV，SPD残压为≤1.3kV，接线方式为T型（见右图），求AB之间最大电涌电压UAB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SPD两端引线L1、L2电涌平均陡度为0.75kA/ms,引线L1、L2单位长度电感为l0=1.6mH/m）解：求AB间最大电涌电压UAB：SPD残压为≤1.3kV，取最大值1.3kV，SPD两端引线电涌平均陡度为0.75kA/ms，SPD两端引线长度之和L1+L2=1.5m，引线单位长度l0=1.6mUAB=SPD最大残压+引线产生感应电压UL故存在问题：由于UAB=1.3Kv,不不大于被保护设备耐压(2.5kV)，设备绝缘右也许被击穿，导致右损坏也许。改进：为了使SPD能器到保护设备作用，规定UAB<设备耐压水平。即满足UAB<2.5kV。UAB由两项构成，SPD残压使不变，只有减小两端引线，才干减小感应电压UL，按照规范规定SPD两端引线之和不超过0.5m，现为1.5m，应予缩短。规定UAB<2.5kV，现为3.1kV，超过0.6kV，则减小引线长度=0.6kV/（1.6mH/0.75kA/ms）=0.5机SPD两端引线之和必要不大于1m ，才干满足UAB<2.5kV38、某单位有一种二类防雷露天易燃堆放场，为了保护场内易燃物品，设有一条间距为60米，高10米避雷线，避雷线铁塔A、B高10米，在避雷线中线易侧20米处有一支高15米独立避雷针c，请设计绘制易燃堆放场HX=5米平面高避雷保护线图。（比例1：500）（提示：计算避雷线高度时，不考虑下垂高度）DD¢ABDChx=5m被保护范畴避雷线39、设SPD保护系统为两级构成，第一级为开关型SPD，其响应时间为100nS；第二级为限压型SPD，其响应时间为50nS。已知雷电流在导线上传播速度为真空光速2/3，为消除盲电，两级导线之间距离应为多少米？（提示：光在真空中传播速度为30万公里）解：已知雷电流在导线上传播速度V=30万公里/秒´2/3=0.2M/nS已知第一级SPD响应时间为100nS；第二级SPD响应时间为50nS则两个SPD响应时间差Dt=100-50=50ns依照S=V×Dt=0.2M/nS×50NS=10M 答为消除盲电，两个SPD导线距离应为10M.1.5M40、右人站在一棵孤立答树下，收扶树干避雨，当时正发生初次雷击，大树被雷电击中，雷电流为40ka，手接触电离第为1.5米，手接触点到地面这段树干电阻为500W,单位长度电感为2mH/m,试计算接触电压为多少?1.5M解：设手接触点堆第电位差为U，由于树干右电阻和电感，因而对地电位差，也即接触电压由两某些构成，电阻压降Ur、ULU=Ur+UL=iR+L0×H×（di/dt）依照题意已知：I=40kA，R=500W，L0=20mH/m，h=1.5mdi/dt=40kA/20ms=4kA/ms带入上式因此U=40kA´500W+2mH/m´1.5m´4kA/ms=0kV+12kV=2kV答接触电压U为2kV41、有一座长20米，宽10米，高12米混合构造建筑物（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构成复合接地体。假设土壤电阻率r为，试用简易法计算环形接地体工频电阻值。（1：500）解：已知r=复合接地网环形面环形接地体平面示意图环形接地体平面示意图答环形接地体工频电阻为6.4W。或W答环形接地体工频电阻为6.4W。42、有一栋高20层框架构造建筑物，建筑物设20条引下线，计算机主机房安放在第6层，规定主机房内磁场干扰场强H1部不不大于800A/m。该答楼发生初次雷击，计算雷击电流为150KA状况下安全距离。（提示：1A/m在数值上相称于0.001256GS，IT(特斯拉)=104GS(高斯)解：已知引下线N=20，20层答厦第6层分流系数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在数值上相称于0.01256GS因此800在数值上相称于(800A/m´0.01256)=10.048»10GS依照(由于it=104GS，1GS=104t)得答安全距离为1.5m。43、某单位拟建一种栅格形屏蔽式计算机防（机房面积>140m2），机房内计算机O位置防止如右图。请设计：当机房内磁场干扰场强不不不大于800A解：已知二类防雷初次雷击幅值电流为150KA，即为设计最答雷击电流。已知机房内磁场干扰场强不不不大于80