6计算题练习题

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6.010.06.012.0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：rx＞r，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ρ=144Ω·m，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。=2×12=24m＞15m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=0.1×38=3.8因为H<100m，所以A=[lw+2(l+w)×+πH×(200－H)]×10=[24×12.8+2(24+12.8)×+3.14×21×(200－21)]×10=0.0166由，其中K=1，得N=1×3.8×0.0166=0.063(次/年)因为0.05<N<0.25，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是否符合规范要求（规定其冲击接地电阻为Ri≤10Ω）？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（Ω）

所以，该工厂的冲击接地电阻是9.7Ω,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1.2μH/m和1.5μH/m,接地冲击电阻为4Ω，计算当雷击电流为50KA，波头时间为0.25μs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=4I=50KAU=IRi+L1•l1•di/dt+L2•l2•di/dtdi/dt=50/0.25=200kA/μsU52=50×4+1.2×（4-2）×200+1.5×50×200=200+480+15000=15680kvU32=50×4+1.5×32×200=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=K×Ng×Ae其中，K取1Ng=0.1Td=0.1×45=4.5Ae=[LW+2（L+W）+πH（200—H）]×10-6=[50×10+2（50+10）×+3.14×30（200—30）]×10-6=25083×10-6=0.025N=K×Ng×Ae=1×4.5×0.025=0.11（次/a）=-=55.42-51.96=3.46（m），R=因为rx<R，所以，在其顶上安装一支8m高的接闪杆不能安全保护该建筑物。8、电池组的电动势E=9V，给电阻R=3.5欧姆的负载供电，电流为2.5A，求电池组的内阻r为多少欧姆？解：根据全电路欧姆定律，可得所以，电池组的内阻为0.1。9、某信息系统设备在一的砖混结构的建筑物内，设备耐冲击磁场强度为110A/m。当在距设备平均100m处落入一幅值达100kA的闪电时，设备能承受闪电产生的磁场强度吗？请通过计算加以说明。解：砖混结构建筑物无格栅形大空间屏蔽，其磁场强度按下式计算：HO=i0/(2·π·Sa)（A/m）=100000/2×3.14×100=159.24(A/m)＞110A/m所以，设备不能承受闪电产生的磁场强度。10、有一个二类防雷建筑物，楼顶有一雷达接收天线，高10米，设两支接闪杆，杆高15米，距离20米远，问能否保护住天线？解：因D=20米＜2=2×=67米，故应按双支等高接闪杆方法计算。在保护范围上边线上的保护高度hx为：hx=hr－＝45－＝45－31.62＝13.38米＞10米所以，能保护住雷达天线。11、有一栋办公大楼天面上设有接闪带和接闪网格保护，但有三个卫星收发天线，不在其保护范围内，需要加装接闪杆保护，如果接闪杆的安装位置距离最远的接收天线为10m，卫星天线高4m，需要架设多高的接闪杆，才能够使所有卫星天线在其保护范围之内？解：无特别说明，办公大楼属于第三类建筑物，hr=60m,又hX=4m，接闪杆的安装位置距离最远的接收天线为10m，即接闪杆的保护半径r=10m。h2－120h+994.77=0所以，应架设高度高于8.96米的接闪杆才能够使卫星天线在其保护范围之内。12、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：建筑物的地中金属物与防雷地的安全距离是多少?解：根据GB50057—2010规定，建筑物的地中金属物与防雷地的安全距离Sel≥0.4Ri≥3米Ri=R～/ASel≥0.4Ri=0.4×10÷1.4=2.86米所以，此建筑物的地中金属物与防雷地的安全距离应大于或等于3米。13、一个二类建筑物，首次雷击（I=150KA、10/350μs），请计算5米长10㎜2铜线上产生的残压？（注：单位长度电感l0=1μH/m）解：UL=l0*L*di/dt=1×5×150/10=75KV14、有一栋高12层二类防雷框架结构的建筑物，该楼设有10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：（1）二类建筑i0=15OKAHo=i0/（2π.Sa）=15OOOO/（2π×1OO）=238.73A/m（2）四楼以下Kc=1/n=1/10i=Kc.i0=（1/10）×15OOOO=15KA15、设在湖边的某机械生产车间，长（L）、宽（W）、高（H）分别为100m、40m、30m，当地年雷暴日为40天，请通过公式计算其预计雷击次数并判定其属于第几类防雷建筑物。解：N=K×Ng×Ae其中，K取1.5Ng=0.1Td=0.1×40=4Ae=[LW+2（L+W）×+πh（200—H）]×10-6=[100×40+2（100+40）×+π×30（200—30）]×10-6=40014×10-6=0.04N=1.5×4×0.04=0.24(次/a)因为0.25次/a>N>0.05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=-=-=10—5≈22.4—16.6=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×=2×33.3=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=13.0/1.65≈8.0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：150KA÷2=75KA电力线路上每相可能分配到的雷电流幅值为：75KA÷3÷4=6.25KA20、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5312mA在直角三角形ABC中CRAC=CR==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=-=－≈28.3—20.6=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》20mAB320mAB335mA、B接闪杆针间距为D=6+20+6=26米,应符合D<2r0两根接闪杆相关距离为：2r0=2-2=2≈52（米）,满足D<2r0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。AAB3322、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0.8μH/m，和1.5μH/m，，接地装置冲击接地电阻为3Ω，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/m,l1=2m，l2=20m，Ri=3，I=10KAU=IRi+L1·l1·di/dt+L2·l2·di/dt其中，di/dt=1kA/μS=10×3+0.8×2×1+1.5×20×1=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=K·Ng·Ae其中，k=1Ng=0.1Td=0.1×30=3Ae=[LW+2（L+W）·+πH（200-H）]×10-6=[200×100+2（200+100）·+π·24·（200-24）]×10-6=（20000+38995+13263）10-6≈0.07∴N=1×3×0.07=0.21（次/a）因为0.05<N<0.25，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8解：已知：库房高10m，库房屋顶接闪杆高8m，即：hx=10m第二类防雷建筑物，即：hr=45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=-=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6Ω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6Ω，即：Ri=6Ω，则：5Ri=5×6=30人身高1.7m，即：hx=1.7＜5Ri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+0.1×1.7)=2.468≈2.5(m)＜3(m)因为按GB50057—2010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（10/350μS），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=i0kc2=10KA0.2=2KA第11层分流系数为数kc2=(1/10)=0.1第11层::i=i0kc2=10KA0.1=1KA根据雷电流在引下线上产生安全距离Sa=0式中0=410-7(Wb/mA),B为磁感应强度,为特斯拉T(Wb/m2),1T=104GS1GS=10-4T,2.4GS=2.410-4TSa=410-7所以，第14层时的Sa=410-7==1.67(m)第11层时的Sa=410-7==0.83(m)第14层2.4GS时的安全距离为1.67m,第11层2.4GS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30m×12m，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。oarx=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=4.5mrx≥5+1.5=6.5m,才能保护卫星天线。rx=-=-=24.1-18.55=5.55m因rx<6.5m,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h≥7.6m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Φ=20mm，100m解：H0=I/(2π·Sa)=150KA/(2×3.14×100)=0.239KA=239A/mH1=H0/10SF/20SF=20·㏒[8.5/W/(1+18×10-6/r2)1/2]=20·㏒[8.5/5/(1+18×10-6/10-4)1/2]=20·㏒[1.7/1.086]=20·㏒[1.5654]=20×0.1946=3.89≈3.9dB所以，H1=239/103.9/20=239/1.57=152A/m31、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3Ω和4Ω，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75×0.75=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=(30÷10)1.54=5.4kA；二类防雷I=(45÷10)1.54=10.1kA；三类防雷I=(60÷10)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=5×5×3.14×（1-3%）r2=S÷3.14=5×5×（1-3%）=24.25mm2Ø=2r=2×4.925=9.85mm34、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（10/350μs）f=1/（4*10μs）=25kHz首次负极性雷击波形（1/200μs）f=1/（4*1μs）=250kHz首次负极性以后雷击波形（0.25/100μs）f=1/（4*0.25μs）=1MHz35、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10.30（9）将已知量代入公式，rx=-解一元二次方程，得出h≈20m36、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（hx＜h）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。防雷类别、接闪杆高度h和hx的取值、作图比例自己拟定。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（hx＜h1且hx＜h2）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3～7.85m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rx<R，所以接闪杆不能对库房提供完全的直击雷保护。40、有一民爆导火索仓库，长12m，宽6m，高5m，拟采用单支独立接闪保护，接闪杆设在仓库中轴线上，请设计独立接闪杆的安装位置和计算其高度。解：民爆导火索仓库属一类防雷建筑，hr=30m接闪杆设于仓库长边中轴线离炸药库边上3m处根据勾股定理rx=≈10.82m被保护高度hx=5m根据保护范围计算公式推导解一元二次方程得h≈17.80m41、某厂区测得土壤电阻率为1000Ω.m，用摇表测得独立接闪器工频接地电阻为16Ω，引下线接地点至接地体最远端为12.65m，求接闪器的冲击接地电阻值？（提供右图仅供参考）解：冲击接地电阻与工频接地电阻的换算公式为：R～=A×Ri由题可得：R～=16Ω,l=12.65m,le=2=63.24ml/le=0.2通过查图可得A=2.0因此可得Ri=R～/A=8Ω42、广州某商住楼，长40m，宽20m，高40m，不考虑周边建筑物对该建筑物的影响，请计算其防雷分类。（注：广州年平均雷暴日为87.6d/a）解：代入数据得：Ae≈0.030496（km2）Ng=0.1×Td=8.76(次/a)因为N>0.25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=0.0324Ng=0.1×Td=8.76，K取1.5因为N>0.25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=k×Ng×Ae（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=0.1×Td(次/km2/a)其中：Td为年平均雷暴日，取48天/a∴Ng=0.1×Td=0.1×48=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100m，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=k×Ng×Ae=1.5×4.8×0.057=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=0.1×Td=0.1×76=7.6次／km2／a≈0.036（km2）取k=1N=k×Ng×Ae=1×7.6×0.036=0.27（次／a）因为N>0.25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，为已知：U=10×500+2×1.5×（10/10）=5003（kV）47、一独立接闪杆的接地电阻是4Ω，发生首次负极性雷击时，接闪杆被雷电击中，雷电流幅值是50kA，波头时间为1us，半值时间为200us，独立接闪杆单位长度电感为2/m，空气的击穿强度为500kV/m，人的身高为1.8m，请计算接闪杆与人发生反击的临界距离。解：=50×4+2×1.8×（50÷1）=380kV。空气的击穿强度为500kV/m380÷500=0.76m所以，接闪杆与人发生反击的临界距离为0.76m。48、距某建筑物内计算机房100m远处遭受首次雷击，雷击电流值为150KA，计算机房采用φ10圆钢作屏蔽网,屏蔽网格为3m×3m，请计算雷击时计算机房内的磁场强度。说明条件：解：=238.73(A/m)=9.03=84.4(A/m)49、某厂区测得土壤电阻率为500Ω.m，用摇表测得独立接闪器工频接地电阻为6Ω，引下线接地点至接地体最远端为13.41m，求接闪器的冲击接地电阻值？（提供下图仅供参考）解：冲击接地电阻与工频接地电阻的换算公式为：R～=A×Ri由题可得：R～=6Ω,l=13.41mle=2=44.72ml/le=0.3通过查图可得A=1.5因此可得Ri=R～/A=4Ω50、有一栋三类防雷建筑物，其格栅形大空间屏蔽的网格宽度为2米。有一电子设备放置在该建筑物内部，距该建筑物屏蔽顶和屏蔽壁的最短距离均为4米。问：当一次负极性首次雷击击中该建筑物顶时，建筑物内电子设备处所产生的最大磁场强度是多少？该电子设备是否处于建筑物格栅形大空间屏蔽的安全空间内？（H=kH·i0·ω/（dw·）kH取0.01（1/））解：首次负极性雷击的最大雷电流取50kA，H=kH·i0·ω/（dw·）=0.01×50×103×2/（4×2）=125(A/m)SF=20log(8.5/ω)=20×0.62=12.6dB当SF≥10dB时，dS=ω·SF/10=2×12.6/10=2.52米dS＜dw且dS＜dr，故该电子设备处于该建筑物格栅形大空间屏蔽的安全空间内。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φ12圆钢形成尺寸为2m×2m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4Ω，当地土壤电阻率为500Ω.m试计算用2.5m长，40×40×4mm（条件说明：不考虑水平接地体的情况，η：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=0.84×0.04=3.36×10-2m∴Rg≈181.31（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φ12圆钢作屏蔽网,屏蔽网格为2m×2m，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400Ω·m，现做一长方形环形地网，长30m，宽20m，地网利用-40×4mm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10Ω，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)×2=100m代入数字≈9.43Ω预计地网接地电阻为9.43Ω，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≤1.3kV，求SPD工作时两端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：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0.75kA/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+L×l0×当U残=1.3kV时，UAB有最大值UABmaxUABmax=1.3+1.5×1.6×0.75=3.1kVUABmax＞U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－U残=L×l0×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40.2＞38.42，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2.4×10-4T（Wb/m2），若将电子设备置于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=i0×kc2=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×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4Ω，当地土壤电阻率为300Ω.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。（条件说明：不考虑水平接地体的情况，η：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==4.5×10-2∴Rg≈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4Ω，请问接闪杆与建筑物的间隔距离至少为多少？解：由于hx<5Ri（6<5*4），故Sa1≥0.4(Ri+0.1hx)=0.4(4+0.1*6)=1.84m又1.84m<3m，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1.2μH/m和1.5μH/m，接地冲击电阻为4Ω，计算当雷击电流为50KA，波头时间为0.25μs时，在32解：防雷装置地上高度hx处的电位为：32米处的电位：U32=32×4+（2×1.2+30×1.5）×50/0.25=9608V18米处的电位：U18=18×4+（18×1.5）×50/0.25=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Φ10的网格1m×1m组成，计算机离楼顶为2米，离四壁最短距离1m，①邻近100米情况下发生首次雷击，求计算机房LPZ1区中的磁场强度②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）=0.01×150×103×1/（1×）=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3Ω,计算当首次雷击电流为解：L1=0.8H/m,L2=1.5H/m,l1=2m,l2=13m,Ri=3ΩI=10KAU=IRi+L1•l1•di/dt+L2•l2•di/dt因为di/dt=10/10=1kA/μs所以U=10×3+0.8×2×1+1.5×13×1=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=11因为，rx<11所以，该接闪杆不能有效保护该易燃物品罐64、距重要计算机设备机房中心100m远的接闪杆遭到150kA雷击,计算机房建筑物格栅形屏蔽的网格宽5m；格栅形屏蔽导体（铜材）半径5mm解:H1=150/(2×3.14×100)/104.6/20=0.14(A/m)65、某宾馆位于长江河畔，该宾馆高88米，长120米，宽50米；该地区的年平均雷暴日数为80天。按《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）要求计算该建筑物属于哪类防直击雷建筑物？该宾馆建筑物内装有大量的通信设备、微电子设备；该宾馆属五星级涉外宾馆和标志性建筑按《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012的要求确定该建筑物内部电子信息系统防雷属于哪一级雷电防护等级？解：K=1.5根据GB50057-2010规定，该建筑物属于第二类防雷建筑物，按《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012的要求，确定该建筑物内部电子信息系统防雷属于B级雷电防护等级。66、在某配电盘上安装了Ⅱ级分类试验的SPD，其UP（电压保护水平）为1kV，SPD与相线的连线长度为0.5m，截面积10mm2铜线，SPD与等电位接地端子板的连线长度为0.5m，截面积16mm2铜线。此时如有感应雷电电流20kA（8/20μs）通过SPD时，后端设备将要承受多大的浪涌电压？（条件说明：1）、SPD铜线连线电感为1μH/m；2）、铜线截面积1mm2,长度1m，温度200C时,铜线的直流电阻是0.017Ω；3）、SPD工作室温度:200C。4）、计算结果保留到伏。）解：最大电涌电压U：已知SPD的UP=1.0kV，SPD与相线的连线长度为l1=0.5m，SPD铜线连线电感为L=1μH/m，SPD与等电位接地端子板的连线长度为l2=0.5m，连线电感为1μH/m，I=20KAU=UP+IR+(l1+l2)L•di/dt =1000+0.017×20000+(0.5+0.5)×1×20000/8=3840V67、某建筑物属于第二类防雷建筑物，高28米，屋顶长50米，宽10米，女儿墙高1米，屋顶中央架设了一根高8米的接闪杆，不设接闪网、接闪带，求接闪杆能否有效保护该建筑物？解：本题中接闪杆的实际高度为28+8=36m，二类防雷建筑物滚球半径45m，屋顶离地高度为28m，用公式计算接闪杆在离地28+1=29由于建筑物属于第二类防雷建筑物故hr=45mh=36mhx=28+1=rx=2.0mR=>2.0

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ρ=50Ω·m，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/a≤N≤0.25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/(2×3.14×60)/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：S≈52（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、10/350μs），请计算2米长6㎜2铜线上产生的残压？（注：单位长度电感l0=1.2μH/m）解：UL=l0*L*di/dt=1.2×2×100/10=24KV75、一易爆场所处于空旷地带，年雷暴日为88.6d/a，仓库长5米、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1μH/m）解：U=UP+(l1+l2)L•di/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90.0d/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=4hr=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判断其属于第几类防雷建筑物。解： N=kNgAe其中k=1.5Ng=0.1Td=0.1*40=4Ae=[LW+2(L+W)*(丌H(200-H))-1/2+丌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=150×50%×50%=37.5KA电源敷设了金属管道电流减少至30%：Ipeak=37.5×30%=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=0.1×50=5.0Ae=45102×10-6N=kNgAe=1.5×5×45102×10-6=0.33(次/a)因为，N＞0.25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丌.Sa=15OOOO/2丌.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24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？BBDAC3mÑ4.1m3.5m7mBBDAC3mÑ4.1m3.5m7mAB2=AC2+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=K×Ng·Ae其中因在湖边，取K=1.5Ng=0.1Td=0.1×40=4.0Ae={LW+2（L+W）×+πH（200-H）}×10-6={100×40+2（100+40）×+3.14×30（200-30）}×10-6=4001.4×10-6=0.04N=1.5×4×0.04=0.24因为0.05次/a≤N≤0.25次/a，所以该车间应为三类防雷建筑。8m3.5m86、某一类防雷建筑物的避雷装置（如图），其冲击接地电阻Ri为10Ω8m3.5m.解：已知hx=85Ri=50根据GB50057-2010建筑物防雷规范，当hx<5Ri时Se1=0.4(Ri+0.1hx)=0.4(10+0.1´8)=4.32（m）所以，安全距离为4.32m。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25ｍ，宽10ｍ，实测该地土壤电阻率为850Ω•ｍ，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500—3000Ω•m时，对环行接地体所包围的面积的等效圆半径r=（A/π）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/π）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=850Ω•m，等效圆半径r=（A/π）1/2=（25×10/3.14）1/2=79.61/2=8.9（m）而（11-3600）/380m=（11×850-3600）/380=15.1（m）r=8.915.1（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/π）1/2=15.18.9=6.2（m）若补加垂直接地体，应补加LZ={[（11-3600）/380]-（A/π）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500Ω·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500Ω·m，按l=2×22.4=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Ф20mm，求在100m处发生首次云地闪时，LPZ1区的安全距离ds/1解：H0=I/(2π·S)=150kA/(2×3.14×1