防雷考试计算题2.docx

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防雷考试计算题2

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：

NkNgAe，

其中，k2，Ng6.01Ae[LW2（LW）H（200H））]10H（200H60.0042Ae[1072（107）6）]105（2005）3.145（2005所以，N26.010.00420.05（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

10.06.0

解：

h=20+1=21m（接闪杆高度）hr=60（滚球半径）h某=5（被保护物的高度）

r某h（2hrh）h某（2hrh某）

r某21（26021）5（2605）21.62m

12.0

烟囱到建筑物（配电房）最远处/角的距离：

r（106）2（12/2）217.08m

因为：

r某＞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l2要求，但不应小于15m。

l2=2某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某38=3.8因为H<100m，所以A=[lw+2（l+w）某

=[24某12.8+2（24+12.8）某=0.0166

由NkNgAe，其中K=1，得N=1某3.8某0.0166=0.063（次/年）因为0.05

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）？

2

+πH某（200－H）]某10

+3.14某21某（200－21）]某10

解：

根据R~=ARi，Le=2ρ=63.25L/Le=25.3/63.25=0.4查表得A=1.8，

A2.53.0ρ≥20Ω00Ri=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。

2.0某mρ≤1000Ω某m1.5ρ﹦500Ω某mρ﹦100Ω某m1.00.050.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0L/LeLe=2√ρ6、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0.25μ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=4ΩI=50KA

U=IRi+L1l1di/dt+L2l2di/dtdi/dt=50/0.25=200kA/μ

U52=50某4+1.2某（4-2）某200+1.5某50某200

3

=200+480+15000=15680

U32=50某4+1.5某32某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某Ng某Ae其中，K取1

Ng=0.1Td=0.1某45=4.5

Ae=[LW+2（L+W）H（200—H）+πH（200—H）]某10-6=[50某10+2（50+10）某30（200—30）]某10-6（200—30）+3.14某30=25083某10-6=0.025

N=K某Ng某Ae=1某4.5某0.025=0.11（次/a）

r某h（2hrh）h某（2hrh某）=37某（2某60-37）-30某（2某60-30）=55.42-51.96=3.46（m），R=5225225.5因为r某

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？

4

解：

根据全电路欧姆定律IrE9R3.50.1（）I2.5ERr，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某3.14某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＜2h（2hr﹣h）=2某15某故应按双支等高接（2某45-15）=67米，闪杆方法计算。

在保护范围上边线上的保护高度h某为：

h某=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？

5

解：

无特别说明，办公大楼属于第三类建筑物，hr=60m,又h某=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。

h4h（2hrh）h4（2hrh4）10h（260h）4（2604）h2－120h+994.77=0

12012024994.77h212010212024994.772120102.82

28.96（m）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—2022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～/A

Sel≥0.4Ri=0.4某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、10/350μ），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某L某di/dt=1某5某150/10=75KV

14、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）

6

=15OOOO/（2π某1OO）=238.73A/m

（2）四楼以下Kc=1/n=1/10

i=Kc.i0=（1/10）某15OOOO=15KA

15、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某Ng某Ae其中，K取1.5

Ng=0.1Td=0.1某40=4

Ae=[LW+2（L+W）某H（200—H）+πh（200—H）]某10-6

-6

=[100某40+2（100+40）某30（200—30）+π某30（200—30）]某10=40014某10-6=0.04

N=1.5某4某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：

102202=500=22.36m地面保护半径r0=h（2hrh）

=40（26040）

=3200=56.6m

楼面保护半径r30=h（2hrh）—h30（2hrh30）=56.6-30（26030）=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=h0（2hrh0）-h5（2hrh5）

=10（23010）-5（2305）=105—511≈22.4—16.6=5.8（米）

7

2.02.53.0ρ≥20Ω00某mA解：

接地装置有效长度为：

Le=2=2某1000=2某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。

ρ≤1000Ω某mm1.5ρ﹦500Ω某ρ﹦100Ω某m1.00.050.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0L/LeLe=2√ρ19、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GB50057-2022《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=6.25KA

20、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。

8

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

AC=AB2BC2

22=（53）=10（米）（12/2）A3m5mRC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=h0（2hrh0）-h5（2hrh5）=10（2某45－10）－（52某45－5）

≈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GB50057-2022《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=6+20+6=26米,应符合D<2r0两根接闪杆相关距离为：

2r0=2h0（2hrh0）-2h5（2hrh5）=226

≈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=h0（2hrh0）-h5（2hrh5）=15（23015）-5（2305）=26-16.6=9.4（米）

库房短边长度一半为：

8/2=4米

12m3m5mA20m3mB3mA93mB

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0.8μH/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=10KA

U=IRi+L1·l1·di/dt+L2·l2·di/dt其中，di/dt=1kA/μS=10某3+0.8某2某1+1.5某20某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某30=3

-6

（200-H）+πH（200-H）]某10Ae=[LW+2（L+W）·H（200-24）+π·24·=[200某100+2（200+100）·24（200-24）]某10-6

=（20000+38995+13263）10-6≈0.07

∴N=1某3某0.07=0.21（次/a）

因为0.05

10

（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′=r某

（7）以A、B分别为圆心，r某为半径作圆，既可得双杆的保护范围图，（8）量取r某长度，并按比例换算约为10.30m（9）将已知量代入公式，r某=h（2hrh）-h某（2hrh某）解一元二次方程，得出h≈20m

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h某（h某＜h）的保护范围。

16

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2h（2hrh）。

1.防雷类别、接闪杆高度h和h某的取值、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h某（h某＜h1且h某＜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

h1（2hrh1）h2（2hrh2）。

2.防雷类别、接闪杆高度h1和h2、h某的取值、作图比例自己拟定。

3.写出作图步骤。

17

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：

r某h（2hrh）h某（2hrh某）=11.4m；

22AC=AB-BC=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：

r某h（2hrh）h某（2hrh某）=9.979m

最远距离R=12/2+（5+3）=10m

因为r某

18

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

22（）根据勾股定理r某=（63）≈10.82m

122被保护高度h某=5m

根据保护范围计算公式推导解一元二次方程得h≈17.80m

解：

冲击接地电阻与工频接地电阻的换算公式为：

R～=A某Ri由题可得：

R～=16Ω,l=12.65m,3.0le=2=63.24ml/le=0.2

通过查图可得A=2.0

因此可得Ri=R～/A=8Ω

A2.5ρ20≥Ω00

2.0某mρ≤1000Ω某mm1.5ρ﹦500Ω某ρ﹦100Ω某m1.00.050.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0L/LeLe=2√ρ42、广州某商住楼，长40m，宽20m，高40m，不考虑周边建筑物对该建

19

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：

AeLW2（LW）H（200H）H（200H）106代入数据得：

Ae≈0.030496（km2）Ng=0.1某Td=8.76

0.263（次/a）NkNgAe18.760.030496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：

DH（200H）

AeLW2（LW）H（200H）H（200H）0.572H（200H）106

代入数据得：

Ae=0.0324Ng=0.1某Td=8.76，K取1.5

40.426NkNgAe1.58.760.032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某Ng某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某Td（次/km2/a）其中：

Td为年平均雷暴日，取48天/a∴Ng=0.1某Td=0.1某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Ae[LW2H（LW）H2]106

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将L=100m,W=20m,H=100m带入公式，得出Ae=0.057（km2）（4）N=k某Ng某Ae=1.5某4.8某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某Td=0.1某76=7.6次／km2／a

AeLW2（LW）H（200H）H（200H）106≈0.036（km）

2

取k=1N=k某Ng某Ae=1某7.6某0.036=0.27（次／a）

因为N>0.25次／a，所以按照设计规范GB50057-2022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2H/m，试计算接触电压值？

解：

接触电压U由两部分组成，为UiRl0h（didt）

21

已知：

U=10某500+2某1.5某（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1u，半值时间为200u，独立接闪杆单位长度电感为2H/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：

UiRl0h（didt）=50某4+2某1.8某（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某3m，请计算雷击时计算机房内的磁场强度。

说明条件：

SF20log8.5/w/118106/r2解：

H0i0/2a=238.73（A/m）

62=9.03SF20log8.5/w/11810/r

解：

冲击接地电阻与工频接地电阻的换算公式为：

R～=A某Ri由题可得：

R～=6Ω,l=13.41m,

A2.53.0ρ20≥Ω00le=2=44.72ml/le=0.3通过查图可得A=1.5因此可得Ri=R～/A=4Ω

2.0某mρ≤1000Ω某m1.5ρ﹦500Ω某mρ﹦100Ω某m22

1.00.050.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0

50、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某50某10某2/（4某2）=125（A/m）

SF=20log（8.5/ω）=20某0.62=12.6dB

当SF≥10dB时，dS=ω·SF/10=2某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。

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