防雷计算题题库

防雷业务汇总题库-计算题

1、、某信息系统设备在一砖木结构的建筑物内，设备耐冲击磁场强度为100A/m,。当在距设备30 m 处落一幅值达21kA 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。如设备不能承受应采用何种技术措施？

解：已知：i 0 = 21kA = 21×103A ， Sa = 30m

1) 公式：H 0 = i0/2ЛSa = 21×103/2×3.14×30 = 111.4A/m ＞100A/m。 不能承受。

2）采用屏蔽措施……

2、设在湖边的某疗养院，其建筑群高30米、长100米、宽40米，计算其预期年雷击次数，并判断其属哪类防雷建筑物（当地年雷暴日为40天）。

解：已知：湖边, k取1.5，L=100米，W=40米，H=30米(＜100米) ，Td=40天 N = kNgAe = 1.5NgAe

Ng = 0.024Td1.3 = 0.024×401.3 = 2.903

-6 Ae =[LW+2(L+W)√H(200-H)+лH(200-H)]10= 0.04

则: N = 1.5×2.903×0.04 = 0.174(次/a)

属第三类防雷建筑物。

3、北京地区有某座第三类防雷建筑物，其等效面积Ae=0.02km2 ，该建筑物为一般建筑物，其可接受的年允许遭雷击次数为Nc=6×10-2 。通过计算说明该建筑物是否需要设置防雷系统。（已知北京地区年平均雷暴日Td=36.7天/年）。 解：已知：一般建筑物, k取1， Ae = 0.02km2 , Td = 36.7天/年

N = kNgAe = NgAe = 0.024Td1.3×Ae = 0.024×36.71.3×0.02

= 0.052 = 5.2×10-2 ＜ Nc = 6×10-2

可不安装防雷系统。

4、一座属于第二类防雷建筑物的库房，长、宽、高均为10米，库内装有易燃物品, 金属平屋面(没接地), 金属板厚度2mm ，在屋顶中间有一根8米高的避雷针, 计算该避雷针能否对该库房进行保护?

解：已知：避雷针高8米，库房高hx = 10米，即h = 18米，

第二类防雷建筑物hr = 45米。

则:rx = √h(2hr-h) -√hx(2hr-hx) = 7.72(米)

需保护半径 =（1/2）√102+102 = 7.07(米)

该避雷针能对该库房进行保护。

5、某第一类防雷建筑物高10米，室内距外墙0.5米有地下电缆，采用独立避雷针进行防雷保护，设计避雷针的冲击接地电阻为4Ω，计算避雷针应安装在何处，才符合安全距离的要求？

解：已知：hx = 10米， Ri = 4Ω，第一类防雷建筑物，独立避雷针。 则:地上部分Sa1 ≥ 0.4(Ri+0.1hx) = 0.4(4+0.1×10) = 2(米)

又地下部分Se1 ≥ 0.4Ri = 0.4×4 = 1.6(米)

上述结果均小于3米，而根据GB50057-94规定，独立避雷针及其接地装置与建筑物及地下电缆的距离均不得小于3米，故应取3米。

即避雷针应安装在与建筑物外墙3米+0.5米=3.5米外处，才符合安全距离的要求。

6、试计算某正弦波频率为1.5MH Z ，求它的波长λ。

解：λ= C/f = 3×108（m/s）/1.5×106 HZ = 200（m ）

答：波长200米。

7、有一栋第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16层的第10层的LPZ1区中，计算机房的六面体由1m×1m的铜质网格组成，计算机离楼顶为2米，离四壁最短距离为1.2米。①邻近100米情况下发生首次雷击，求计算机房LPZ1区中的磁场强度和安全距离。②首次雷击击中该大楼，求计算机房LPZ1区中的磁场强度和安全距离。

解：①已知：第二类防雷建筑物，首次雷击i 0 = 150kA， Sa = 100m， W = 1m。 H 0 = i0/2·л·Sa = 150kA/2×3.14×100m = 238.85(A/m)

∵网格是铜质， ∴SF = 20·log(8.5/W) = 20·log(8.5/1) = 18.59(dB) H 1 = H0/10SF/20 = 238.85/1018.59 = 238.85/8.5 = 28.1(A/m)

d s/1= W·SF/10 = 1×18.59/10 = 1.86(m)

②又已知：d W = 1.2米， dr = 2米， kc = 15（计算机放在16层的第10层）。 则：i 0 = 150kA/15根 = 10kA

H 1 = kH ·i0·W/（d W ·√dr ）= 0.01×10kA×1/（1.2m×√2）= 58.93(A/m) d s/2 = W = 1m。

8、某厂区测得土壤电阻率为1000Ω·m，用摇表测得独立避雷针接地电阻为14.0Ω，引下线接地点至接地体最远端为12.6米，求独立针的冲击接地电阻为多少？

解：已知：ρ= 1000Ω·m，R ～ = 14.0Ω，L = 12.6m，

则：Le = 2√ρ = 63.25m， L/Le = 12.6/63.25 = 0.19， 查表 A = 2 由R ～ = ARi，得 Ri = R～/A = 14/2 = 7Ω。

独立针的冲击接地电阻为7Ω。

9、一存放易燃品的仓库，处于空旷地带，仓库长5米、宽3米、高6米，当地年雷暴日为88.6天/年，仓库旁有一独立避雷针，冲击接地电阻为2.8Ω。 请计算： ⑴ 引下线与仓库防止高电位反击的安全距离？

⑵ 避雷针设在仓库宽面的平分线上，高度多少？

解：⑴ 经计算(要计算，这里省略) ，该仓库的年雷击次数为0.069次/a，属于第二类防雷建筑物。已知：L X = 6m，Ri = 2.8Ω，即L X (6)＜5Ri(5×2.8=14)，独立避雷针，kc=1。

则：S a = 0.3kc(Ri+0.1LX ) = 0.3×1×(2.8+0.1×6) = 1.02m

故引下线与建筑物防止高电位反击的安全距离应为1.02m 。

⑵ 因仓库属于第二类防雷建筑物，则hr = 45m，避雷针设在仓库宽面的平分线上，

需保护半径 rx = [(3+1.02)2+2.52]0.5 = 4.73m，

工程上避雷针要保护到仓库上方0.5m ，故hx = 6+0.5 = 6.5m。

于是 4.73 =[h·（90- h)]0.5-[6.5·（90- 6.5)]0.5 ，

得：h 1 = 80.23（＞hr ，舍去）， h2 = 9.77 ≈ 10

避雷针高度为10米。

10、已知某地的土壤电阻率为100Ω·m，想在此设置接地体，其垂直接地体长度为2.5 m，问水平接地体最长可以设置多长？ 若仅针对冲击接地， 解：已知：ρ= 100Ω·m，则接地体有效长度Le = 2√ρ= 20m，

故水平接地体最长L = Le - 2.5 = 20 - 2.5 = 17.5m。

11、某易燃易爆场所按第一类防雷建筑物的要求，安装有一支独立避雷针，针高22米，其中针长2米，引下线长20米。针和引下线的单位长度电感分别为0.8μH/m和1.5μH/m，土壤电阻率ρ=100Ω·m，接地体的等效半径为1m 。试计算当发生首次雷击时，该避雷针顶端对地的电压为多少？(已知：换算系数A=1.5)

解：已知：ρ=100Ω·m，r = 1m， 根据R ～ = ρ/2πr

得：R ～ = 100/2×3.14×1 = 15.9Ω

接地装置的冲击接地电阻为：Ri = R～/A = 15.9/1.5 = 10.6Ω

已知：第一类防雷建筑物，首次雷击，

则：I = 200kA， T1 = 10μs ，di/dt = 200kA/10μs = 20kA/μs ；

又已知：L 0针 = 0.8μH/m， L针 = 2m； L0引下线 = 1.5μH/m， L引下线 = 20m。 则：U 针 = L针×L0针×di/dt = 2m×0.8μH/m×20kA/μs = 32kV；

U 引下线 = L引下线×L0引下线×di/dt = 20m×1.5μH/m×20kA/μs = 600kV； U 地 = I×Ri = 200kA×10.6Ω = 2120kV。

所以，该避雷针顶端对地的压降为：U = U针+U引下线+U地 = 32kV+600kV+2120Kv = 2752kV

12、无锡惠山顶上，有一标志性建筑物，其外形呈圆柱形，建筑物的高度为23米，半径为5米，请问该建筑物的防雷类别是多少？

解：已知：无锡惠山，则年平均雷暴日为Td = 41.1天/年；惠山顶，k = 1.5； H = 23m， r = 5m。

由N = k·Ng·Ae

Ng = 0.024·Td1.3 = 3.007

Ae={л[r +√H(200-H)]2}·10-6 ={3.14[5 +√23(200-23)]2}·10-6 = 0.01486 则：N = k·Ng·Ae =1.5×3.007×0.01486 = 0.067(次/a)

所以，该建筑物应划为二类建筑物。

13、用等距法测量某独立避雷针附近的土壤电阻率，测试探棒间距为10m ，测得接地电阻为7.9Ω，其避雷针的接地体长度为13.5m ，并测得其接地电阻为12Ω，问该接地体的冲击电阻是多少？

解：已知：a = 10m， R = 7.9Ω， L = 13.5m。

则: ρ = 2лa R = 2×3.14×10×7.9 = 500Ω·m

Le = 2√ρ = 44.7m

L/Le = 13.5/44.7 = 0.3

查表，A = 1.5

R i = R~/A = 12/1.5 = 8Ω

所以，该接地体的冲击电阻是8Ω。

14、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，实地测试时土壤电阻率ρ=49Ω·m，试问该低压电缆埋地的最短尺寸？

解：已知：ρ=49Ω·m，根据L ≥2√ρ=14（m ）

答:计算结果，该低压电缆埋地的最短尺寸为14m ，但根据规范GB50057-94要求，该低压电缆埋地的最短尺寸应为15m 。

、有一栋12层高的综合楼，长30m ，宽9m ，设有6根防雷引下线，当楼顶有10kA 雷电流雷击时，分别计算第11层和第9层内磁感应强度为2.4GS 时的安全距离。 解：已知：第二类防雷建筑物，i 0 = 10kA，H 0 = 2.4GS = 2.4×80A/m = 192A/m 由公式H 0 = i0/2лSa 得：Sa = i0/ 2лH 0

第11层的kc 14 = 1/n+0.1 = 1/6+0.1 = 0.267 (第11层是12层的顶二层) 第9层的kc 9 = 1/n+0.1 = 1/6 = 0.167 (第9层是12层的顶五层)

则第11层的i 11= kc14×i0 = 0.267×10kA = 2.67kA

第9层的i 9= kc9×i0 = 0.167×100kA = 1.67kA

所以，第11层内磁感应强度为2.4GS 时的安全距离为： Sa 11 = i11/ 2лH 0 = 2.67kA/2×3.14×192A/m = 2.21m 第9层内磁感应强度为2.4GS 时的安全距离为： Sa 9 = i9/ 2лH 0 = 1.67kA/2×3.14×192A/m = 1.39m