建筑工程考试防雷工程技术考试题库.docx
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建筑工程考试防雷工程技术考试题库
(建筑施工;为;米;千米;考试)防雷工程技术考试题库
防雷工程技术考试题库(六)
计算题部分
1.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。
i.二类建筑io=15OKA
Ho=io/2丌.Sa=15OOOO/2丌.1OO
=238.73A/m
=2.98高斯
ii.四楼以下Kc=1/n=1/15
i=Kc.i0=1/15.15OOOO
=1OKA
2、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建筑施工;为;米;千米;否符合规范要求(规定其冲击接地电阻为Ri≤10Ω,A=1.8,1000的平方根为31.625)?
(本题8分)
根据
R~=ARi
L/Le=25.3/63.25=0.4
A=1.8
Ri=17.5/1.8=9.7(Ω)
答冲击接地电阻建筑施工;为;米;千米;9.7Ω,符合规范要求
3.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。
(Td1.3为121,本题8分)
N=K*Ng*Ae
其中:
K取1.5
Ng=0.024Td1.3=0.024*121=2.9
Ae=[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
=0.04
N=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:
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===22.36m
r0=
=
=
=56.6m
r30=—
=56.6-
=56.6-52=4.6m.
显然远小于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,同时在中间加一条避雷带,形成网格不大于20m*20m的避雷网防直击雷。
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米高度上的保护半径。
(保留小数一位)
答:
炸药库为一类防雷建筑,滚球半径hr=30米
10米高的避雷针在5米高度上,避雷针A的保护半径为
r5=-
=-
=10—5
≈22.4—16.6
=5.8(米)
6、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。
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
该接地装置的冲击接地电阻8.0欧。
7.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?
答:
根据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
8.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),避雷针的高度为10米,问避雷针建筑施工;为;米;千米;否能对库房提供完全直击雷击保护。
答:
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=√(AB2+BC2)
=√(82+62)=10(米)
库房为二类防雷建筑,
滚球半径hr=45米
10米高的避雷针在5米高度上,避雷针A的保护半径为
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避雷针建筑施工;为;米;千米;否能完全保护炸药库?
答:
炸药库为一类防雷建筑,根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
滚球半径hr=30米
A、B避雷针针间距为
D=6+20+6=26米,应符合D<2r0
两针相关距离为:
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hx的避雷针在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 A、B避雷针能完全保护炸药库。 10.某易燃易爆场所,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/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,问该建筑物的年预计雷击次数为多少? 该建筑物为何类建筑物防雷? (已知: 该地区年平均雷暴日天数为30天) N=KNgAek=1Ng=0.024×301.3 Ae=[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 =(20000+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.政券公司的天面上有避雷带保护和网络保护,但有四个卫星收发天线,不在保护范围以内,需加独立针行保护。 已知避雷针位置距最远的接受天线为10m,并且卫星天线高4m,问需架设多高的避雷针,能够使卫星天线在其保护范围之内。 解: 因为证券公司属于第三类建筑物,因此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=8.969.0m 所以应架设9m高的避雷针。 13、有一栋高15层高的二类防雷综合楼(长30米、宽9米),该楼设有10根引下线,当在楼顶雷击点的雷电流为10KA(10/350s),计算第十四层和第十一层的磁感应强度为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=2.410-4T Sa=410-7 故第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. 14.某平屋面建筑物长96.00m,宽32.00m、高28.00m,按GB50057-1994第三类防雷建筑物的设计要求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的网格用材为8x(24+16)x2=640m 引下线8根48m的,用材为: 8x48m=384m 总用量为1024mφ8的钢材 15.第二类防雷建筑物长×宽=60m×24m,用示意图表示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,组成不大于8m12m避雷网格 12 12 12 12 12 8 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: 建筑物的地中金属物与防雷地的安全距离建筑施工;为;米;千米;多少? 答: 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=0.4×10÷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。 17.一建筑物楼内有相当重要的计算机信息设备,建筑面积建筑施工;为;米;千米;30m×12m,现在楼顶安装一单支避雷针,试计算所需避雷针高度? (楼高10m) 答: 根据题意天面无直击雷防护措施,天面中间设一支避雷针,hx=10m。 o a rx=oa=(62+152)=2612=16.2m r1=〔hx(2hr﹣hx)〕1/2=10(90-10)1/2=8001/2=28.31m r0=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 则安装在天面上的避雷针高度为38.31-10=28.31m 答天面的避雷针高度为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米的非金属排风管对称分布,现设计使用一支避雷针对其进行保护,问针高多少米合适? (提示: 天面已有避雷带) 答: 已知rx=8m、hr=45m、hx=2m r1====13.3m保护半径rx=8m r0=r1+rx=8+13.3=21.3m 根据公式针高 h=hr-=45-=45-=45-39.64=5.36m 根据计算结果,选择针高5.36米合适。 19.有一高7米的建筑物,楼顶有环形避雷带,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) 避雷带相当于避雷线,带上任意一点相当于一支针的作用,故取针高h=7m,hx=4m,hr=4.5m rx≥5+1.5=6.5m,才能保护卫星天线。 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=0 h=== 取负号h==7.6m 说明h≥7.6m才能保护卫星天线,现建筑物高7m,所以建筑物上安装针的高度≥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米高度上的保护半径。 (保留小数一位)(6分) 答: 炸药库为一类防雷建筑,根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》 滚球半径hr=30米 10米高的避雷针在5米高度上,避雷针A的保护半径为 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米的避雷针,请回答避雷针设置建筑施工;为;米;千米;否符合要求? 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: 要确定卫星天线避雷针的设置建筑施工;为;米;千米;否符合要求应从以下2个方面考虑: (1)保护范围建筑施工;为;米;千米;否达到要求? (2)安全距离建筑施工;为;米;千米;否达到要求? 保护范围 =1.51m 答: 保护半径应大于或等于,而≤5.5m,故保护范围达不到要求。 22.某平顶库房为二类防雷建筑长12米、宽5米、高5米,设,计划在库房长边中心距离库房3米处(如图)设高度为10米的避雷针,计算避雷针建筑施工;为;米;千米;否能对库房实施保护。 答: 最远点距离: L=(8×8+6×6)1/2=10m rx=-=28.3-20.6=7.7m rx=7.6m rx<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处发生首次云地闪。 求LPZ1区的H1和安全距离ds/1。 H0=I/(2π·S)=150KA/(2×3.14×100)=0.239KA=293A/m H1=H0/10SF/20 SF=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≈3.9dB H1=239/10S3.9/20 H1=239/1.57 H1=152A/m ds/1=W·SF/10=5×3.9/10=1.95m 设计题部分 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 图: 三相TN—S系统中SPD连接图 26、有一个储存硝化棉的一类防雷仓库,高4米,长21米,宽7.5米,要求设计独立避雷针保护,请设计绘制该仓库的hx高度的平面保护图,并求出避雷针高度(注: 要求独立针离仓库为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==14.85m rx=√h(2hr-h)-√hx(2hr-hx) =√h(60-h)-√4(60-4) =- =-15.0 设r1====14.97r0=rx+r1=14.85+14.97=29.82 H=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. 27、由国家档案馆,高30米,长60米,宽30米,防雷接地已利用框架主钢筋结构作为暗装引下线。 经检测,接地电阻为0.9Ω,但由面无避雷设施,要整改。 请设计绘制一天面防雷设施平面图(提示: 所有基础已从基础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米的6层业务楼,内部有卫星接收系统和通信系统(其他用电设施不考虑)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。 内容包括: (1)防直击雷天面部分设计图(15分)—设计说明、使用材料、引下线位置等。 (2)防雷电感应设计图(15分)—电源、内部设施的防护,避雷器安装的位置等。 (3)地网设计图(10分)。 答: (1)防直击雷设计(天面部分) (2)防雷电感应设计 (3)地网设计图 比例: 1: 300 设计说明: 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10m10m或8m12m; 3、二类防雷引下线间距为18m; 4、避雷带采用8mm以上热镀锌圆钢或采用412mm以上热镀锌扁钢,引下线采用的规格同上。 设计说明: 1、将地桩内主筋连接起来组成3m3m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米高的通讯铁塔,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),应采取哪些措施进行雷电防护? 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)的接地线应采用截面积补小于6mm2的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。 通信基站的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,电缆内空线对应做保护接地。 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)始末端均应作接地处理,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,计划在离建筑物3米的地方安装一单支避雷针,请用滚球法计算该单支避雷针的设计有效高度。 (答案: 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=9.75m 经计算h13.2m 31、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时的保护范围计算方法。 答: 当hrh时 则 当hrh时 32、作图题: 用作图法确定一支高度为16米的避雷针,应架设在距离一座高度为4.1米,长度为7米,宽度为3米的第一类建筑物的位置。 (15) 解: L=7m,W=3m,H=4.1m,h=16m,hr=30m AB=11.4m AB2=AC2+BC2 AC2=AB2-BC2 =11.42-3.52 =129.96-12.25 =117.71 AC=10.85 AD=AC-DC=10.85-3=7.85m 架设在距建筑物中轴线约7.85处以内范围中。 33、某烟花爆竹仓库,长7.5米、宽6米、高4米,计划在离建筑物3米的地方安装一单支避雷针,请用滚球法计算该单支避雷针的设计有效高度。 (答案: 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 如用求根公式快的多.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=10.93m 34、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时的保护范围计算方法。 答: 当hr≥h时,可运用公式rx=√h(2hr-h)-√hx(2hr-hx)来计算保护范围. 当h>hr时,应取h=hr时来计算保护范围.rx=hr-√hx(2hr-hx)来计算保护范围. 35、(10分)某检测机构对一幢第三类防雷建筑物的避雷设施进行检测,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的几何中心(如图)高度(距屋面)为1米,请说明此避雷针建筑施工;为;米;千米;否能够保护该建筑物不受直击雷的袭击。 Rx=√(6.(120-6))-√(5.(120-5) =26.1-23.98=2.2m 屋面距避雷针的最远点: OL==4.0 故不能保护. 36、(15分)某一一类防雷建筑物的避雷装置(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建筑施工;为;米;千米;否符合GB50057—94的要求? 若不符合,请给出合适的安全距离。 Hx=8,5Ri=50 Hx<5Ri Se1=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拟时,为何首次雷击10/350s波形用25kHz,后续雷击0.25/100s波形用1MHz? 解: 首次雷击10/350s,现用其前沿T1作正弦波模拟时,前沿T1正好时一个正弦波周期T的1/4,即T1=T/4=10s 所以周期 而频率 同理,后续雷击波形0.25/100s,周期T=4T1=40.25=1(s) 而 I(KA) T1t(μs) T=4T1 37、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,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的电涌平均陡度为0.75kA/s,引线L1、L2单位长度电感为l0=1.6H/m) 解: 求AB间最大电涌电压UAB: SPD的残压为≤1.3kV,取最大值1.3kV, SPD两端引线的电涌平均陡度为0.75kA/s, SPD两端引线长度之和L1+L2=1.5m,引线的单位长度l0=1.6H/m。 UAB=SPD的最大残压+引线产生的感应电压UL 故 存在问题: 由于UAB=1.3Kv,大于被保护设备的耐压(2.5kV),设备的绝缘右可能被击穿,导致右损坏的可能。 改进: 为了使SPD能器到保护设备的作用,要求UAB设备的耐压水平。 即满足UAB2.5kV。 UAB由两项组成,SPD残压使不变的,只有减小两端的引线,才能减小感应电压UL,按照规范要求SPD两端引线之和不超过0.5m,现为1.5m,应予缩短。 要求UAB2.5kV,现为3.1kV,超过0.6kV, 则减小引线长度=0.6kV/(1.6H/0.75kA/s)=0.5m 机SPD两端引线之和必须小于1m,才能满足UAB2.5kV 38、某单位有一个二类防雷的露天易燃堆放场,为了保护场内的易燃物品,设有一条间距为60米,高10米的避雷线,避雷线的铁塔A、B高10米,在避雷线中线的易侧20米处有一支高15米的独立避雷针c,请设计绘制易燃堆放场HX=5米平面高的避雷保护线图。 (比例1: 500) (提示: 计算避雷线高度时,不考虑下垂的高度) 39、设SPD保护系统为两级组成,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的2/3,为消除盲电,两级导线之间的距离应为多少米? (提示: 光在真空中的传播速
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