【建筑工程类】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R i≤10Ω，A=1.8，1000的平方根为31.625）？（本题8分）根据

R~=AR i

L/L e=25.3/63.25=0.4

A=1.8

R i=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。（T d1.3为121，本题8分）

N=K*Ng*Ae

其中：K取1.5

Ng=0.024 T d1.3=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—=A R～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=75 KA

电力线路上每相可能分配到的雷电流幅值为：

75 KA÷3÷4=6.25 KA

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》

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h x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< r5

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0.8 μH/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10 KA，该防雷装置的压降为多少？

解：L1=0.8μH/m,l2=1.5μH/m,l1=2m,l2=20m,R i=3Ω,I=10KA

U = IRi+L1·l1·di/dt+L2·l2·di/dt di/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=KNgAe k=1 Ng=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 ,r x =10m 由公式r x=-得

10=-

h2-120h+994.77=0,解二次方程得：h=60-51.04=8.96≈9.0m

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（10/350μs），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k c2=(1/10)+0.1=0.2,

则14层:i=i0? k c2=10KA?0.2=2KA

第11层分流系数为数k c2=(1/10) =0.1

第11层: :i=i0? k c2=10KA?0.1=1KA 根据雷电流在引下线上产生安全距离

S a = μ0

式中μ0=4π?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?10-4T

S a =4π?10-7?

故第14层时的S a =4π?10-7?==1.67(m)

第11层时的S a =4π?10-7?==0.83(m)

第14层2.4 GS时的安全距离为1.67m,第11层2.4 GS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24m x 16m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1024m φ8 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8m 12m避雷网格

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S el≧0.4R i≧3米

R i=R～/A

S el≧0.4R i=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,h x=10m。

a

r1=〔h x（2h r﹣h x）〕1/2 =

[10(90-10)] 1/2=800 1/2=28.31m r0= r x + r1=16.2+28.3=44.5m

从地面算起,避雷针高度

h=h r-=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r x=8m、h r=45m、h x=2m

r1====13.3m 保护半径r x=8m

r0= r1+ r x=8+13.3=21.3m

根据公式针高

h=h r-=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,h x=4m,h r=4.5m

r x≥5+1.5=6.5m,才能保护卫星天线。

r x=-=-=-=24.1-18.55=5.55m

故该楼高7m，不能保护卫星天线。

r x=-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：

r x r x r x ＜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=H0/10S F/20

SF=20·㏒[8.5/W/(1+18×10-6/r 2)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=239/10S 3.9/20

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

26已知：h x =4m ， L=21m, W=7.5m

解：由题可知该仓库属第一类防雷建筑h r =30m,则有：OA==14.85m L L L

r x=√h(2h r-h)-√h x(2h r-h x)

=√h(60-h)-√4(60-4)

=-

=-15.0

设r1====14.97 r0=r x+r1=14.85+14.97=29.82

H=h r-=30-=30-=26.54m

答h x=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

比例：1：

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10m?10m或8m?12m；

3、二类防雷引下线间距为18m；

4、避雷带采用φ8mm以上热镀锌圆钢或采用4?12mm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+BC2 AB2=62+3.752 AB=9.75m

经计算h≥13.2m

31、设避雷针高度为h，滚球半径为hr

时的保护

范围计算方法。

答：当h r>h时

则

当h r

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, h r=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，h r=45m,h x=4m

设求A全针高为h

则r x=√h(2h r-h)- √h x(2h r-h x)

=√h(90-h)- √4(90-4)

=√h(90-h)- √344=√h(90-h)-18.5①

而图中可求出r x=√(10.52+32)=10.9m

将r x=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-√h r2-(r x+r1)2

或h=h r-√h r2-r02) ，其中r o=,r1=

r o=r1+r x=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h r，请分别给出当h>h r和h r>h时的保护范围计算方法。

答:当h r≥h时,可运用公式r x=√h(2h r-h)- √h x(2h r-h x) 来计算保护范围.

当h>h r时,应取h=h r时来计算保护范围. r x=h r- √h x(2h r-h x) 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。

=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R i为10Ω，被保护物高度h x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。

3.5m

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10/350μs波形用25kH z，后续雷击0.25/100μs波形用1MH z？

解：首次雷击10/350μs，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=10μs

所以周期

而频率

同理，后续雷击波形0.25/100μs，周期T=4? T1=4?0.25=1(μs)

而

I(KA)

t(μs)

37SPD（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U AB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0.75 kA/μs,引线L1、L2单位长度电感为L0=1.6μH/m）

解：求AB间最大电涌电压U AB：

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0.75 kA/μs，

SPD两端引线长度之和L1+ L2=1.5 m，引线的单位长度L0=1.6μH/m。

U AB=SPD的最大残压+引线产生的感应电压U L

故

存在问题：由于U AB=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U AB<设备的耐压水平。

即满足U AB<2.5kV。U AB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U L，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U AB<2.5kV，现为3.1kV，超过0.6kV，