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8m高的接闪杆。请计算该接闪杆能否对库房进行直击雷防护。 解:已知:库房高10m,库房屋顶接闪杆高8m,即:hx=10m,h=18m 第二类防雷建筑物,即:hr=45m
在10m高处的需保护半径r为:r=102+102 =7.07(m) 该接闪杆在10m高处的保护半径rx为: rx?h(2h)?xh(2rh? xh)r?h = 18×(2×45-18)-10×(2×45-10)=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=i0? kc2=10KA?0.2=2KA 第11层分流系数为数kc2=(1/10)=0.1 第11层: :i=i0? kc2=10KA?0.1=1KA 根据雷电流在引下线上产生安全距离 Sa = ?0i2?B
式中?0=4??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
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Sa =4??10-7?
i
2??2.4?10?44i=
2??2.4?10?42.42i=
2??2.4?10?42.4 所以,第14层时的Sa =4??10-7?
=1.67(m) =0.83(m)
第11层时的Sa =4??10-7?
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.
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。
a
22rx=oa=(30/2=261=16.2m,hr=45m )?(12/2)o r1=hx(2hr﹣hx)= 10(2?45-10)=8=28.31m r0= rx + r1=16.2+28.3=44.5m 从地面算起,接闪杆高度
h=hr-hr2?r02=45-452?44.52=45-2025?1890.25=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)
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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=4.5m
rx≥5+1.5=6.5m,才能保护卫星天线。
rx=h(2hr?h)-hx(2hr?hx)=2(90?7)-4(90?4)=24.1-18.55=5.55m 因rx<6.5m,故该楼不能保护卫星天线。 rx=h(90?h)-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hx=6m,滚球半径为hr=45m,保护余量为1m。
保护范围rx?h(2hr?h)?hx(2hr?hx)
?8?(2?45?8)?7?(2?45?7) =1.51m
保护半径应大于或等于5?2?3?5.5m,而rx<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处发生首次云地闪。求LPZ1区的磁场强度H1。
解:H0=I/(2π·Sa)=150KA/(2×3.14×100)=0.239KA=239A/m H1=H0/10SF/20
SF=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]
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=20×0.1946 =3.89 ≈3.9dB
所以, H1=239/103.9/20=239/1.57=152A/m
31、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:
kc?h?c2h?c?15?302?15?30?0.75 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: hr?10?I0.65;
I??hr/10?1.54
一类防雷I=(30÷10)1.54=5.4kA;
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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%)=24.25mm2 ?=2r=2×4.925=9.85mm
34、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)=1MHz
35、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=
hx(2hr?hx)=18m,
分别以C、C′点为圆心于长边中轴线上取点D、D′
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