防雷工程關(guān)鍵技術(shù)研究試題及答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.雷電放電過程中，主放電階段的主要特征是：A.電流上升率低，持續(xù)時間長B.電流幅值最大，持續(xù)時間約50-100μsC.電流幅值較小，呈現(xiàn)多脈沖特性D.電荷積累階段，電場強度逐漸增強2.按照《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057-2010），第二類防雷建筑物的沖擊接地電阻應(yīng)不大于：A.1ΩB.4ΩC.10ΩD.30Ω3.關(guān)于電涌保護器（SPD）的能量配合，以下描述正確的是：A.上級SPD的通流容量應(yīng)小于下級SPDB.上下級SPD之間的線路長度需滿足能量配合要求C.所有SPD均需采用電壓開關(guān)型器件D.能量配合僅需考慮SPD的殘壓值4.屏蔽電纜的防雷作用主要體現(xiàn)在：A.提高電纜的絕緣強度B.阻斷雷電感應(yīng)電流在電纜內(nèi)的傳播C.減少雷電電磁場對電纜內(nèi)信號的耦合干擾D.增強電纜的機械強度5.等電位連接中，總等電位聯(lián)結(jié)（MEB）的主要作用是：A.平衡不同金屬部件間的電位差，防止反擊B.降低接地電阻C.增強直擊雷防護能力D.提高電子設(shè)備的抗干擾能力6.關(guān)于雷電波侵入的防護，以下措施無效的是：A.在低壓配電系統(tǒng)電源側(cè)安裝SPDB.將進出建筑物的金屬管道與接地裝置連接C.采用架空線路引入電源D.對通信線路實施屏蔽并接地7.接地裝置的熱穩(wěn)定校驗需要考慮的關(guān)鍵參數(shù)是：A.土壤電阻率B.雷電流幅值及持續(xù)時間C.接地體的長度D.接地體的材質(zhì)8.第三類防雷建筑物的滾球半徑應(yīng)為：A.30mB.45mC.60mD.100m9.電子信息系統(tǒng)防雷等級劃分的主要依據(jù)不包括：A.系統(tǒng)的重要性B.系統(tǒng)所在地區(qū)的雷暴日數(shù)C.系統(tǒng)設(shè)備的耐沖擊電壓水平D.建筑物的高度10.防雷檢測中，接地電阻測量時，電流極與被測接地體的距離應(yīng)不小于接地體最大對角線長度的：A.2倍B.3倍C.4倍D.5倍二、填空題（每空1分，共20分）1.雷電放電可分為________、________和________三個主要階段，其中________階段的電流幅值最大。2.接地裝置按用途可分為________、________和________，防雷接地屬于________。3.電涌保護器（SPD）的主要參數(shù)包括________、________、________和________，其中________決定了其承受雷電流的能力。4.等電位連接網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可分為________和________兩種，電子信息系統(tǒng)宜采用________結(jié)構(gòu)。5.直擊雷防護的主要措施是安裝________、________和________，其保護范圍可通過________法計算。6.土壤電阻率的測量通常采用________法，測量時電極間距應(yīng)大于接地體最大尺寸的________倍。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述防雷接地系統(tǒng)中“接地電阻”與“沖擊接地電阻”的區(qū)別，并說明為何防雷設(shè)計中需采用沖擊接地電阻。2.分析電涌保護器（SPD）分級保護的原理，說明第一級、第二級SPD的選型要求及安裝位置。3.闡述等電位連接在防雷工程中的核心作用，并列舉至少4種常見的等電位連接方式。4.說明屏蔽措施在電子信息系統(tǒng)防雷中的應(yīng)用場景，對比分析金屬屏蔽層單端接地與雙端接地的優(yōu)缺點。5.簡述防雷裝置檢測的主要內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)要點，說明檢測中發(fā)現(xiàn)接地電阻超標(biāo)時的整改措施。四、計算題（15分）某二類防雷建筑物，其接地裝置由水平接地體和垂直接地體組成。已知：水平接地體為40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼，總長度L1=80m；垂直接地體為φ50mm×2.5m熱鍍鋅鋼管，共6根，每根間距5m；土壤電阻率ρ=100Ω·m。（1）計算水平接地體的沖擊接地電阻（水平接地體沖擊系數(shù)α1=0.7）；（2）計算垂直接地體的沖擊接地電阻（垂直接地體沖擊系數(shù)α2=0.8）；（3）計算總沖擊接地電阻（并聯(lián)接地體的利用系數(shù)η=0.9）。五、案例分析題（25分）某企業(yè)新建電子信息機房，位于年平均雷暴日Td=60d/a的地區(qū)，機房內(nèi)設(shè)有服務(wù)器、交換機等精密設(shè)備，設(shè)備耐沖擊電壓水平為2.5kV。機房所在建筑物為三層框架結(jié)構(gòu)，高度12m，屋頂已安裝避雷帶（網(wǎng)格10m×10m），電源系統(tǒng)為TN-S接地制式，從室外低壓架空線路引入。問題：（1）判斷該建筑物的防雷類別，并說明依據(jù)；（2）分析機房電子信息系統(tǒng)可能面臨的雷電危害途徑；（3）設(shè)計該機房的綜合防雷方案，包括直擊雷防護、電源系統(tǒng)防雷、信號系統(tǒng)防雷、等電位連接及接地系統(tǒng)的具體措施；（4）若檢測發(fā)現(xiàn)機房接地電阻為6Ω（二類防雷要求≤10Ω），但設(shè)備多次出現(xiàn)因雷電感應(yīng)損壞的情況，分析可能原因并提出改進建議。---答案一、選擇題1.B2.C3.B4.C5.A6.C7.B8.C9.D10.B二、填空題1.先導(dǎo)放電、主放電、余光放電；主放電2.工作接地、保護接地、防雷接地；防雷接地3.標(biāo)稱放電電流（In）、最大放電電流（Imax）、電壓保護水平（Up）、響應(yīng)時間；最大放電電流（Imax）4.S型（星型）、M型（網(wǎng)格型）；M型5.接閃桿（避雷針）、接閃帶（避雷帶）、接閃網(wǎng)；滾球法6.四極法（溫納法）；2三、簡答題1.區(qū)別與原因：接地電阻是直流或工頻電流下接地裝置的電阻值，反映接地體與土壤間的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)通能力；沖擊接地電阻是雷電流（高頻、短時大電流）作用下的等效電阻，因雷電流的集膚效應(yīng)和土壤電離效應(yīng)，其值通常小于工頻接地電阻。防雷設(shè)計中采用沖擊接地電阻，是因為雷電流的高頻特性會改變接地體的阻抗特性，且土壤在大電流下會發(fā)生局部電離（降低接觸電阻），需更準(zhǔn)確反映雷電流泄放時的實際阻抗，確保雷電流快速導(dǎo)入大地。2.SPD分級保護原理及選型：分級保護通過多級SPD配合，逐級泄放雷電流能量，降低殘壓至設(shè)備耐受水平。第一級SPD（電源入口處）需承受8/20μs大電流（In≥20kA，Imax≥40kA），采用電壓開關(guān)型（如間隙）或復(fù)合型器件，安裝在低壓配電柜進線端；第二級SPD（分配電箱處）用于進一步限制殘壓（Up≤2.5kV），采用限壓型（如壓敏電阻），In≥10kA，安裝在設(shè)備前級配電箱；末級SPD（設(shè)備端）用于精細(xì)保護（Up≤1.5kV），需與前級保持10-15m線路長度或加裝退耦裝置，確保能量配合。3.等電位連接作用及方式：核心作用：平衡建筑物內(nèi)不同金屬部件、設(shè)備外殼、管道等的電位差，防止雷電反擊（高電位通過金屬連接損壞設(shè)備），并為雷電流提供等電位通道，降低局部電位差。常見方式：①總等電位聯(lián)結(jié)（MEB）：將接地干線、建筑物金屬結(jié)構(gòu)、進出金屬管道、電源PE線等在總配電間連接；②局部等電位聯(lián)結(jié)（LEB）：在電子機房、衛(wèi)生間等局部區(qū)域，將設(shè)備外殼、機柜、防靜電地板支架等連接；③金屬管道跨接：對長距離金屬管道在彎頭、連接處做等電位跨接線；④電子設(shè)備機柜接地：機柜外殼與機房接地網(wǎng)可靠連接，確保設(shè)備地與保護地等電位。4.屏蔽應(yīng)用及接地方式對比：應(yīng)用場景：電子信息系統(tǒng)的信號線路（如網(wǎng)絡(luò)線、視頻線）、控制線路穿越雷電磁場區(qū)域時，通過屏蔽減少電磁耦合干擾；高壓線路附近的弱電線纜、戶外走線架等需屏蔽。單端接地：僅在信號源端或負(fù)載端接地，優(yōu)點是避免地環(huán)路電流干擾，適用于高頻信號（>1MHz）；缺點是屏蔽層對低頻磁場的屏蔽效果差。雙端接地：屏蔽層兩端均接地，優(yōu)點是增強低頻磁場屏蔽（<1MHz），利用屏蔽層感應(yīng)電流抵消外部磁場；缺點是若兩端地電位差大（如雷擊時），可能引入地環(huán)路電流干擾，需配合等電位連接降低電位差。5.檢測內(nèi)容及整改措施：檢測內(nèi)容：①接閃器（規(guī)格、銹蝕、連接）；②引下線（間距、防腐、斷接卡）；③接地裝置（接地電阻、材料規(guī)格、埋深）；④等電位連接（連接導(dǎo)體規(guī)格、連接點數(shù)量）；⑤SPD（外觀、參數(shù)、老化程度）；⑥電子信息系統(tǒng)屏蔽、布線、接地。關(guān)鍵要點：檢測接地電阻時需采用異頻法或鉗表法（避免工頻干擾），測量電極間距滿足規(guī)范；檢查SPD殘壓是否超標(biāo)（可用SPD測試儀）；觀察引下線與接閃器的焊接質(zhì)量（焊縫長度≥6倍扁鋼寬度）。整改措施：接地電阻超標(biāo)時，可采?、僭黾哟怪苯拥伢w數(shù)量或深度；②換填低電阻率土壤（如添加降阻劑）；③采用接地模塊（擴大散流面積）；④檢查接地體腐蝕情況（更換銹蝕部件）；⑤優(yōu)化接地體布局（減少屏蔽效應(yīng)，增大接地體間距）。四、計算題（1）水平接地體沖擊接地電阻計算：水平接地體工頻接地電阻公式：\(R_{h}=\frac{\rho}{2\piL}\left(\ln\frac{L^{2}}{hd}-A\right)\)，簡化為\(R_{h}\approx\frac{\rho}{2\piL}(\ln\frac{4L}z3jilz61osys-1)\)（d為扁鋼等效直徑，d=0.84b=0.84×40=33.6mm=0.0336m，L=80m，h=0.8m埋深）。代入數(shù)據(jù)：\(R_{h}\approx\frac{100}{2\pi\times80}\left(\ln\frac{4\times80}{0.0336}-1\right)\approx\frac{100}{502.65}\times(\ln9523-1)\approx0.199\times(9.16-1)\approx1.63Ω\)沖擊接地電阻\(R_{ch}=R_{h}\times\alpha_{1}=1.63\times0.7≈1.14Ω\)（2）垂直接地體沖擊接地電阻計算：單根垂直接地體工頻接地電阻\(R_{v}=\frac{\rho}{2\pil}\left(\ln\frac{4l}z3jilz61osys-1\right)\)（l=2.5m，d=0.05m）代入：\(R_{v}=\frac{100}{2\pi\times2.5}\left(\ln\frac{4\times2.5}{0.05}-1\right)\approx\frac{100}{15.71}\times(\ln200-1)≈6.37\times(5.30-1)≈6.37\times4.3≈27.4Ω\)6根并聯(lián)工頻接地電阻\(R_{v總}=\frac{R_{v}}{n\times\eta_{v}}\)（n=6，ηv=0.85，因間距5m≥3l=7.5m，ηv取0.85）\(R_{v總}=\frac{27.4}{6\times0.85}≈\frac{27.4}{5.1}≈5.37Ω\)沖擊接地電阻\(R_{cv}=R_{v總}\times\alpha_{2}=5.37\times0.8≈4.30Ω\)（3）總沖擊接地電阻：\(R_{總}=\frac{R_{ch}\timesR_{cv}}{R_{ch}+R_{cv}}\times\eta=\frac{1.14\times4.30}{1.14+4.30}\times0.9≈\frac{4.90}{5.44}\times0.9≈0.90\times0.9≈0.81Ω\)（注：實際工程中需考慮水平與垂直接地體的相互影響，此處簡化計算）五、案例分析題（1）防雷類別判斷：該建筑物為三層框架結(jié)構(gòu)（高度12m<15m），但機房內(nèi)有精密電子設(shè)備，需結(jié)合電子信息系統(tǒng)防雷等級。根據(jù)GB50343-2012，年雷暴日Td=60d/a（屬于多雷區(qū)），設(shè)備耐沖擊電壓水平2.5kV（較低），且電源由架空線路引入（易受雷電波侵入），綜合判定為電子信息系統(tǒng)防雷等級B級，對應(yīng)建筑物防雷類別為第三類（因無爆炸危險環(huán)境，且高度未達(dá)二類標(biāo)準(zhǔn)）。（2）雷電危害途徑：①直擊雷：雖屋頂有避雷帶（網(wǎng)格10m×10m符合三類要求），但需檢查避雷帶是否閉合、與引下線連接是否可靠，否則可能直接擊中屋頂。②雷電感應(yīng)：架空電源線引入時，線路感應(yīng)雷電流經(jīng)SPD未完全泄放，或機房內(nèi)金屬管線（如消防管道、橋架）感應(yīng)高電位，通過設(shè)備接口耦合。③雷電波侵入：架空線路遭受感應(yīng)雷或直擊雷，雷電流沿線路侵入機房電源系統(tǒng)，若未安裝多級SPD，殘壓超過設(shè)備耐受水平。④地電位反擊：接地系統(tǒng)不完善時，雷電流泄放導(dǎo)致地電位升高，通過設(shè)備接地線反串至設(shè)備（如服務(wù)器電源PE線與機柜地電位差過大）。（3）綜合防雷方案：①直擊雷防護：復(fù)核避雷帶網(wǎng)格（三類要求≤20m×20m，現(xiàn)10m×10m滿足），檢查引下線間距（三類≤25m，需確認(rèn)引下線數(shù)量），引下線與避雷帶焊接長度≥6倍扁鋼寬度，防腐處理（刷瀝青）。②電源系統(tǒng)防雷：采用三級SPD保護。第一級（總配電室）：In≥40kA，Up≤2.5kV，安裝于低壓進線柜；第二級（機房分配電箱）：In≥20kA，Up≤1.8kV，安裝于機房UPS輸入端；第三級（設(shè)備端）：In≥10kA，Up≤1.5kV，安裝于服務(wù)器、交換機電源插排內(nèi)。各級SPD間線路長度≥10m（或加裝退耦電感）。③信號系統(tǒng)防雷：對網(wǎng)絡(luò)線（RJ45接口）安裝網(wǎng)絡(luò)SPD（插入損耗≤1dB，通流容量≥5kA），視頻線（BNC接口）安裝視頻SPD（頻率響應(yīng)≥1GHz），控制信號線安裝信號S