การวิเคราะห์โดเมนเวลาขณะเกิดผลตอบสนองอิมพัลส์ของแท่งอิเล็กโตรดต่อลงดินในชั้นใต้ดิน 2 ชั้นที่สภาวะทรานเชี้ยนต์โดยวิธี Boundary Finite Element Method

Abstract

บทคัดย่อ

บทความวิจัยนี้นำเสนอถึงการวิเคราะห์โดเมนเวลาในขณะเกิดผลตอบสนองอิมพัลส์ของแท่งอิเล็กโตรดต่อลงดินเมื่อพิจารณาโครงสร้างชั้นใต้ดิน 2 ชั้นของระบบต่อลงดินในสภาวะช่วงทรานเชี้ยนต์ ซึ่งมีการประยุกต์โดยใช้วิธีการจำกัดขอบเขตองค์ประกอบ (The Boundary Finite Element Method: BFEM) ในงานวิจัยนี้นำเสนอวิธีใหม่เพื่อคำนวณผลตอบสนองอิมพัลส์ฟ้าผ่าที่เกิดขึ้น ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานในการวิเคราะห์ระบบต่อลงดิน ได้แก่ แท่งอิเล็กโตรดต่อลงดิน ความต้านทานดิน โดเมนเวลา ลักษณะกระแสลำฟ้าผ่าที่ไหลลงสู่ดินซึ่งเทียบกับฟังก์ชันเวลาโดยใช้สมการคณิตศาสตร์ในการวิเคราะห์เพื่อแสดงให้เห็นว่าในระบบต่อลงดินทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าแผ่กระจายไหลผ่านแท่งอิเล็กโตรดลงสู่ดิน ผลการเกิดไอออไนเซชันของดินสามารถนำไปใช้อธิบายเหตุผล วิธีการ BFEM ที่นำเสนอนี้จะแสดงผลการจำลองรูปคลื่นกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าแผ่กระจายไหลผ่านแท่งอิเล็กโตรดเทียบกับเวลาโดยใช้โปรแกรม MATLAB เพื่อคำนึงถึงความปลอดภัยในการติดตั้งระบบต่อลงดินของสถานีไฟฟ้าย่อยแรงสูง และมีความเชื่อมั่นในความปลอดภัยของคนจากแรงดันสัมผัสและแรงดันช่วงก้าว

คำสำคัญ: แท่งอิเล็กโตรดต่อลงดิน ผลตอบสนองฟ้าผ่า ชั้นดิน 2 ชั้น แรงดันเกินทรานเชี้ยนต์

Abstract

In this study, transient responses of the grounding electrode installed in a 2-layer soil structure in time domain schemes were analyzed based on the boundary finite element method (BFEM). A new methodology to estimate lightning impulse responses was presented whereas related components, i.e. impulse-current dispersal of grounding electrode, soil resistivity, time-domain responses and lightning strike models in exponential time functions were taken into account. Mathematical formulas were applied to determine current and voltage distribution along the electrode while soil ionization phenomena could be used for further description. Time domain analysis of the grounding electrode impulse was carried out based on the BFEM. Through MATLAB, the simulations were performed to ensure a safe grounding system for power generation stations coupled with an awareness of step and touch potentials in which personal safety remains a primary concern

Keywords: Grounding Electrode, Lightning Responses, Two-layer Soil Structure, Transient Overvoltage