การวิเคราะห์พฤติกรรมของรากสายดินภายใต้กระแสอิมพัลส์ฟ้าผ่าด้วยวิธีอิมพิแดนซ์ต่อหน่วยความยาว

Abstract

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้เป็นรายงานการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับพฤติกรรมของรากสายดินภายใต้กระแสอิมพัลส์ฟ้าผ่าที่แตกต่างจากพฤติกรรมด้านความถี่ต่ำ เมื่อระบบรากสายดินมีคุณสมบัติ ทรานเชียนต์ที่ไม่ดี จะทำให้เกิดแรงดันสูงตรงจุดต่อลงดินและแรงดันช่วงก้าวที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตและอุปกรณ์ในระหว่างที่มีกระแสฟ้าผ่าไหลผ่านรากสายดิน การวิเคราะห์พฤติกรรม ทรานเชียนต์ของรากสายดินพื้นฐานจะใช้แบบจำลองทฤษฎีสายส่งปรับปรุงที่อาศัยการแก้สมการ Telegrapher ด้วยเทคนิค FDTD ผลการจำลองได้ผ่านการยืนยันด้วยผลการทดลอง กระแสอิมพัลส์ที่ใช้ในการจำลองจะอ้างอิงตามมาตรฐาน IEC ซึ่งประกอบด้วยกระแสฟ้าผ่าแรก 10/350 micro]s และกระแสฟ้าผ่าตาม 0.25/100 micro]s เมื่อความยาวของตัวนำเพิ่มขึ้นแรงดันไฟฟ้าตรงจุดปล่อยกระแสของรากสายดินจะมีค่าลดลงและมีแนวโน้มอิ่มตัวเมื่อความยาวถึงค่าๆหนึ่งที่เรียกว่าความยาวประสิทธิผลสำหรับรากสายดินเดี่ยวหรือขนาดประสิทธิผลสำหรับกราวด์กริด โดยค่าดังกล่าวจะลดลงตามค่าความต้านทานดินและเวลาหน้าคลื่นของกระแสอิมพัลส์ รากสายดินแท่งแนวดิ่งมีความสามารถกระจายกระแสดีกว่ารากสายดินแนวนอนตามผลการศึกษาที่ได้ในวิทยานิพนธ์นี้ การศึกษาถึงปัจจัยที่มีผลต่อแรงดันช่วงก้าวด้วยชุดการทดลองย่อส่วน รากสายดินทดสอบจะถูกติดตั้งอยู่ในสารละลายน้ำเกลือที่ง่ายต่อการปรับค่าความต้านทานและการวัดค่าแรงดันช่วงก้าวรอบรากสายดิน เนื่องจากรากสายดินแต่ละประเภทมีค่าอิมพัลส์อิมพิแดนซ์ต่างกัน การวิเคราะห์ผลการทดลองจึงใช้ค่าแรงดันนอมัลไลซ์กระแส (V/I) แรงดันช่วงก้าวจะมีค่าลดลงตามการเพิ่มขึ้นของความยาวรากสายดินแท่งแนวดิ่ง อย่างไรก็ตามการลดลงของแรงดันมีแนวโน้มอิ่มตัวเนื่องจากความยาวประสิทธิผล ลักษณะของรากสายดินก็มีผลต่อแรงดันช่วงก้าว รากสายดินที่มีจำนวนกิ่งตัวนำมากหรือมีจำนวนรากสายดินแท่งแนวดิ่งมากก็จะช่วยลดค่าแรงดันช่วงก้าวลง ส่วนรากสายดินที่เป็นกราวด์กริดจะให้ค่าแรงดันช่วงก้าวภายในพื้นที่ของกราวด์กริดต่ำกว่าพื้นที่ภายนอกกราวด์กริด