The transient characteristics of grounding systems play a major role in the protection of power equipments, electronic circuits and info-communication facilities against surges which arise from lightning or ground faults. Electronic devices are very weak against lightning surges injected from grounding systems and can be damaged. The malfunction and damage of electronic circuits bring about bad operation performances, a lot of economical losses, and etc. Therefore, in order to obtain the effective protection measure of electronic devices from overvoltages and lightning surges, the analysis of the transient grounding impedances in essential. One of this work is to examine the transient behaviors of grounding impedances under steplike currents for various grounding systems. And the other of this work is to evaluate the transient behaviors of a grid with rods under impulse currents and to investigate the effect of grounding lead wire. Transient grounding impedances of a grid with rods under impulse current waves have been measured as a parameter of the length of the grounding leads. Z-t, Z-i and V-i curves of transient grounding impedance under impulse current waveforms have been measured and analyzed. It was found that the grounding impedance gives the inductive, resistive and capacitive aspects under steplike current. Transient grounding impedance characteristics were very different with shapes, geometries of ground electrodes. Also, they were dependent on the waveform and magnitude of impulse current.
This paper presents characteristics of frequency-dependent grounding impedance and transient grounding impedance for the carbon compound grounding electrode used in the installation of computerized electronic equipment and lightning protection system. The frequency-dependent grounding impedances were measured by applying sinusoidal currents in the frequency range from 100 [Hz] to 10[MHz], and the transient grounding impedances were examined by subjecting the impulse current with the front-time between 1~80[${\mu}s$]. As a result, the ground resistance of the carbon compound grounding electrode is less than that of another type grounding electrodes. The transient grounding impedance is relatively low and the conventional grounding impedance is rather lower than the ground resistance. The frequency-dependent grounding impedance of the carbon compound grounding electrode is capacitive and the grounding impedance is decreased with increasing the frequency of injected currents. Therefore in the case that the carbon compound grounding electrode is jointly used with large-scaled grounding electrodes, it is possible to reduce the high frequency grounding impedance of the integrated grounding electrode system.
For lightning currents, a grounding system shows the transient grounding impedance characteristics. A grounding system for protection against lightning should be evaluated by the transient grounding impedance, not it's ground resistance. The transient grounding impedance varies with the shape of ground electrode and earth characteristics as well as the waveform of lightning surge current. For the analysis and practical use of transient grounding impedance, the characteristics of transient grounding impedance should be analyzed theoretically and this paper suggests the theoretical analysis for the transient grounding impedance of counterpoise by using the distributed parameter circuit model. EMTP and Matlab are used to simulate the distributed parameter circuit model of counterpoise and the adequacy of the distributed parameter model of counterpoise is examined by comparing the simulated results with the measured results.
A ground electrode subjected to lightning surge current shows the transient impedance behaviors. The ground electrode for protection against lightning should be evaluated in view of the transient grounding impedance and conventional grounding impedance, not ground resistance. The transient impedance characteristics of ground electrodes are influenced by the shape of ground electrode and the soil characteristics, as well as the waveform of lightning surge current. In order to propose a simulation method of analyzing the transient impedance characteristics of the grounding system in practical use, this paper suggests a theoretical analysis method of distributed parameter circuit model to simulate the transient impedance characteristics of counterpoise subjected to lightning surge current. EMTP and Matlab programs were employed to compute the transient grounding impedances of three counterpoises with different lengths. As a consequence, the simulated results using the proposed distributed parameter circuit model are in good agreement with the measured results.
Grounding system insures a reference potential point for electric devices and also provides a low impedance path for fault currents or transient currents in the earth. The ground impedance as function of frequency is necessary for determining its performance since fault currents could contain a wide range of frequencies. In this paper, the grounding resistance, grounding impedance and transient grounding impedance are measured by using 3-point fall-of-potential method in order to analyse grounding characteristics of the copper and concrete rod grounding electrodes. An equivalent transfer function model of the ground impedance and transient grounding impedance are identified from the measured values by using ARMA method and evaluated by comparing the conventional grounding impedance.
This paper describes the experimental results of a transient impedance characteristics of grounding rods to a square pulse and standard lightning impulse current. The test were performed on single grounding rod($\phi$ 10mm, 1m) and triple-grounding rods( $\phi$ 10mm, 1m) of equilateral triangles with 5m spacing. For measurements of transient impedance, a pulse generator which can produce square wave of 30ns rise time and 20U Pulse duration was designed and fabricated. In the experiment, transient impedance of the grounding systems have been investigated from the recorded potential and current waveforms. The results showed that the value of the transient impedance is quite higher than the stationary resistance, and provide useful information for the value of a grounding system considered transient characteristics under a high frequency condition such as lightning stokes and ground-fault.
본 논문은 임펄스전류의 인가위치에 따른 심매설 봉상 접지전극의 과도접지임피던스와 규약접지임피던스 특성에 관하여 기술하였다. 과도접지임피던스는 심매설 접지전극의 길이 및 임펄스전류의 상승시간과 인가위치에 강하게 의존하며, 접지전극의 자체 인덕턴스는 짧은 시간 영역에서 점지시스템의 과도접지임피던스에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 심매설 봉상 접지전극의 자체 인덕턴스의 저감은 과도접지임피던스 특성의 개선에 결정적인 역할을 한다. 접지도선의 길이는 최대한 짧게 하여 접지전극의 상단에 접속하는 것이 효과적이다.
This paper presents the transient behaviors of grounding system impedance against lighting impulse currents. The dynamic characteristics of the deeply driven ground rod and grounding grid subjected to the impulse current with various rise time were investigated. It was found that the transient ground impedance strongly depends on the configuration and size of grounding electrodes and the shapes of impulse currents, and the inductance of grounding electrodes has a significant affect on the transient ground impedance of grounding system in the short time domain.
본 논문은 임펄스전류가 인가된 매설지선의 과도접지임피던스특성에 관한 것으로 길이가 10, 30, 50 [m]인 3개의 매설지선에 대하여 입 펄스전류의 인가점을 파라미터로 하여 과도접지임피던스와 규약접지임피던스를 측정하고 분석하였다. 임펄스전류의 상승시간에 대한 규약접지임피던스는 과도접지임피던스와 비슷한 경향이었다. 과도접지임피던스는 임 펄스전류의 인가위치에 영향을 크게 밭으며, 짧은 시간영역에서 과도접지임피던스는 매설지선의 길이에 매우 의존적이다. 임펄스전류가 인가된 10[m]의 매설지선은 용량성 특성이었으나 30[m]와 50[m]의 매설지선은 유도성 특성을 나타내었다. 접지도선은 매설지선의 중앙점에 접속하는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다.
접지시스템은 전기설비의 기준 전위점을 확보할뿐만 아니라 낮은 대지저항으로 고장전류나 과도 전류를 흐르게 한다. 접지임피던스는 주파수에 대한 함수로 고장이나 과도전류가 넓은 범위의 주파수 성분을 포함하기 때문에 접지성능을 평가하는데 중요한 역할을 한다. 본 논문에서는 스테인리스강판 접지전극의 접지특성을 파악하기 위하여 3점 전위강하법으로 접지저항, 접지임피던스와 과도접지임피던스를 측정하였다. 측정된 데이터를 이용하여 접지임피던스와 과도접지임피던스의 등가 전달함수 모델은 ARMA 기법으로 모델링 되었고, 규약접지임피던스로 비교하여 평가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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