Badanie rozpływu długotrwałej składowej prądu piorunowego w instalacjach obiektu

• Autorzy: Ziemba R. , Masłowski G. , Karpiński L. , Wyderka S. , Karnas G. , Filik K. , Szczupak P.

Identyfikatory

DOI

10.7862/re.2015.13

Warianty tytułu

EN

Investigation of distribution of long duration component of lightning current in the structure instalations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań poligonowych oraz symulacyjnych, rozpływu składowej długotrwałej prądu piorunowego w urządzeniu piorunochronnym, kablowej linii zasilającej i instalacji elektrycznej budynku jednorodzinnego. Badania przeprowadzono w 2014 roku na poligonie badawczym Politechniki Rzeszowskiej w miejscowości Huta Poręby. Rozpływ prądu w poszczególnych elementach badanego obiektu mierzono i rejestrowano za pomocą wielotorowego elektrooptycznego układu pomiarowego. Dla weryfikacji wyników pomiarów, przeprowadzono badania symulacyjne rozpływu prądu udarowego w elementach obiektu zamodelowanego w programie ATP-EMTP. Parametry schematu zastępczego urządzenia piorunochronnego badanego obiektu, w tym poziomych i pionowych uziomów , wyznaczono na podstawie ich wymiarów geometrycznych oraz wartości rezystywności gruntu. Wyniki badań komputerowych wykazały dobrą zgodność z rejestracjami eksperymentalnymi. Różnice wynikają głównie z przyjętych założeń upraszczających w modelu układu i generatora.

EN

The first controlled experimental study of lightning continuous current distribution in the lightning protection system supplied with the electrical system was conducted in 2014 at the open site in Huta Poręby, Poland. The measurement results show that the surge current distribution depends on the individual grounding resistance, as well as, the length of the circuit. This relationship is clear in the case of large differences between the values of grounding resistance. For slight differences in these values, that is of the order of several percent, a stronger influence on the current distribution have a reactance of the lightning protection system. The obtained results were compared to those obtained during previous tests conducted in Florida and Huta Poręby regarding of the distribution of lightning return stroke currents. It turns out that the relationship of amplitudes of the currents in the individual parts of the lightning protection system with respect to the relationship between the grounding resistances are very similar. However, the continuous current components have the same shape in the different conductors of lightning protection system, differently than in the case of return stroke components. It means that the impact of frequency dependent grounding impedance on the shape of continuous current components is much smaller than in the case of much faster return stroke components. The effectiveness of lightning continuous current dissipation to the ground locally is a few percent larger than for return stroke currents. The obtained valuable measurements provide an incentive for further experimental and computational research in order to better know the most important conditions affecting the distribution of continuous current in the lightning protection system.

Słowa kluczowe

PL

urządzenie piorunochronne; prąd piorunowy; badania poligonowe; modelowanie komputerowe; symulacja komputerowa

EN

lightning protection system; surge current; measurement; simulation

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Elektrotechnika
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 34 [292], nr 2
• Strony: 157--170
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Ziemba R.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Elektrotechniki i Podstaw Informatyki, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów

autor

Masłowski G.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Elektrotechniki i Podstaw Informatyki, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów

autor

Karpiński L.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Elektrotechniki i Podstaw Informatyki, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów

autor

Wyderka S.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Energoelektroniki i Elektroenergetyki, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów

autor

Karnas G.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Elektrotechniki i Podstaw Informatyki, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów

autor

Filik K.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Elektrotechniki i Podstaw Informatyki, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów

autor

Szczupak P.

Bibliografia

• [1] Masłowski G.: Analiza i modelowanie wyładowań atmosferycznych na potrzeby ochrony przed przepięciami. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, seria: Rozprawy, Monografie, nr 208, Kraków, 2010
• [2] PN-EN 62305-1:2008 Ochrona odgromowa - Część 1: Zasady ogólne
• [3] Rakov V.A., Uman M.A., Lightnig, physics and effects. Cambridge University Press, 2003
• [4] Rakov V.A., Uman M.A., Fernandez M.I., Mata C.T., Rambo K.J., Stapleton M.V., and Sutil R.R., Direct Lightning Strikes to the Lightning Protection System of a Residential Building: Triggered-Lightning Experiments, IEEE Trans. on Pow. Del., 17 (2002), n.2, pp. 575–586
• [5] DeCarlo B. A., Rakov V. A., Jerauld J. E., Schnetzer G. H., Schoene J., Uman M. A., Rambo K. J., Kodali V., Jordan D. M., Maxwell G., Humeniuk S., Morgan M., Distribution of Currents in the Lightning Protective System of a Residential Building - Part I: Triggered-Lightning Experiments, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 23, n. 4, Oct. 2008 pp. 2439-2446
• [6] Maslowski G., Rakov V.A., Wyderka S., Bajorek J., DeCarlo B.A., Jerauld J., Schnetzer G.H., Schoene J., Uman M.A., Rambo K.J., Jordan D.M. and Krata W., Testing of Lightning Protective System of a Residential Structure: Comparison of Data Obtained in Rocket-Triggered Lightning and Current Surge Generator Experiments, High Voltage Engineering, China, 34 (2008), n. 12, pp. 2575-2582
• [7] Maslowski G., Wyderka S., Rakov V.A., DeCarlo B.A., Li L., Bajorek J., Ziemba R., Measurements and numerical modeling of currents in lightning protective system of a residential building. X International Symposium on Lightning Protection, Curitiba, Brazil, November 9-13, 2009, pp. 587-592.
• [8] Maslowski G., Wyderka S., Rakov V.A., DeCarlo B.A., Li L., Bajorek J., Ziemba R., Experimental investigation and numerical modeling of surge currents in lightning protective system of a residential building, Journal of Lightning Research, No. 4, 2012, pp. 18-26
• [9] Masłowski G., Wyderka S., Bajorek J., Ziemba R., Badanie efektywności urządzenia piorunochronnego niewielkiego obiektu budowlanego. Przegląd Elektrotechniczny, R. 86 nr 5/2010, ss. 229–232
• [10] Masłowski G., Wyderka S. Układ probierczo-pomiarowy do poligonowych badań narażeń piorunowych, Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review), R. 88, NR 5a, 2012, ss. 67-72
• [11] Buczek Ł., Wyderka S., Jaworski M., Światłowodowy system szerokopasmowej rejestracji sygnałów elektrycznych w środowisku wysokich napięć i silnych zaburzeń elektromagnetycznych, Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review), R. 88, NR 9a, 2012, ss. 171-174
• [12] Klaus Schon, "High Impulse Voltage and Current Measurement Techniques: Fundamentals - Measuring Instruments - Measuring Methods", Springer, 2013
• [13] Sunde, E. D., Earth Conduction Effects in the Transmission Systems, New York: Dover, 1968.
• [14] Juan A. Martinez Velasco (Ed.), Power System Transients. Parameter Determination, CRC Press, Boca Raton, London, New York, October 2009