Details

Целью данного исследования является изучение функциональности системы заземления, ее роли в защите электрооборудования и безопасности людей при ударах молнии. Мы использовали программное обеспечение COMSOL Multiphysics для моделирования ограничителя перенапряжения с простыми и электролитическими типами электродов. Для преодоления математических моделей мы использовали метод конечных элементов (FEM). Полученные результаты показали, что ограничители перенапряжения ограничивают напряжение до заданного значения. Электролитический электрод рассеивает большее значение импульсного тока на землю по сравнению с простым. Этот тип электрода более работоспособен и функционален в грунтах с высоким удельным сопротивлением. Мы повторили расчеты, изменив параметры окружающего грунта. При увеличении значений удельного сопротивления и диэлектрической проницаемости в импульсе тока наблюдается волновой эффект. Этот эффект отсутствует при малых значениях. Более того, при увеличении длины электрода индуктивный эффект увеличивается и вызывает колебания, которые приводят к перенапряжению. Соблюдение минимального расстояния между ограничителем и трансформатором, а также поддержание длины электрода на заданном значении помогает уменьшить этот эффект. Подводя итог, можно сказать, что эта работа помогает снизить риски, обеспечить безопасность и усовершенствовать системы молниезащиты.

The purpose of this research is to study the functionality of the grounding system, its role in protecting electrical equipment, and the safety of people under lightning impacts. We used COMSOL Multiphysics software to model the surge arrester with simple and electrolytic types of electrodes. To overcome the mathematical models, we used the finite element method (FEM). The obtained results showed that surge arresters limit the voltage to a predefined value. The electrolytic electrode dissipates a higher value of surge current to earth compared to the simple one. This type of electrode is more operational and functional in soils with high resistivity. We repeated the calculations by changing the parameters of the surrounding soil. When increasing the values of resistivity and permittivity, the wave effect is observed in the current pulse. This effect is absent for small values. Moreover, by increasing the length of the electrode, the inductive effect increases and causes oscillation that results in overvoltage. Keeping the minimum distance between the arrester and transformer, as well as keeping the electrode length to a specified value, helps reducing this effect. In summary this work helps mitigate risks, ensure safety, and advance lightning protection systems.