اعتبار‌سنجی مدار معادل rlc الکترودهای زمین در ترکیب با مقاومت ویژه معادل خاک‌های دولایه و کاربرد آن در تحلیل‌ گذرای خطوط هوایی متصل به برقگیر در برخورد صاعقه

در این مقاله مدار‌های معادل تقریبی و دقیق برای الکترودهای زمین مدفون در خاک‌های دو لایه افقی ارائه می‌شود. در مدار معادل تقریبی، خاک دو لایه با مقاومت ویژه معادل تقریب زده شده سپس الکترود زمین با مدار معادل rlc جایگزین می‌شود در حالی‌که در روش دقیق، ابتدا امپدانس ورودی الکترود زمین در حوزه فرکانس با حل عددی معادلات ماکسول به‌دست می‌آید سپس با استفاده از روش تطبیق بردار امپدانس ورودی با توابع کسری در حوزه فرکانس جایگزین شده و نهایتا مدار معادل دقیق الکترود در حوزه زمان حاصل می‌شود. به‌منظور استخراج بازه اعتباری مدار معادل تقریبی در خاک‌های دو لایه، تحلیل‌گذرای خطوط انتقال متصل به برقگیر در مجاورت خاک دو لایه انجام می‌شود، به گونه‌ای که الکترود زمین با دو الگوی دقیق و تقریبی جایگزین می‌شود. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد، هنگامی که ضخامت لایه اول خاک کمتر از m 1 یا بیشتر از m 20 باشد الگوی rlc منجر به نتایج قابل قبولی می‌شود. ضمنا تحلیل حساسیت روی ضخامت لایه اول خاک دو لایه نسبت به خاک تک‌لایه انجام می‌شود. نتایج نشان می‌دهد هنگامی که ضخامت لایه اول خاک بالاتر از m 40 باشد، رفتار خاک دو لایه همانند تک لایه می‌باشد.

Validity of RLC Equivalent Circuit of Grounding Electrodes in Combination with Equivalent Resistivity in Twolayer Soils and Its Application in Transient Analysis of ArresterConnected Overhead Lines under Lightning Strike

In this paper, approximate and exact equivalent circuits for grounding electrodes buried in horizontally twolayered soils are introduced. In the approximate one,  twolayer soil is approximated with equivalent resistivity and then the grounding electrode is modelled with RLC equivalent circuit, while in the exact one, the input impedance of the grounding electrode is first computed in the frequency domain via numerical solution of Maxwell’s equations. Then the input impedance is replaced with rational functions and finally the equivalent circuit in time domain is achieved. In order to extract the validity range of the approximate circuit in twolayer soils, transient analysis of overhead line terminated to arrester in the presence of twolayer soils is carried out where the grounding electrodes are modelled with approximate and exact circuits. The simulation results show that when the thickness of the first layer is less than 1 meter or greater than 40 meter, the approximate circuit yields acceptable results. In addition, sensitivity analysis is carried out on the thickness of the first layer with respect to the singlelayer soil. The simulation results show that when the thickness is greater than 40 meter, the twolayer and singlelayer soils have the same behavior.