Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2019 - zeszyt 5

Improving Efficiency of Full-Wave Electromagnetic Analysis of Grounding Systems Within Homogeneous Earth

Poprawa efektywności analizy elektromagnetycznej układów uziemienia w jednorodnym środowisku ziemi

10.15199/48.2019.05.03

nr katalogowy: 119924
10.15199/48.2019.05.03

Streszczenie

Efficient approach for full-wave modelling of grounding systems is provided. First the electric field integral equations are cast in form that is more suitable for grounding analysis and have improved convergence. Then numerical evaluation of the Sommerfeld integrals is substituted by bivariate cubic interpolation procedure of the solutions from pre-computed interpolation grid. This procedure provides substantial improvement of efficiency of the full-wave electromagnetic analysis of grounding systems, while introducing a negligible error in the results.

Abstract

W artykule opisano efektywne podejście do modelowania systemów uziemiających. W pierwszej części podano równania różniczkowe opisujące pole elektryczne w formie, która jest bardziej odpowiednia dla analizy uziemienia i pozwala na uzyskanie lepszej zbieżności z wynikami eksperymentu. Następnie obliczenia numeryczne całek Sommerfelda zastąpiono dwuzmienną interpolacją sześcienną rozwiązań z wcześniej obliczonej siatki interpolacyjnej. Ta procedura zapewnia znaczną poprawę wydajności pełnej elektromagnetycznej analizy układów uziemienia, jednocześnie wprowadzając nieznaczny błąd w wynikach.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Grcev L., Modeling of grounding electrodes under lightning current, IEEE Trans. Electromagn. Compat., 51 (2009), No. 3, 559-571.
[2] Grcev L., Deursen A.P.J. and Waes J.B.M., Lightning current distribution to ground at a power line tower carrying a radio base station, IEEE Trans. Electromagn. Compat., 47 (2005), No. 1, 160-170.
[3] Otero A.F., Cidras J. and Alamo J.L., Frequency-dependent grounding grid calculation by means of a conventional nodal analysis technology, IEEE Trans. Power Del., 14 (1999), No. 3, 873-877.
[4] Yutthagowith P., Ametani A., Nagaoka N. and Baba Y., Application of the partial element equivalent circuit method to analysis of transient potential rises in grounding systems. IEEE Trans. Electromagn. Compat., 53 (2011), No. 3, 726-736.
[5] Sunde E. D., Earth conduction effects in transmission systems, 2nd ed., (1968), New York: Dover.
[6] Grcev L. and Dawalibi F., An electromagnetic model for transients in grounding systems, IEEE Trans. Power Del., 5 (1990), No. 2, 1773-1781.
[7] Harrington R. F., Matrix methods for field problems, Proc. of IEEE, 55 (1967), No. 2, 136-149.
[8] Grcev L. and Grceva S., Comparison between exact and quasistatic methods for HF analysis of horizontal buried wires, IEEE Trans. Electromagn. Compat., 51 (2009), No. 4, 1051-1054.
[9] Arnautovski-Toseva V. and Grcev L., On the image model of a buried horizontal wire, IEEE Trans. Electromagn. Compat., 58 (2016), No. 1, 278-286.
[10] Bannister P., Applications of complex image theory, Radio Science, 21 (1986), No. 4, 605-616.
[11] Chow Y.L., Yang J.J. and Srivastava K.D., Complex images of a ground electrode in layered soils, Journal of Applied Physics, 71 (1992), No. 2, 569-574.
[12] Grcev L., Rachidi F. and Rakov V.A., Comparison of electromagnetic models of lightning return strokes using current and voltage sources. Paper presented at 12th International Conference on Atmospheric Electricity, ICAE'03, (2003) Versailles, France.
[13] Michalski K.A., The mixed-potential electric field integral equation for objects in layered media. Archiv fur Elektronik und Übertragungstechnik, 39 (1985), 317-322.
[14] Vandenbosch G.A.E. and Capelle A.R., Mixed-potential integral expression formulation of the electric field in a stratified dielectric medium-application to the case of a probe current source. IEEE Trans. Antennas Propagat., 40 (1992), No. 7, 806-817.
[15] Banos A., Dipole radiation in the presence of a conducting half- Space, (1966), Oxford: Pergamon Press.
[16] Michalski K.A. and Zheng D., Electromagnetic scattering and radiation by surfaces of arbitrary shape in layered media, Part I: Theory. IEEE Trans. Antennas Propagat., 38 (1990), No. 3, 335-344.
[17] Burke G.J. and Miller E.K., Modeling antennas near to and penetrating a lossy interface. IEEE Trans. Antennas Propagat., 32 (1984), No. 10, 1040-1049.
[18] Brittingham J.N., Miller E.K. and Okada J.T., A bivariate interpolation approach of efficiently and accurately modeling of antennas near a half space. Electronics Letters, 13 (1977), No. 23, 690-691.
[19] Burke G.J., Numerical Electromagnetic Code - NEC4, UCRLMA- 109338., (1992).
[20] Lytle R.J. and Lager D.L., Numerical evaluation of Sommerfeld integrals, UCRL-51688, (1974), Lawrence Livermore National Laboratory, CA.
[21] Bunger R. and Arndt F., Efficient MPIE approach for the analysis of threedimensional microstrip structures in layered media, IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques, 45 (1997), No. 8, 1141-1153.
[22] Poggio A., Bevensee R. and Miller E.K., Evaluation of some thin wire computer programs. IEEE Antennas Propag. Symp., 12 (1974), 181-184.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 119924 "Improving Efficiency of F..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2019-5 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2019-5

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma