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研究生: 高明暉
Kao, Ming-Hui
論文名稱: 彎曲曲度對避雷針引下導線電感之影響
Effect of inductance with bending curvature on lightning grounding lead
指導教授: 陳建富
Chen, Jiann-Fih
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電機工程學系碩士在職專班
Department of Electrical Engineering (on the job class)
論文出版年: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 66
中文關鍵詞: 避雷針引下導線有限元素法COMSOL Multiphysics
外文關鍵詞: lightning rod grounding lead, Finite Element Method, COMSOL Multiphysics
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  • 避雷針是目前最普遍的直接雷擊的防護設備,而引下導線彎曲時,會使導線電感量增加,因此當雷擊電流通過時,彎曲導線的電壓會比直導線的電壓還大。當導線電壓超過導線的絕緣強度時,便會對附近導體發生閃絡,造成建築物的外牆、導線的管材破壞。本文以COMSOL Multiphysics軟體模擬避雷針引下導線不同的彎曲情形,比較所產生的電感差異,進而造成電壓加大的程度分析。
    本文參考內政部營建署建築技術規則:『引下導體施工時,其曲率半徑不得小於20cm』之規定,分別製作長度5公尺之100 mm2 PVC導線,8/20 μs雷擊波型,彎曲角度在90度時,半徑10 cm、20cm、30cm、50cm、70cm、100cm、的模型,模擬發現所有彎曲的導線模型電感和電壓數據,都比直線導線的值還高,也就是導線彎曲會加大導線電壓,而且導線彎曲半徑越小,導線電感和電壓越大。因此最理想的引下導線配線方式是不要彎曲,若是要彎曲的話,盡可能加大彎曲半徑。

    Lightning rod is the most common lightning protection equipment. If lightning grounding lead is bending, the inductance of the wire will increase. When the lightning current through the wire, the voltage drop of the bent wire is larger than that of the straight wire. If the voltage drop exceeds the dielectric strength of the wire, the flashover will be occurred. And, the outer walls of buildings and the covered wire duct will be destroyed too. In this thesis, the simulation result of lightning grounding lead on different bending situations is obtained with COMSOL Multiphysics .
    In this thesis, 100 mm2 PVC cable for the lightning rod grounding lead model, length of 5 meters, 40kA 8/20μs lightning wave are adopted. And, the direction of the current is downward, medium is radius 1000mm air. The inductance and voltage drop differences will be analyzed for bending angle of 90 degrees, radius of 10 cm, 20cm, 30cm, 50cm, 70cm, 100cm and straight wire model. Simulation results show that all bent wire inductance and voltage drop were bigger than that of the straight wire. And, the smaller the bending radius of the wire, the greater the inductance and voltage drop of the wire. So no any bending poocessis the best ideally lightning grounding lead install connected to ground rods downward. However, if the construction is necessary to bend the wire, as far as possible to increase the bending radius of the wire.

    中文摘要 I 英文摘要 II 誌謝 IX 目錄 X 表目錄 XIII 圖目錄 XIII 第一章 緒論 1 1.1研究背景 1 1.2研究動機與目的 2 1.3論文章節概要 6 第二章 雷擊過電壓和防雷對策概述 7 2.1 雷擊過電壓分類 7 2.1.1 直接雷擊 7 2.1.2 感應雷擊 8 2.1.3 逆閃絡 9 2.2 雷電對人體的傷害 10 2.3 目前防雷技術概述和法規彙整 12 2.3.1 直接雷擊防護 13 2.3.2 間接雷擊防護 17 2.3.3 定期系統保養維護 21 第三章 磁場和導線電感 22 3.1 磁場 22 3.2 電感 25 3.2.1 自感 25 3.2.2 互感 26 3.2.3 通電導線的電感 27 第四章 有限元素法介紹和模型建立 29 4.1 有限元素法基本概念 29 4.2 COMSOL MULTIPHYSICS多重物理耦合軟體 31 4.3 COMSOL MULTIPHYSICS模型建立 32 4.3.1 雷擊波型模型 32 4.3.2 引下導線模型 35 4.3.3 介質模型和網格的設定 37 4.3.4物理量設定 38 第五章 模擬分析和討論 40 5.1 直導線模型 40 5.2 導線電感和電壓模擬解析方法 42 5.3 空氣介質的設定 46 5.4 彎曲導線模型 52 第六章 結論與未來研究方向 63 6.1 結論 63 6.2 未來研究方向 63 參考文獻 65

    參考文獻
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    下載圖示 校內:2019-09-04公開
    校外:2019-09-04公開
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