Analysis of Lightning Energy Distribution in S-Domain

Abstract

The trend towards renewable energy sources has increased as fossil fuels are harmful for environment and have started to run out and therefore the idea of using a lightning current, which is a major source of energy, has begun to be popular. The direct use of lightning energy has not been possible until now, but there are many ideas about the indirect use of this high energy. A method that is proposed for the use of lightning current indirectly is to use the induced voltage around the strike location. As the lightning current generates an energy at the point it drops, there is also a voltage that this current induces in the conductors around it by coupling. In this study, a new method was developed for analyzing the voltage that is induced by a lightning strike on a conductive rod and the energy distribution was simulated by the MATLAB simulation program. Initially, common impedance of two conductors is calculated and the distance between these conductors and the length of the conductors are taken at four different values to simulate the induced voltage. According to these simulation results, it is seen that the induced voltage value is inversely proportional to the distance between the conductors. Furthermore, as a result of the simulation, the induced voltage increases directly proportional to the height of the second conductor.

Özet

Fosil yakıtlarının çevreye verdiği zarar ve tükenmeye yüz tutmasıyla yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelimartmış ve dolayısıyla büyük bir enerji kaynağı olan yıldırım akımının kullanılması fikri de rağbet görmeyebaşlamıştır. Yıldırım enerjisinin direk olarak kullanılması şimdiye kadar mümkün olmamış fakat dolaylı olarakkullanımıyla ilgili çok sayıda fikir yürütülmüştür. Yıldırım akımının dolaylı olarak kullanımıyla ilgili olarak ilerisürülen yöntemlerden biri de indüklenmeyle yıldırımın düştüğü noktanın çevresinde oluşan geriliminkullanılmasıdır. Yıldırım akımı düştüğü noktada bir enerji ürettiğinden, bu akımın kuplaj yoluyla çevresindekiiletkenlerde indüklediği bir voltaj vardır. Bu çalışmada bir iletkene yıldırım düşmesiyle yakınındaki yere dik duranbaşka bir iletkende indüklediği gerilimin analizi için yeni bir yöntem geliştirilmiş ve MATLAB programıyardımıyla enerji dağılımının benzetimi yapılmıştır. Öncelikle iki iletkenin ortak empedans hesabı yapılmış vedaha sonra bu iletkenlerin arasındaki uzaklık ve iletkenlerin boyu üç farklı değerde alınarak indüklenen geriliminbenzetimi yapılmıştır. Bu benzetim sonuçlarına göre iletkenlerin birbirine olan mesafesi ile ters orantılı olarakindüklenen gerilim değerinin değiştiği görülmüştür. Ayrıca ikinci iletkenin yüksekliği ile doğru orantılı olarakindüklenen gerilimin arttığı benzetim sonucunda görülmüştür.