I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   20 ,   N o .   2 N o v e m b e r   20 20 ,   pp.   569 ~ 574   IS S N :   25 0 2 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 20 .i 2 . pp 569 - 574             569       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   E f f e c t o f   l i g h t n i n g   i m p u l se  f r o n t   t i m e   o n   su b st a t i o n   g r o u n d i n g   sy st e m   p e r f o r m a n c e       M u h amm ad   A d n an 1 ,   Zu l k u r n ai n   A b d u l - M a l e k 2 N u r   S ya z w an i   M o h d   D i n 3   M u h amm ad   I r fan   Jam b ak 4 ,   Za i n u d d i n   N aw aw i 5 ,   M u h a m m ad   A b u   B a k ar   S i d i k 6   1 , 2 , 3 I ns t i t u t e   o f   H i g V o l t a g e   a n H i g C u r r e nt ,   S c ho o l   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,     F a c ul t y   o f   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a   4 , 5 , 6 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   F a c ul t y   o f   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t a s   S r i w i j a y a ,   I ndo ne s i a         A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   M a y   7 ,   2 020   R e v i s e J un   20 ,   2020   A c c e pt e J ul   8 ,   2020       T he   r o l e   o f   t he   g r o undi ng   s y s t e m   i t he   s a f e t y   o f   t he   po w e r   s y s t e m     a nd  pr o t e c t i o o f   pe r s o nne l   i s   o bv i o us   dur i ng   a une xpe c t e s h o r t   c i r c ui t     o r   l i g ht ni ng   di s c ha r g e   a t   t he   s ub s t a t i o n.   T he   a i m   o f   t hi s   w o r i s   t o   a na l y z e   t he   e f f e c t s   o f   s e v e r a l   pa r a m e t e r s :   l i g ht n i ng   i m pu l s e   f r o nt   t i m e ,   s o i l   r e s i s t i v i t y   a nd  t y pe s   o f   g r i m a t e r i a l s   o t he   g r o und i ng   s y s t e m   o f   t he   S ubs t a t i o n.     T he   g r o und  po t e nt i a l   r i s e   ( G P R ) ,   t o uc v o l t a g e   a nd  s t e v o l t a g e   o f   a   50  m   60  m   g r o undi ng   g r i bur i e a t   a   de p t o f   0. m   w e r e   c o m put e us i ng   C D E G S   w he i n j e c t e by   i m pul s e   w i t h   di f f e r e n t   f r o nt   t i m e s .   R e s u l t s   s ho w   t ha t   t he   s ho r t e r   t he   f r o n t   t i m e   o f   l i g ht ni ng   i m p ul s e   w a v e f o r m ,   t he   h i g he r     t he   v a l ue   o f   G P R ,   t o uc v o l t a g e   a nd  s t e v o l t a g e .   M e a nw h i l e ,   w he n     t he   v a l u e   o f   s o i l   r e s i s t i v i t y   i s   i nc r e a s e d,   t he   v a l u e   o f   G P R ,   t o uc vo l t a g e     a nd  s t e v o l t a g e   i s   a l s o   i nc r e a s e d .   L a s t l y ,   di f f e r e nt   t y pe s   o f   g r i c o nduc t o r   m a t e r i a l s   g i v e   di f f e r e nt   v a l u e s   o f   G P R ,   t o uc v o l t a g e   a nd  s t e v o l t a g e .   H o w e v e r ,   i t   c a be   s a i t ha t   t he   d i f f e r e nc e s   a r e   t o o   s m a l l   t o   be   o f   a n y   s i g ni f i c a nc e .   Ke y w or d s :   G r o u n di n g   g ri d   G r o u n po t e n t i a l   ri s e     T o uc h   v o l t a ge   S t e v o l t a ge     F r o nt   t i m e   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   Z ul ku rn a i n   A b dul - M a l e k ,   In s t i t ut e   o f   H i gh   V o l t a ge   a nd  H i g Cu rr e n t ,     U n i v e r s i t i   T e kn o l o gi   M a l a y s i a ,   81310  J o h o r   B a hru,   M a l a y s i a .   E m a i l :   z u l ku rna i n@ u t m . m y       1.   I N TR O D U C TI O N     T h e   r o l e   of   a   pr o pe r   g r o undi n s y s t e m   of  t h e   s ub s t a t i o n   i s   v e r y   v i t a l .   T h e   r o l e   of   t h e   gr o u n d i n s y s t e m   c o m e s   i n t o   pl a y   fo r   t h e   p r o t e c t i o n   o f   p ow e r   gri e q ui pm e n t ’s   a n pe r s o nn e l   s a f e t y ,   D ur i ng  n o rm a l   a n i n   a n   u n e xpe c t e l i g h t ni n i nt e rr upt i o n   o n   s ub s t a t i o n.   L i ght ni n i m pul s e   o n   t h e   s ub s t a t i o n   c a n   b e   c l a s s i f i e i n t o   l i g ht ni n i m pu l s e   c urr e nt   w a v e fo r m   a n l i ght n i ng  i m pul s e   v o l t a ge   w a v e fo r m .   T w t y pe s     of   l i g h t ni n i m pul s e   c u rr e nt   w a v e fo r m s   w hi c a r e   d i r e c t   l i g h t ni n g   c urr e nt   a n i n di r e c t   l i g ht n i ng    c urr e n t   w a v e fo r m .   t h e   l e v e l   of   v o l t a ge s   s h o ul b e   m a de   m i ni m u m   a s   po s s i b l e   t o   e n s ur e   t h e   r e l i a b i l i t y   a n s a f e t y   of   t h e   s ub s t a t i o n.   W h e n   de s i g n i n t h e   g r o un d i n s y s t e m   of   a   s ubs t a t i o n ,   G r o un po t e n t i a l   ri s e   (G P R ),   t o uc h   vo l t a ge ,   a n s t e v o l t a ge   a r e   c o n s i de r e a s   a n   i m po r t a nt   p a r a m e t e r   t o   b e   ob s e r v e a n a n a l y z e d.   A   go o de s i gn   s h o ul m a i nt a i n   t h e   v a l ue   of   t o uc h   vo l t a ge   a nd  s t e vo l t a ge   unde r   t h e   s a f e t y   l i m i t s .   I n   a dd i t i o n ,   t h e   g r o un d i n g   s y s t e m   de s i gn   s h o ul ha v e   a   v e r y   l ow   gr o un d   r e s i s t a n c e   w i t h   a   t o l e ra n c e   of   t o uc h   v o l t a ge   a n s t e v o l t a ge   l i m i t s   [1 ].   A   hi g h e r   t ha n   e xpe c t e po t e n t i a l   r i s e   c a n   c a us e   ha r m   t o   t h e   s a f e t y   of   a   pe r s o n   n e a r by   a n a l s o   t t h e   e qui p m e nt   o f   t h e   s ub s t a t i o n.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 N o .   2 N o v e m be r   20 20  :     56 9   -   574   570   P r e v i o us   s t udi e s   h a v e   pr o v e n   t ha t   t h e   t r a n s i e nt   c ha r a c t e r i s t i c s   of   a   gr o un d i n g ri w e r e   f a r   m o r e   di f fe r e nt   t ha n   t h o s e   a t   po w e r   f r e que n c y   b e c a us e   of   a s s o c i a t e i n duc t a n c e   a n s o i l   i o ni z a t i o n   u n de r   hi g h -   f r e que n c y   t r a n s i e nt s   [2 - 7] .   O f t e n ,   t h e   s ha pe   o t h e   l i g ht n i ng  i m pu l s e   c a n   a f f e c t   t h e   r e s ul t a nt   v o l t a ge   pr o f i l e s ,   na m e l y ,   t h e   t o uc po t e nt i a l ,   t h e   s t e po t e n t i a l   a nd  t h e   G P R   o f   t h e   g r o u n di ng  s y s t e m .   L i a e t   a l .   [4]   s t ud i e t h e   e ffe c t s   of   s e ve r a l   p a r a m e t e r s   o n   t h e   g r o und  i m pe da n c e ,   b a s e o n   t w o   l i gh t ni n i m p ul s e   c urr e n t   s ha pe s ,   na m e l y   2. 6/ 50µ s   a n 8/ 20µ s   c urr e nt s .   S e v e r a l   a ut h o r s   [2,   4 ,   7,   8]  ha v e   r e po r t e t h e   i n f l ue n c e   o t h e   l i g h t ni n g   i m pu l s e   po i n t s   o f   i n j e c t i o n   (s uc h   a s   a t   t h e   g r i c o rn e r   a n c e n t e r   po i nt s o n   t h e   g r o un di n g ri pe r f o r m a n c e .   T i a n   e t   a l .   [2]  c a rr i e o ut   a   s t udy   o n   t h e   l i g ht ni n t ra n s i e n t   c h a ra c t e ri s t i c s   o a   500kV   s ub s t a t i o n   g r o u n di n g   gri m e a n w hi l e   L i a e t   a l .   [4 f o c us   t h e i s t udy   o n   t h e   110kV   s ub s t a t i o n .   D e s pi t e   t h e   a b ov e   s t udi e s ,   t h e   e ffe c t s   of   o t h e r   i n j e c t i o n   po i nt s   of   t h e   gri a t   a   t ra n s m i s s i o n   v o l t a ge   l e v e l   t y pi c a l   i n   M a l a y s i a ,   na m e l y   275  kV ,   o n   t h e   t r a n s i e n t   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   gri i s   de s i r e t o   b e   kn o w n .   F urt h e e xa m i na t i o n   n e e ds   t o   b e   do n e   t o   s t udy   t h e   e f f e c t s   of   s o i l   r e s i s t i v i t y   a n g r o un d i n g   g r i d   m a t e r i a l s .     A   b e t t e r   u n de r s t a ndi n o f   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   g r o un d i n s y s t e m   de s i gn   u nde t h e   l i g h t ni n i m pul s e   c urr e n t   c a n   h e l i n   a   b e t t e r   de s i g o f   a   g r o u n di ng  s y s t e m .       2.   R ES EA R C H   M ET H O D   T h e   e f f e c t s   o f   g ri d   s i z e s   o t h e   g ri d   pe r f o rm a nc e   i t e rm s   o f   g ri d   po t e nt i a l   ri s e s   w e r e   w e l l   s t u d i e d     [9 - 2 1 ] .   I t hi s   w o rk ,   a   c o n s t a nt   g ri s i z e   w a s   c h o s e n   (5   m   s p a c i ng) .   T h e   g r o u nd i ng  g ri m o de l   w a s   m o de l l e u s i ng   H I F R E Q   m o d u l e   of   t he   C D E G S   s o f t w a re .   T he   g ro u nd i ng   g r i d   w a s   d e s i g ne d   w i t h   a   t o t a l   a re a   of   50   m   × 5 0   m ,   a t   a   de p t h   o f   0 . m ,   a nd  us i ng  c o nduc t o r s   w i t h   a   ra d i us   o f   0 . m m .   T he   i nt e c o nduc t o r   d i s t a nc e   i s   5 . 0 m .     T h e   s o i l   r e s i s t i v i t y   w a s   f i xe d   a t   10 0   . m .   F i gu re   1   s h o w s   t he   m o de l l e d   g r o u nd i ng   u s e d   i t he   s i m ul a t i o w o r k .           F i gu r e   1 .   G r o u n di ng  g ri d   m o de l       T h e   i n p ut   w a v e fo r m s   w e r e   t h e n   de s i g n e d.   T h e   l i g ht n i ng  i m pul s e   vo l t a ge   f r o n t   t i m e   w a v e fo r m   w a s   v a r i e t o   a na l y z e   t h e   e ff e c t s   of   f r o n t   t i m e   w a ve f o r m   o n   t he   gr o un di ng  g r i m o de l .   A   do ub l e   e xp o n e nt i a l   l i g ht n i ng  t y pe   s i gna l   w i t t h e   a m pl i t ude   m a i n t a i n e c o n s t a n t   a t   30   kA   w a s   us e d.   T hr e e   i m pul s e   s h a pe s   de f i n e by   t h e   f r o n t   t i m e   w e r e   s i m ul a t e d .   T h e s e   a r e   1 . 2/ 5 μ s ,   5 / 50  μ s ,   a n 10 / 50  μ s   w a ve f o r m s .     S i n c e   CD E G S   i s   a   f r e que n c y - b a s e s of t w a r e ,   t h e   f a s t   F o uri e r   t ra n s f o r m   (F F T )   m o dul e   w a s   us e t o   c o n ve r t   t h e   t i m e   do m a i n   w a v e fo r m   i nt o   i t s   e qui v a l e nt   f r e que n c y   d om a i n   c o m po n e n t s .   F i gu r e s   t o   s h o w   t h e   t hr e e   i n put   w a v e fo r m s   us e i t h e   s i m ul a t i o n s .           F i gu r e   2 .   30   kA   pe a k ,   1 . 2 / 50   µ s   l i g ht n i n g   c u rr e n t       F i gu r e   3 .   30   kA   pe a k ,   5 / 50   µ s   l i g ht n i ng  c u rr e n t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       E f f e c t s   o f   l i g ht n i ng   i m pu l s e   f r on t   t i m e   on   s ubs t a t i o gr ou ndi ng  s y s t e m   ( Nur   S y az w ani   Mohd   D i n a )   571       F i gu r e  4 .   30 kA   p e a k , 10/ 50 µ s l i gh t n i ng  c u r r e n t       3.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S   T h e   e ffe c t s   of   t h r e e   di f fe r e nt   pa ra m e t e r s   w h i c h   a r e   T h e   l i g h t ni n c u rr e n t   f r o nt   t i m e ,   t h e   s o i l   r e s i s t i v i t y   a n t h e   t y pe   of  gr i c o n duc t o r   o n   t h e   G P R ,   t o uc h   vo l t a ge   a n s t e vo l t a ge   w e r e   i n v e s t i ga t e us i n t h e   f r e que n c y   d o m a i n   H IF R E Q   m o dul e .   T h e   m o dul e   a ut o m a t i c a l l y   c o m put e s   t h e   f r e que n c y   r e s po n s e   of   a l l   e qui v a l e n t   f r e que n c y   c o m po n e n t s   o f   t h e   l i g h t ni n c urr e nt   o b t a i n e us i n t h e   F F T   m o dul e .   T h e   r e s po n s e   i n   t i m e   do m a i w a s   t h e o b t a i n e us i n g   t h e   i n v e r s e   f a s t   F o ur i e r   t ra n s f o r m   (IF F T )   m o dul e .   S e v e r a l   o b s e r v a t i o n   po i n t s   w e r e   m a de   i n c l u di n g   a t   t h e   m i d dl e   po i n t   o f   t h e   g r o und i n g r i d .     3. 1 .   Effe c ts   o l i gh tn i n g   i m p u l s e   fr o n ti m e   T h e   c h o s e n   i n j e c t i o n   a n o b s e r v a t i o n   po i nt s   a r e   b o t h   i n   t h e   m i dd l e   of   t h e   g r o un d i n g ri d.   A   30  kA ,   1. 2/ 50  s   c urr e nt   w a s   i n j e c t e a t   t h e   c e n t ra l   l o c a t i o n   a n t h e   s o i l   r e s i s t i v i t y   w a s   f i xe a t   100  . m .   A   c o ppe r   t y p e   c o n duc t o r   w a s   us e d.   T h e   e f fe c t s   of   t h e   c u rr e n t   f r o n t   t i m e   o n   t h e   m a xi m u m   G P R ,   t o uc v o l t a ge   a n s t e vo l t a ge   a t   t h a t   po i n t   w e r e   a n a l y z e d.   F i gur e   t o   s h o w s   t h e   e ffe c t s   of   t h e   c urr e n t   f r o n t   t i m e   o n   t h e   m a xi m um   G P R ,   t o uc h   v o l t a ge   a n d   s t e v o l t a ge .           F i gu r e   5 .   V a r i a t i o n   o f   M a xi m u m   G P R   w i t h     f r o n t   t i m e       F i gu r e   6 .   V a r i a t i o n   o f   m a xi m um   t o uc v o l t a ge   w i t h   f r o n t   t i m e           F i gu r e   7 .   V a r i a t i o n   o f   m a xi m um   s t e v o l t a ge   w i t t h e   f r o nt   t i m e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 N o .   2 N o v e m be r   20 20  :     56 9   -   574   572   T h e   r e s ul t s   s h o w   t h a t   a   f a s t e r   c u rr e n t   f r o n t   c a us e s   t h e   po t e n t i a l   r i s e   t o   b e   h i g h e r   t ha n   t h e   s l o w e r   f r o n t s .   If   t h e   g r o u n d i n g ri d   w a s   de s i g n e us i n g   A 50  H z   f r e que n c y ,   t h e   e xpe c t e po t e n t i a l   ri s e s   w o ul b e   m uc s m a l l e r.   If   t h e   de s i g di t a ke   c o n s i de r a t i o n   o f   t h e   t r a n s i e nt   e f fe c t s ,   t h e   c h o i c e   of   f r o n t   t i m e   pl a y s     a n   i m po rt a nt   r o l e .   I t   i s   n o t   u nus ua l   f o r   l i g h t ni n c u rr e n t   f r o n t   t i m e   t o   b e   a s   f a s t   a s   s ,   a n h e n c e   c o n s i de r a t i o n   o f   t h i s   f a s t   f r o nt   t ra n s i e n t   s h o ul b e   c o n s i de r e d   w h e de s i g ni n g   a   g r o undi n g   g r i d.     3. 2 .   Th e   e ffe c ts   o s o i l   r e s i s ti v i ty   T h e   m a x i m u m   G P R ,   t o uc h   vo l t a ge   a n s t e v o l t a ge   o n   t h e   gr o u n di ng  g r i m o de l   w e r e   a na l y z e b y   v a r y i n t h e   v a l ue   of   t h e   s o i l   r e s i s t i v i t y   f r o m   100  . m   t o   300  . m .   A   30  kA ,   1. 2/ 50  s   c urr e nt   w a s   us e d.     Bo t h   t h e   i n j e c t i o n   po i nt   a nd  t h e   o b s e r v a t i o n   po i n t   a r e   a t   t h e   c e n t r e   o f   t h e   g r i d.   T h e   o b s e r v e r e s ul t s   a r e   s h o w n   i F i g u r e s   t o   10.           F i gu r e   8 .   V a r i a t i o n   o f   m a xi m um   G P R   w i t s o i l   r e s i s t i v i t y       F i gu r e   9 .   V a r i a t i o n   o f   m a xi m um   t o uc v o l t a ge   w i t h   s o i l   r e s i s t i v i t y             F i gu r e   10 .   V a r i a t i o o f   m a xi m u m   s t e p   v o l t a ge   w i t s o i l   r e s i s t i v i t y       It   c a b e   c l e a r l y   s e e n   t h a t   G P R ,   t o uc h   a n d   s t e v o l t a ge s   i n c r e a s e   a s   t h e   s o i l   r e s i s t i v i t y   i n c r e a s e s .   T h i s   i s   s o m e w h a t   e xpe c t e s i n c e   t h e   po t e n t i a l   r i s e   i s   pr o po r t i o na l   t o   t h e   e qui v a l e nt   r e s i s t a n c e   of  t h e   g r i d   w h i c h   i s   di r e c t l y   r e l a t e t o   t h e   s o i l   r e s i s t i v i t y .   In   o t h e r   w o r ds ,   t h e r e   i s   a   ri s t o   t h e   pe r s o nn e l   s a f e t y   i f   t h e   s o i l   i s   h a v i n g   i t s   r e s i s t i v i t y   r i s e s   t o   v a l ue s   hi g h e r   t h a t h e   i ni t i a l   v a l ue   us e i t h e   g r o u n d i n g   g r i d   de s i g n.     3. 3 .   Th e   e ffe c ts   o f   g r i d   c o n d u c to r   m ate r i a l   T hr e e   di f f e r e n t   t y pe s   of   gr i c o n duc t o m a t e ri a l s   w e r e   s i m ul a t e d.   T h e s e   m a t e r i a l s   i n c l u de s   P ur e   Co ppe r ,   pu r e   Ir o n   a n S t e e l   R a i l   w i t h   t h e   r e s i s t i v i t y   of   Ω . m ,   1. 64  Ω . m ,   a n 5. Ω . m ,   r e s pe c t i v e l y .     T h e s e   gi ve   a   c o r r e s po n di ng  r e l a t i v e   c o n duc t i v i t y   fo r   pur e   c o ppe r ,   pu r e   i r o n   a n s t e e l   r a i l   a s   100  %,   17  % ,     a n 15  %,   r e s pe c t i v e l y .   A   c o n s t a n t   s o i l   r e s i s t i v i t y   v a l ue   o 100  Ω . m   w a s   m a i nt a i n e duri n t h e   s i m u l a t i o w h i l e   t h e   30  kA   pe a k,   1. 2 / 50  µ s   t y pe   of   l i ght n i ng  i m pul s e   c urr e n t   w a s   us e d.   T h e   o b s e r v a t i o n   po i n t   w a s   a t   t h e   c e n t e r   o f   t h e   gr o un d i n g r i d .   F i gu r e s   11  t o   13  s h ow s   t h e   v a r i a t i o n   o G P R ,   m a xi m um   t o uc h   v o l t a ge   a nd  m a x i m u m   s t e v o l t a ge   w i t r e s pe c t   t o   t h e   g ri n d   c o n duc t o m a t e r i a l s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       E f f e c t s   o f   l i g ht n i ng   i m pu l s e   f r on t   t i m e   on   s ubs t a t i o gr ou ndi ng  s y s t e m   ( Nur   S y az w ani   Mohd   D i n a )   573       F i gu r e   11 .   V a r i a t i o o f   m a xi m u m   G P R   w i t h   g r i d   c o n duc t o r   m a t e ri a l       F i gu r e   12 .   V a r i a t i o o f   m a xi m u m   t o uc h   v o l t a ge   w i t gri c o n d uc t o r   m a t e r i a l             F i gu r e   13 .   V a r i a t i o o f   m a xi m u m   s t e p   v o l t a ge   w i t g ri d   c o n duc t o r   m a t e ri a l       B a s e o n   F i gu r e s   11  t o   13,   t h e   s t e e l   ra i l   h a s   t h e   hi g h e s t   v a l ue   of   G P R ,   t o uc h   v o l t a ge   a n s t e vo l t a ge   fo l l ow e by   pur e   i r o n   a nd  pu r e   c o ppe r .   In   o t h e r   w o r ds ,   a   g r i m a de   w i t h   c o n duc t o r s   ha v i n l a r ge r e s i s t i v i t y   r e s ul t s   i n   a   hi g h e r   G P R ,   t o uc h   vo l t a ge   a n s t e vo l t a ge .   H ow e ve r ,   t h e   r e l a t i v e   di ffe r e n c e s   i   t h e   po t e n t i a l   b e t w e e n   a l l   c o n duc t o r   t y pe s   a n h e n c e   t h e i e ffe c t   o n   s a f e t y   c a n   b e   s a i a s   n e gl i gi b l e .   T h e   a b o ve   r e s ul t s   s h o w   t h a t   s e v e r a l   pa ra m e t e r s   c a n   i n f l ue n c e   t h e   g r i t r a n s i e n t   pe r f o r m a n c e .   O t h e r   pa r a m e t e r s   m a y   a l s i n f l ue n c e   t h e   g ri pe r f o r m a n c e .   It   i s   w e l l   kn o w n   t ha t   s o i l   b e h a v e s   di ff e r e n t l y   w h e n   s ub j e c t e t o   l a r ge   t r a n s i e nt   c u rr e nt s   s uc h   a s   ha v i n i o n i z a t i o n   p h e n o m e n o n   w i t h i t h e   s o i l   g ra i n s   [2 2 - 2 6 ].   T h e   e f fe c t s   o f   s o i l   i o n i z a t i o n   w e r e   n o t   h o w e ve r   m o de l l e w h e n   t h e   de s i g n   i s   b a s e o n   A 50  H z   f r e que n c y   o r   e ve n   s h o rt   c i r c ui t   c urr e n t .   T hi s   s h o w s   t h a t   m o de l i n a n p r o pe rl y   de s i gn   a   g r o u n di ng  g r i i n c l u di n i t s   t r a n s i e nt   r e s po n s e   i s     a   m us t   f o r   t h e   pu r po s e   of   ul t i m a t e   s ub s t a t i o o l i g h t ni n g   p r o t e c t e b ui l di n g   s a f e t y .       4.   C O N C LU S I O N   A s   a   c o nc l u s i o t he   s ho rt e t he   l i g ht ni ng   i m p u l s e   f ro nt   t i m e ,   t h e   hi g he t he   v a l u e   o f   G P R ,   t o uc v o l t a g e   a nd   s t e p   v o l t a g e .   O t he   o t he h a nd ,   t he   hi g he t he   v a l u e s   o f   s o i l   re s i s t i v i t y ,   t he   hi g he a re   t he   G P R ,   t o uc v o l t a g e   a nd   s t e p   v o l t a g e .   T hu s ,   w he i ns t a l l i ng   t he   g ro u nd i ng   g ri d ,   t he   s o i l   s ho u l d   ha v e   no t   o nl y   a   v e r y   l o w   re s i s t i v i t y   b ut   a l s o   a   m o re   o l e s s   c o ns t a nt   o r   l o w e v a l u e s   t h ro u g ho u t   t he   s u b s t a t i o o g ro u nd i ng   g ri d   l i f e .   T he   g ri d   c o nd u c t o m a t e r i a l   s ho u l d   ha v e   a   v e r y   l o w   re s i s t i v i t y   v a l u e ,   a nd   i t hi s   s t u dy ,   i t   w a s   f o u nd   t ha t   p u re   c o p pe g i v e s   t he   b e s t   g ri d   p e rf o rm a nc e .   O t he p a ra m e t e rs   m a y   a l s o   i nf l u e nc e   t he   g ri d   p e rf o rm a nc e .   I t   i s   w e l l   k no w t ha t   s o i l   b e ha v e s   d i f f e re nt l y   w he s u b j e c t e d   t o   l a rg e   t r a ns i e nt   c u r re nt s   s u c h   a s   ha v i ng   i o ni z a t i o n   p he no m e no w i t hi n   t he   s o i l   g ra i ns .   T he   e f f e c t s   o f   s o i l   i o ni z a t i o p u rp o s e   no t   ho w e v e m o d e l l e d .   T h i s   c a b e   t he   s u b j e c t   o f   f u t u re   s t u d i e s .       A C K N O WL ED G M EN T   A ut h o r s   w i s h   t o   t ha n M a l a y s i a n   M i n i s t r y   of   E duc a t i o n   (4F 8 28),   U n i v e r s i t i   T e k n o l o gi   M a l a y s i a   (18H 10  &   01M 44)   a nd  U ni v e r s i t a s   S r i w i j a y a   (4B 345  &   4B 279)  f o r   t h e   f i na n c i a l   s uppo rt .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 N o .   2 N o v e m be r   20 20  :     56 9   -   574   574   R EF ER EN C ES   [ 1 ]   M .   M o nda l ,   R . K   J a r i a l ,   S .   R a m ,   a n G .   S i ng h,   D e s i g a nd   a n a l y s i s   o f   s ubs t a t i o g r o undi ng   g r i w i t h   a n w i t ho ut   c o ns i de r i ng   s e a s o na l   f a c t o r   u s i ng   E D S A   s o f t w a r e , ”  I nt e r n at i on al   J our n al   of   I nn ov a t i ons   i E ngi ne e r i ng  a nd   T e c hnol o gy ,   pp.   6 4 - 77,   A pr i l   2013 .   [ 2 ]   C .   T i a n ,   Y .   Z a ng L .   C a i ,   J .   W a ng ,   S .   H ua ng   a n Y .   W a ng ,   L i g ht i ng   t r a ns i e n t   c ha r a c t e r i s t i c s   o f   a   50 0 - kV   s ubs t a t i o n   g r o undi ng   g r i d , ”  7 TH   A s i a - P ac i f i c   I n t e r na t i ona l   C o nf e r e n c e   on  L i g ht ni n g,   pp .   711 - 71 5,   20 11 .   [ 3 ]   Y .   T u,   J .   H e ,   a nd  R .   Z e ng ,   L i g ht ni ng   I m pul s e   pe r f o r m a nc e s   o f   g r o undi ng   de v i c e s   c o v e r e w i t l o w -   r e s i s t i v i t y   m a t e r i a l s , ”  I E E E   T r a ns a c t i on s   on   P ow e r   D e l i v e r y v o l .   21 ,   no .   3,   p p.   170 6 - 1713 ,   2006 .   [ 4 ]   D .   L i a n ,   Z .   B o ,   H .   J i n l i a ng ,   X .   L e i s hi ,   a nd  L . Q i a n ,   E x pe r i m e n t a l   s t udy   o t r a n s i e n t   c ha r a c t e r i s t i c s     o f   g r o undi ng   g r i d   f o r   s ubs t a t i o n , ”  I E E E   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   o L i gh t n i ng   P r ot e c t i on   ( I C L P ) p p.   1 - 6,   2 016 .   [ 5 ]   S .   N i ko l o v s ki ,   G .   K ne z e v i c ,   a nd  Z .   B a u s ,   A s s e s s m e n t   o f   s t e p   a nd  t o uc v o l t a g e s   f o r   di f f e r e nt   m ul t i l a y e r   s o i l   m o de l s   o f   c o m pl e g r o undi ng   g r i d , ”  I nt e r na t i ona l   J our n al   of   E l e c t r i c a l   an C om pu t e r   E ng i ne e r i ng v o l .   6,   no .   4,   pp.   14 41 - 1455 ,   201 6.   [ 6 ]   L . D .   G r c e v ,   a n M .   H e i m ba c h,   F r e q ue nc y   de pe nde n t   a nd   t r a ns i e nt   c ha r a c t e r i s t i c s   o f   s ubs t a t i o g r o undi ng   s y s t e ms , ”  I E E E   T r an s ac t i on   on   P ow e r   D e l i v e r y v o l .   1 2,   no .   1,   p p.   172 - 178 ,   1997 .   [ 7 ]   R .   Z e ng ,   X .   G o ng ,   J .   H e ,   B .   Z ha ng ,   a nd  Y .   G a o ,   L i g ht n i ng   i m pu l s e   pe r f o r m a nc e s   o f   g r o undi ng   g r i ds   f o r   s ubs t a t i o ns   c o ns i de r i ng   s o i l   i o ni z a t i o n , ”  I E E E   T r an s ac t i ons   o P ow e r   D e l i v e r y v o l .   23 ,   no .   2,   pp .   667 - 67 5,   20 08 .   [ 8 ]   B . R .   G up t a ,   a n B.   T ha pa r ,   I m pul s e   i m pe da nc e   o f   g r o undi ng   gr i d s , ”  I E E E   T r an s ac t i ons   o P ow e r   A ppar at u s     and  Sy s t e m s v o l .   99,   no .   6 ,   pp.   2 357 - 236 2,   198 0.   [ 9 ]   Q .   C h e n ,   H .   Z h a ng ,   J .   Y i n,   W .   S i m a .   S .   H ua ng ,   P .   S u n,   a n Y .   Y u ,   P a r a m e t e r s   a n a l y s i s   o f   m e a s ur e l i g h t ni ng   o v e r vo l t a g e s   f r o m   a   s ubs t a t i o n , ”  I E E E   I n t e r na t i o nal   C on f e r e nc e   on  H i gh  V ol t age   E n gi ne e r i n an A p pl i c a t i on ,     pp.   1 - 4 ,   2018 .   [ 1 0 ]   R .   P .   S o dr e ,   B .   L .   P e r e i r a ,   L .   L ,   S i d r i m ,   J .   F . A l m e i d a ,   a nd  C .   L .   S . S .   S o br i n ho ,   O p t i m i z a t i o o f   g r o undi ng   g r i ds   de s i g f o r   a   s q ua r e - s ha pe d   m e s h , ”  I E E E   L a t i A m e r i c a   T r ans a c t i o n s v o l .   1 6,   no .   1,   p p.   13 5 - 139 2 018 .   [ 1 1 ]   A .   B.   P a t e l ,   a nd  K .   V e l a n i ,   D i g i t a l   a pp l i c a t i o f o r   g r o undi ng   g r i de s i g c a l c ul a t i o ns   o f   s ubs t a t i o n ,   2 017   I nno v at i o ns   i n   P ow e r   and  A dv an c e C om p ut i ng   T e c hn ol o gi e s   ( i - P A C T ) pp .   1 - 6,   20 17 .   [ 1 2 ]   Y . M .   Y i M . F .   P e ng ,   H . T .   H a i a nd  Y .   H .   Y u a n ,   O pt i m a l   d e s i g o f   g r o undi ng   g r i d s   b a s e o g e ne t i c   a l g o r i t hm , ”  T hi r I n t e r nat i o nal   C o nf e r e nc e   on   G e ne t i c   a nd  E v o l u t i o nar y   C om p ut i ng ,   p p .   1 2 9 - 1 3 2 ,   2009.   [ 1 3 ]   A .   K um a r ,   V .   K um a r ,   a nd  P .   A .   A s ho k,   U ne qu a l l y   s pa c e g r o und i ng   g r i d e s i g ne f r o m   e qua l l y   s pa c e d   g r o undi ng   g r i f o r   220/ 132kV   S ubs t a t i o n , ”  I nt e r n at i on al   C o nf e r e nc e   on  A dv an c e s   i C om m uni c a t i o an C om pu t i ng   T e c hnol o gy ,   p p .   1 14 - 11 6 2 018 .   [ 1 4 ]   L . H ua ng ,   X .   C h e n,   a n H.   Y a n,   S t udy   o f   une qua l l y   s pa c e d   g r o undi ng   g r o up , ”  I E E E   T r ans ac t i o ns   on   P ow e r   D e l i v e r y v o l .   10 ,   no .   2 ,   pp .   716 - 722 ,   199 5.   [ 1 5 ]   O .   E.   G o uda ,   a nd  A . Z.   El .   D e i n ,   G r o und  po t e n t i a l   r i s e   o f   f a ul t y   s ubs t a t i o ns   ha v i ng   e qu a l   a n une q ua l   s pa c i ng   g r o undi ng   g r i d s   c o nduc t o rs , ”  I E T   G e ne r at i on,   T r an s m i s s i on   &   D i s t r i bu t i on ,   v o l .   1 1 ,   n o .   1 ,   p p .   1 8 - 2 6 ,   2017 .   [ 1 6 ]   X C a o ,   G W u,   R .   L i ,   a n d   J Z hu ,   O pt i m i z a t i o n   f unc t i o n   f o r   g r o u ndi ng   g r i d   in   un i f o r m   s o i l ,                     A s i a - P ac i f i c   P ow e r   and  E ne r g y   E ng i ne e r i ng   C on f e r e nc e p p.   1 - 3,   2012 .   [ 1 7 ]   G .   K a r na s ,   G .   M a s l o w s k i   an R .   Z i e m b a ,   a nd  S .   W y de r ka ,   I nf l ue nc e   o f   di f f e r e nt   m u l t i l a y e r   s o i l   m o de l s   o g r o undi ng   s y s t e m   r e s i s t a nc e , ”  I E E E   I n t e r nat i on al   C on f e r e nc e   on   L i ght n i ng   P r ot e c t i on  ( I C L P ) ,   p p .   1 - 4 ,   2012 .   [ 1 8 ]   Y .   L i ,   J .   M a ,   F .   P .   D a w a l i bi ,   a n J .   Z h a ng ,   P o w e r   g r o und i ng   s a f e t y :   c o ppe r   g r o undi ng   s y s t e m   v s .   s t e e l   g r o undi ng   s y s t e m , ”  I E E E   I nt e r n at i ona l   C on f e r e nc e   on   P ow e r   Sy s t e m   T e c hno l ogy ,   p p .   1 - 6 ,   2 006 .   [ 1 9 ]   G.   P o ul i m e no s ,   K . D .   D a m i a n a k i ,   C . A .   C hr i s t o do ul o u ,   V . P .   A ndr o v i t s a n e a s ,   a nd  I . F .   G o no s ,   E x a m i n a t i o o f   t he   E f f e c t i v e ne s s   o f   t he   g r o undi ng   s y s t e m s   o f   di s t r i but i o s u b s t a t i o ns , ”  I E E E   I n t e r nat i o nal   C onf e r e nc e   on  H i gh   V ol t age   E n gi ne e r i n and   A pp l i c a t i o ( I C H V E ) ,   pp .   1 - 4 ,   2018 .   [ 2 0 ]   R . S .   F e r r a z ,   S . G . M   O l i v e i r a ,   S . B   O l i v e i r a ,   a nd  W . P   C a l i x t o ,   " A na l y s i s   o f   t he   s o i l   i m pe d a nc e   i h i g f r e qu e nc i e s   us i ng   a e l e c t r i c   i m pu l s e   g e ne r a t o r   p r o t o t y pe , I E E E   16 th   I n t e r na t i onal   C onf e r e nc e   on  E nv i r onm e nt   and  E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i n g ,   pp .   1 - 4,   2 016 .   [ 2 1 ]   W i l l i a m s ,   E . ,   e t   a l ,   " A ppl i c a t i o o f   g e o e l e c t r i c   r e s i s t i v i t y   t o   de t e r m i n e   s o i l   m o i s t u r e   d i s t r i v ut i o n , A m e r i c an   J our nal   o f   E ng i ne e r i ng   R e s e ar c h v o l .   7 ,   no .   5 ,   pp .   113 - 12 4 ,   201 8.   [ 2 2 ]   M .   M o kha t r i   a nd   Z .   A bdul - M a l e k,   T h e   e f f e c t   o f   g r o undi ng   e l e c t r o de   pa r a m e t e r s   o s o i l   i o ni z a t i o a nd   t r a ns i e n t   g r o undi ng   r e s i s t a nc e   us i ng   e l e c t r o m a g ne t i c   f i e l d   a p pr o a c h,   A p pl .   M e c h.   M a t e r . ,   v o l .   554 ,   pp .   628 632 ,   2014 .   [ 2 3 ]   M .   M o kht a r i ,   Z .   A bdul - M a l e k ,   a nd  G .   B .   G ha r e h pe t i a n,   A   c r i t i c a l   r e v i e w   o s o i l   i o ni s a t i o m o de l l i ng   f o r   g r o undi ng   e l e c t r o de s ,   A r c h .   E l e c t r .   E n g .,  v o l .   65 ,   no .   3 pp .   44 9 4 61,   20 16.   [ 2 4 ]   M .   M o kh t a r i ,   Z .   A bdul - M a l e k ,   a nd  Z .   S a l a m ,   A i m pr o v e c i r c ui t - ba s e m o de l   o f   a   g r o undi ng   e l e c t r o de   by   c o ns i de r i ng   t he   c ur r e n t   r a t e   o f   r i s e   a nd  s o i l   i o ni z a t i o f a c t o r s ,   I E E E   T r an s ac t i on  on   P ow e r   D e l i v e r y - . ,   v o l .   30   no .   1 pp.   2 11 2 19,   2 015 .   [ 2 5 ]   M .   M o kh t a r i ,   Z .   A bdu l - M a l e k ,   a nd   Z .   S a l a m ,   T he   e f f e c t   o f   s o i l   i o n i z a t i o o t r a ns i e nt   g r o undi ng   e l e c t r o de   r e s i s t a nc e   i no n - ho m og e ne o us   s o i l   c o ndi t i o ns ,   I n t .   T r a ns .   E l e c t r i c al   E ne r g y   Sy s t e m s v o l .   26 ,   no .   7   pp.   14 62 1 475 ,   2016 .   [ 2 6 ]   M .   M o kht a r i ,   Z .   A bdu l - M a l e k ,   a nd  G .   B .   G ha r e hp e t i a n,   " A   ne w   s o i l   i o ni z a t i o m o de l   f o r   g r o undi ng   e l e c t r o de s , "   I nt .   T r a ns .   E l e c t r i c al   E ne r g y   Sy s t e m s .,  v o l .   27 ,   no .   3,   p p.   1 - 15 ,   201 7.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.