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.   613 ~ 61 8   IS S N :   25 0 2 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 20 .i 2 . pp 613 - 61 8             613       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   C i r c u i t - b a sed   g r o u n d i n g   e l e c t r o d e   c o n s i d e r i n g   f r e q u e n c y   d e p e n d e n c e   f o r   d i f f e r e n t   i n p u t   c u r r e n t       R u q ayyah   O th m an ,   Zu l k u r n ai n   A b d u l - M al e k   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   ( I V A T ) ,   S c ho o l   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 l e c t r i c a l   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       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 F e b   1 3 ,   2 020   R e v i s e A pr   13 ,   2020   A c c e pt e A p r   29 2020       T hi s   pa p e r   pr e s e nt s   a   s i m u l a t i o w o r o f   c i r c ui t - b a s e g r o undi ng   e l e c t r o de   c o ns i de r i ng   f r e que nc y   de pe nd e nc e   o f   s o i l   pa r a m e t e r s   f o r   t hr e e   i np ut   c ur r e n t s   w hi c a r e   i m pu l s e ,   A C   50  H z ,   a nd  D C .   T h e   c i r c u i t   pa r a m e t e r s   w e r e   de t e r m i ne by   us i ng   D w i g ht   a nd  S unde   e qu a t i o ns   w he r e   a   s i ng l e   ho r i z o nt a l   g r o undi ng   e l e c t r o de   w a s   c o ns i d e r e d.   S c o t t   m o de l   w a s   us e f o r   t he   f r e que nc y   de pe n de n t   m o de l ,   t o   de t e r m i n e   t he   f r e qu e nc y   de pe n de n t   s o i l   r e s i s t i v i t y   a nd  r e l a t i v e   pe r m i t t i v i t y .   I t   i s   f o und  t ha t   t he   v o l t a g e   r e s po ns e   o f   t he   i m pul s e   c ur r e n t   w a s   hi g hl y   a f f e c t e ( 75. 2% )   by   t he   f r e qu e nc y   c om pa r e t o     t he   v o l t a g e   r e s po ns e   o f   A C   50  H z   a nd  D C .   T he   i m pul s e   c ur r e n t   r e s po ns e   a l s o   g a v e   t he   l o w e s t   pe a k   i t he   a na l y s i s   by   t he   i nf l ue nc e   o f   f r e que n c y   w hi c h   m a ke   i t   be t t e r   c o m pa r e d   t o   t he   t w o   o t he r   i npu t s .   T he r e f o r e ,   i t   c a be   c o n c l ude t h a t   t he   f r e qu e nc y   de pe nde nt   o f   s o i l   pa r a m e t e r s   i s   c r uc i a l   a nd  ne e d   t o   be   c o ns i de r e d   i n   t h e   t r a ns i e n t   a na l y s i s   f o r   a ny   ki nd  o f   i nput   c ur r e n t   t o   o bt a i n   a c c ur a t e   r e s u l t s .   Ke y w or d s :   Ci r c ui t - b a s e d   F r e que n c y   de pe n de n c e   o f   s o i l   G r o u n di n g   R e l a t i v e   pe r m i t t i v i t y   R e s i s t i v i t y   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,   J o h o r,   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     L i ght n i ng  P r o t e c t i o n   S y s t e m   ( L P S i s   o n e   o t h e   m o s t   i m po rt a nt   a s pe c t   t o   b e   c o n s i de r e i n   o r de r   t o   pr o t e c t   l i v e s   a nd  e l e c t r i c a l   e qui p m e n t   f r o m   t h e   hi g h   c u rr e n t   of   t h e   l i g ht ni n s t ri ke s ,   w h e r e   gr o u n d i n s y s t e m   n e e t o   b e   de s i gn e pr o pe rl y   f o r   t h e   s a f e t y   pur po s e s   [1 - 3] .   T h e   t y pe s   of   gr o un d i n s y s t e m   t ha t   a r e   c o m m o n l y   us e a r e   h o ri z o n t a l   e l e c t r o de ,   v e r t i c a l   e l e c t r o de ,   gr o u n di n gri d ,   a nd  r i n e l e c t r o de ,   w h e r e   t h e   pu r po s e     of   t h e s e   g r o undi n g   e l e c t r o de   i s   t o   a b s o r b   t h e   hi g c u rr e nt   f r o m   t h e   l i g ht n i ng  s t ri ke s   t ha t   di s pe r s e i nt o     t h e   gr o u n d [4 - 6] .   E n c o ura ge by   t h e   s a f e t y   c o n c e r n e d,   m a n y   r e s e a r c h e r s   ha v e   c o m e   w i t t h e   t h e o r e t i c a l     a n m a t h e m a t i c a l   a pp r o a c h e s   t o   i m p r o v e   t h e   gr o undi n s y s t e m   pe r f o r m a n c e   by   us i n d i f fe r e nt   m o de l l i n g   a pp r o a c h e s .   T h e   m o s t   po pul a r   t y pe s   of   gr o un di n s y s t e m   m o de l l i n a r e   e l e c t r o m a g n e t i c   f i e l m o de l   (E M F ),   t r a n s m i s s i o n   l i n e   m o de l ,   h y b r i m o de l ,   a nd  c i r c ui t - b a s e m o de l   [7,   8] .   A m o n t h e s e   m o de l ,   e l e c t r o m a g n e t i c   f i e l m o de l   i s   kn o w n   t o   be   t h e   m o s t   a c c ur a t e   m o de l   fo r   t he   pe r fo r m a n c e   a s pe c t ,   h o w e v e r   t h e   fo r m u l a t i o   a n e xp r e s s i o n   i s   c o m pl e s i n c e   M a xw e l l   e qua t i o n s   i s   i n v ol v e a nd  i s   ha r d   t o   c o m put e   [9 - 1 1] .   I n   c o nt r a r y ,   t h e   c i r c u i t - b a s e m o de l   i s   t h e   e a s i e s t   t o   c o m put e   a n t he   e xpr e s s i o n s   i s   s i m pl e ,   b ut   i t   s t r u ggl e s   f r o m   i n a c c ura c y   pr ob l e m   [12] .   T hi s   w o r c o n c e r n e i s   t o   i m p r o v e   t h e   c i r c ui t - b a s e m o de l   gr o u n di ng  e l e c t r o de   b y   c o n s i de r i ng  t h e   ke y   pa ra m e t e r s   n o t   p r e v i o us l y   c o n s i de r e d.   M a n y   s t udi e s   h a v e   b e e n   do n e   p r e v i o us l y   t o   i m p r o v e   t h e   c i r c ui t - b a s e m o de l   w h e r e   s o m e     of   t h e   pa ra m e t e r s   ha v e   be e n   c o n s i de r e d,   s uc h   a s   t h e   i n t e g ra t i o n   o f   s o i l   i o n i z a t i o n   e ff e c t ,   c urr e nt   r a t e   o f   r i s e ,   m ut u a l   c o upl i n g,   f r e que n c y   i n f l ue n c e ,   a n d   o t h e r s   f o r   a l l   t y pe s   of   gr o undi n g   e l e c t r o de   [13 - 23] .   H ow e v e r ,     t h e   s t udy   r e ga r d i n t h e   i n f l ue n c e   o f   f r e que n c y   de pe n de nt   o f   s o i l   pa ra m e t e r s   i s   s t i l l   n o t   c ov e r e e n t i r e l y   s i n c 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  :     61 3   -   61 8   614   t h e r e   i s   o nl y   o n e   s t udy   fo r   e a c h o ri z o n t a l   a n d   v e r t i c a l   g r o un d i n g   e l e c t r o de ,   a n u nde l i g ht n i n g   c u rr e n t   o n l y   fo r   t h e   i n pu t   s i g na l ,   a n t h e   r e s ul t s   i s   n o t   s uf f i c i e n t   s i n c e   i t   us e t h e   e qui v a l e n t   f r e que n c y   [16 - 19] .   D ue   t   t h e   l a c of   i n f o r m a t i o n   r e g a r di ng  t h e   i s s ue ,   f ur t h e r   i m p r o v e m e nt   n e e ds   t o   be   d o n e   t o   t a c kl e   t h e   i n a c c u r a c y   pr o b l e m   fo r   c i r c ui t - b a s e m o de l .   O n e   o f   t h e   r i s i n i s s ue s   i s   o n   t h e   t ra n s i e n t   r e s po n s e   i n   i m pu l s e   c urr e n t   c o n di t i o n ,   w h e r e   p r e v i o us   w o r s t a t i n t ha t   t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   r e s po n s e   w h e n   i n j e c t e w i t h   i m pu l s e     a n t ra n s i e n t   c urr e nt   gi v e s   di f fe r e n t   b e h a v i o r ,   f o r   t h e   e a rt h i n s y s t e m   pr e v i o us l y   de s i gn e f o r   a   l o w   vo l t a ge   a n l o w   pow e r   f r e que n c y   o n l y   [2,   7] .   T h i s   w o r a i m s   t o   de v e l o a i m p r o v e c i r c ui t - b a s e m o de l   f o r   gr o u n di ng  e l e c t r o de s   c o n s i de ri n g   t h e   e f fe c t s   of   f r e que n c y   d e pe n de nt   o s o i l   r e s i s t i v i t y   a nd  r e l a t i v e   pe r m i t t i v i t y   o n   gr o u n di ng  e l e c t r o de   i m pe da n c e   a n v o l t a ge   r e s po n s e ,   u n de r   s e v e r a l   t y pe s   of   i n pu t   c urr e n t   (i m pul s e ,   A a n D C ),   a n i t   i s   l i m i t e d   t o   a   s i n g l e   h o r i z o n t a l   g r o u n d i n e l e c t r o de .   T h e   c a l c ul a t i o n   a n s i m ul a t i o n   w o r a r e   do n e   i n   M A T L A   a n CD E G S   s o f t w a r e .       2.   R ES EA R C H   M ET H O D   2. 1 .   C i r c u i t - b as e d   m o d e l   p ar am e t e r s   A   l um c i r c ui t - b a s e m o de l   w h i c h   c o n s i s t   o f   R ,   L ,   a n i s   us e i n   t h e   t ra n s i e n t   a na l y s i s   t r e p r e s e n t   t h e   h o r i z o n t a l   g r o u n di ng  e l e c t r o de   a s   s h o w n   i F i gu r e   1 .   F i gu r e   2   s h o w s   a   r e p r e s e n t a t i o n     of   t h e   h o r i z o nt a l   gr o u n d i n e l e c t r o de   i n j e c t e a t   a   po i n t   w i t a   dow n l e a d,   w i t h   ra di us ,   a ,   l e n g t h,   l ,   a nd  de pt h ,   d,   b ur i e i n   a   u ni f o r m   s o i l .   A s   s h ow n   i n   (1)  a n (2)  a r e   gi v e n   by   D w i ght   a n S u n de   t o   de t e r m i n e   t h e   e l e c t r o de   r e s i s t a n c e   o f   t h e   h o ri z o n t a l   a n d   v e r t i c a l   g r o undi n g   e l e c t r o de   r e s pe c t i v e l y .                *       (          )     +   (1)                *       (       )     +   (2)     w h e r e     i s   t h e   s o i l   r e s i s t i v i t y   (i o hm - m e t e r ) ,   l   i s   t h e   e l e c t r o d e   l e n g t (i m e t e r ) ,   a n d   a   i s   t h e   e l e c t r o de   ra di us   (i n   m e t e r).   T h e   i n d uc t a n c e   v a l ue   i s   g i v e n   by   (3)  w h i c i s ,              *       (          )     +   (3)     w h e r e   d   i s   t h e   de pt ( i n   m e t e r o f   t h e   e l e c t r o de   b uri e i t h e   s o i l ,   a nd  µ   i s   t h e   r e l a t i v e   pe rm e a b i l i t y   gi v e n   b y   × 10 - 7 Co n duc t a n c e   v a l ue   c a b e   fo un d   by   us i n g   (4)   w h i c i s ,                (4)     w h e r e   ɛ   i s   t h e   s o i l   r e l a t i v e   pe rm i t t i v i t y   (i F a ra pe m e t e r ) .           F i gu r e   1 .   A   l u m p   c i r c ui t   m o de l   o f   gr o u n d i n e l e c t r o de   c o n s i s t i n g   r e s i s t o r,   i n duc t o r,   a n d   c a p a c i t o r   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       Ci r c u i t - bas e gr ound i ng  e l e c t r ode   c ons i d e r i ng   f r e qu e nc y   d e pe nd e nc e   f or   d i f f e r e nt   ( R uqay y ah   O t hm a n )   615       F i gu r e   2 .   R e pr e s e nt a t i o o f   a   s i n g l e   h o ri z o n t a l   g r o undi n g   e l e c t r o de   w i t ra di us   a ,   l e n g t l ,   de pt d ,   b ur i e d   i uni f o r m   s o i l ,   i n j e c t e a t   a   po i n t   w i t h   a   v e r t i c a l   do w n l e a d       2. 2 .   F r e q u e n c d e p e n d e n c e   o s o i l   p a r am e t e r s   S c o t t   m o de l   i s   us e i t h e   a na l y s i s   a s   t he   f r e q ue n c y   de pe nde n c e   m o de l   due   t o   i t s   a c c u ra c y   c o m p a r e t o   o t h e m o de l s   b a s e o t he   p re v i o u s   s t u d i e s   [ 16 - 2 0 ,   2 4 ,   2 5 ] .   T h e   e xp re s s i o o f   c o nduc t i v i t y ,             a nd   r e l a t i v e   pe rm i t t i v i t y ,               a s   a   f u nc t i o o f   f r e que nc y   p r o po s e d   b y   S c o t t   a re   gi v e b y   ( 5)   a nd   ( 6)   re s pe c t i v e l y .                                                                                                                                                                         (5)                                                                                                                                                                            (6)     w h e r e         i s   t h e   c o n duc t i v i t y   a t   100  H z   i (m S / m ) ,   f   i s   t h e   f r e que n c y   i n   H e r t z   (H z a nd        i s   t h e   s o i l   pe r m i t t i v i t y   (F / m ).   T h e   o v e r a l l   c o m put a t i o n   p r o c e s s   of   t h e   t ra n s i e n t   a na l y s i s   i s   de s c r i b e i n   t h e   f l ow c h a r t   i F i gu r e   3.   F i r s t l y ,   t h e   pa ra m e t e r s   o f   t h e   c i r c ui t   a r e   de t e r m i n e by   us i n (1 ),   ( 3),   a n ( 4).     T h e n,   t h e   f r e que n c y   de pe n de n t   c i r c ui t   m o de l   i s   de t e rm i n e b y   us i n (5)   a nd  (6)   a s   p r o po s e d     by   S c o t t .   T h e   f r e que n c y   de pe n de n t   c i r c ui t   m o de l   i s   t h e n   c om put e by   us i n CD E G S   s o f t w a r e   (F F T - IF F T ).   T h e   c o m put a t i o n   i s   r e pe a t e b y   c h a n gi ng  t h e   i n j e c t e i n p ut   c urr e nt   a n d   t h e   r e s ul t s   o b t a i n e i s   c o m pa r e d.           F i gu r e   3 .   F l o w c h a r t   o f   t h e   c o m put a t i o p r o c e s s   f o r   t h e   t ra n s i e n t   a na l y s i s       3.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S   A   15m   l o n v e r t i c a l   g r o u n d i n e l e c t r o de ,   w i t h   0 . 0 2 m   di a m e t e r ,   b uri e i n   1 m   de pt h   o f   uni f o r m   s o i l   i s   c o n s i de r e d   i n   t h i s   s t udy .   T h e   s o i l   r e l a t i v e   pe r m i t t i v i t y   i s   a s s um e t o   b e   c o n s t a n t   w h i c h   i s   1   f o r     t h e   f r e que n c y   i n de pe nde nt   a na l y s i s ,   a nd  t h e   s o i l   r e s i s t i v i t y   i s   s e t   t o   s e ve r a l   d i f fe r e nt   v a l ue s   ( 100  Ω m ,   5 00  Ωm ,   1 000  m ,   a n 200 m ) .   T h e   h o r i z o n t a l   g r o un d i n e l e c t r o de   i s   i n j e c t e a t   a   po i n t   by   a   10  kA - pe a i n put   c u rr e n t   w i t h   v a ri o us   s h a pe ;   1 / 35  µ s   i m pu l s e ,   50  H z   A C,   D C .   T h e   e xp r e s s i o n   o f   t h e   do ub l e   e xpo n e n t i a l   c urr e n t   i s   gi v e n   b y   i (t )= 10 . 244 (e - 2 0 0 0 0 t - e - 5 5 0 0 0 0 0 t )   kA .   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  :     61 3   -   61 8   616   F i gu r e   a n F i gu r e   s h o w s   t h e   pe a vo l t a ge s   of   f r e que n c y   i n de pe n de n t   a n f r e que n c y   d e pe n de nt   m o de l   f o r   t hr e e   di f f e r e n t   i n pu t   c u rr e n t   w h i c h   a r e   i m pu l s e ,   A a n d   D C ,   a n t h e   r e s ul t s   o b t a i n e d   i s   t a b ul a t e i T a b l e   1.   V o l t a ge   r e s po n s e s   of   t h e   i m pul s e   c urr e n t   a nd  A 50  H z   fo r   f r e que n c y   i n de pe n de nt   m o de l   i   F i gu r e   s e e m s   t o   o n l y   h a v e   a   s l i g ht l y   di ff e r e n t   ( l e s s   t ha n   4 . 7%),   b ut   D C   v o l t a ge   r e s po n s e   gi v e s   m uc h   l o w e r   v a l ue   c o m pa r e t o   t h e   o t h e r   t w o   (34%  l o w e r ).   D do e s   n o t   a f f e c t   by   t h e   f r e que n c y   b e c a us e   i t   ha s   n f r e que n c y   e l e m e n t ,   s o   t h e   r e s po n s e   o b t a i n e d   i s   b e t t e r   t h a t h e   i m pu l s e   a nd  A C   50   H z .   In  F i gu r e   5 ,   f o r   t h e   f r e que n c y   de pe n de nt   m o de l ,   i t   c a n   b e   s e e n   t h a t   t h e   pe a v o l t a ge   r e s po n s e   fo r   i m pu l s e   c urr e nt   gi v e s   a   be t t e r   r e s ul t   w i t h   t h e   i n f l ue n c e   of  f r e que n c y   w h e r e   i t   gi v e s   t h e   l ow e s t   r e s po n s e ,   48. 4%   l o w e r   t ha n   pe a v o l t a ge   o f   A 50  H z   a n 62 . 5%   l o w e r   t ha n   pe a k   v o l t a ge   of   D i nput   a t   t h e   h i g h e s t   s o i l   r e s i s t i v i t y   of   2000  m .   A s   fo r   t h e   l o w   r e s i s t i v i t y   (100  m ),   t h e   pe a v o l t a ge s   of   a l l   t h e   i nput   c u rr e nt   a r e   n o t   v e r y   m uc h   di f f e r e n t .   B a s e o n   t h e   r e s ul t s   o b t a i n e i T a b l e   1,   t h e   pe a v o l t a ge   o f   t h e   i m p ul s e   c urr e n t   ha s   t h e   h i g h e s t   di f f e r e n c e   by   c o m pa ri n t h e   f r e que n c y   de pe n de n t   a nd  f r e que n c y   i n de pe n de nt   m o de l   w h e r e     t h e   di f fe r e n c e   i s   75. 2 %,   w hi l e   A 50  H z   h a s   49 . 5%  a n d   D ha s   n o n e   b e c a us e   D h a s   n o   f r e que n c y .     It   r e v e a l s   t h a t   t h e   r e s po n s e   o b t a i n e b y   t h e   i m p ul s e   c urr e nt   i s   t h e   m o s t   a f f e c t e by   f r e que n c y .   A s   fo r   t h e   s h a pe   o f   t h e   v o l t a ge   r e s po n s e ,   i t   i s   a c c o r di ngl y   t o   t h e   i n p ut   c urr e nt   s ha pe   f o r   e v e r y   r e s po n s e .       T a b l e   1 .   P e a k   v o l t a ge   f o r   b o t h   f r e que n c y   de pe n de n t   a n d   i nde pe n de n t   m o de l   w h e i m pul s e ,   A 50  H z ,     a n D i n j e c t e a t   o n e   e n w i t h   v a r i e s o i l   r e s i s t i v i t y   N o m i n a l   S o i l   R e s i s t i v i t y   m )   V p   (k V )   (1 / 3 5 - µ s )   V p ( f k V   (1 / 3 5 - µ s )   V p   (k V )   (A C)   V p ( f k V   (A C)   V p   (k V )   (D C)   V p ( f k V   (D C)   100   2 5 . 2   1 2 . 2   2 5 . 2 9   2 1 . 6 7   1 7 . 8 8   1 7 . 8 8   500   132   45   1 2 6 . 6 3   8 5 . 2 2   8 9 . 4 2   8 9 . 4 2   1000   264   77   2 5 4 . 2 1   1 4 9 . 8 9   1 7 8 . 8 2   1 7 8 . 8 2   2000   540   134   5 1 4 . 4 6   2 5 9 . 7 1   3 5 7 . 6 5   3 5 7 . 6 5           F i gu r e   4 .   E f fe c t   of   10  kA - pe a k   i nput   c u rr e n t   w i t v a r i o us   s h a pe   o n   t h e   f r e que n c y   i n de pe n de n t   e l e c t r o de   m o de l   pe a v o l t a ge   f o r   v a r y i n g   s o i l   r e s i s t i v i t y ;   1/ 35 - µ s   i m p u l s e ,   A C   50   H z ,   D C           F i gu r e   5 .   E f fe c t   of   10  kA - pe a k   i nput   c u rr e n t   w i t v a r i o us   s h a pe   o n   t h e   f r e que n c y   de pe n de nt   e l e c t r o de   m o de l   pe a v o l t a ge   f o r   v a r y i n s o i l   r e s i s t i v i t y ;   1/ 35 - µ s   i m pu l s e ,   A 50   H z ,   D C   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       Ci r c u i t - bas e gr ound i ng  e l e c t r ode   c ons i d e r i ng   f r e qu e nc y   d e pe nd e nc e   f or   d i f f e r e nt   ( R uqay y ah   O t hm a n )   617   T h e   r e s ul t s   o b t a i n e s o m e h o w   a gr e e s   w i t t h e   p r e v i o us   w o r s t a t i ng  t ha t   t h e   pe r f o r m a n c   of   t h e   r e s po n s e   w h e n   i n j e c t e w i t h   i m pu l s e   a n t ra n s i e n t   c urr e nt   gi v e s   di ff e r e n t   b e h a v i o r,   f o r   t h e   e a rt h i ng  s y s t e m   pr e v i o us l y   de s i gn e f o r   a   l o w   vo l t a ge   a n d   l o w   pow e f r e que n c y   o n l y   [2,   7] .   T h e r e f o r e ,   by   c o n s i de ri n t h e   f r e que n c y   i t h e   t r a n s i e nt   a n a l y s i s ,   m o r e   a c c u r a t e   r e s ul t s   c a b e   ob t a i n e e s pe c i a l l y   fo r   i m pu l s e   c urr e n t   c o n di t i o n .   T h e   n o v e l t y   of   t hi s   w o r i s   by   pr o of i n t ha t   t h e   i m pul s e   c u rr e nt   e xpe r i e n c e di f fe r e nt   b e h a v i o ur  i t h e   t ra n s i e n t   r e s po n s e   a s   s t a t e i n   t h e   p r e v i o us   w o r k,   w h e re   f r e que n c y   n e e t b e   i n c l ude d   i n   t h e   a n a l y s i s ,   w h i c h a v e   b e e n   s uc c e s s f ul l y   a c h i e v e i n   t h i s   w o r by   s i m ul a t i o n   a n d   a na l y s i s .       4.   C O N C LU S I O N   T h e   c i r c ui t - b a s e m o de l   o f   gr o u n di n g   e l e c t r o de s   w i t f re que n c y   de pe n de n t   o f   s o i l   a n d   t hr e e   di f fe r e nt   i nput   c u rr e n t s   w e r e   s uc c e s s f ul l y   m o d e l l e d.   It   i s   f o un t ha t   t h e   v o l t a ge   r e s po n s e   o f   t h e   i m pul s e   c urr e n t   i s   b e t t e r   w i t h   t h e   i n f l ue n c e   of   f r e que n c y   a n a l s o   t h e   m o s t   a f fe c t e by   t h e   f r e que n c y   c o m pa r e t   t h e   r e s po n s e s   of   A 50  H z   a n D i n p ut .   T h e   s t udy   a l s o   c o n c l ude t ha t   c o n s i de r i ng  t h e   f r e que n c y   de pe n de n c e   o f   s o i l   pa ra m e t e r s   i s   c r uc i a l   i n   t h e   t ra n s i e nt   pe r f o r m a n c e   a n a l y s i s   t o   ob t a i n   a c c ura t e   r e s ul t s .       A C K N O WL ED G E M EN TS   T h e   a ut h o r s   w i s h   t o   t ha n t h e   M i n i s t r y   of   H i gh e r   E d uc a t i o n   (M O H E a n 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   (R e s e a r c V o t e   N o s .   4F 828   a nd  18 H 10)  f o r   t h e   f i na n c i a l   a i d .       R EF ER EN C ES     [ 1]   M .   A kba r i ,   e t   al ,   " T h e   E f f e c t   o f   F r e qu e nc y   D e pe nde nc e   o f   S o i l   E l e c t r i c a l   P a r a m e t e r s   o t he   L i g ht ni ng   P e r f o r m a nc e   o f   G r o undi ng   S y s t e m s , "   I E E E   T r ans ac t i o ns   on   E l e c t r om agne t i c   C o m pat i bi l i t y ,   v o l .   5 5,   no .   4 ,   p p.   73 9 - 746 ,   2 013 .   [ 2]   O .   K he r i f ,   S .   C h i h e b,   M .   T e g ua r ,   A .   M e kh a l di ,   a n N .   H a r i d,   " T i m e - do m a i m o de l i ng   o f   g r o undi ng   s y s t e m s   i m pu l s e   r e s po ns e   i nc o r po r a t i ng   no nl i ne a r   a nd   f r e q ue nc y - de pe nd e n t   a s pe c t s , "   I E E E   T r an s ac t i on s   on   E l e c t r om agne t i c   C om p at i b i l i t y ,   v o l .   6 0,   no .   4 ,   p p.   90 7 - 916 ,   2017 .   [ 3]   D .   S .   G a z z a na ,   A .   S .   B r e t a s ,   G .   A .   D .   D i a s ,   M .   T e l l o ,   D .   W .   P .   T ho m a s ,   a nd  C .   C h r i s t o po ul o s ,   " T he   t r a n s m i s s i o n   l i n e   m o de l i ng   m e t ho t o   r e p r e s e n t   t he   s o i l   i o ni z a t i o phe no m e no i g r o und i ng   s y s t e m s , "   I E E E   T r ans ac t i o ns   o n   M ag ne t i c s ,   v o l .   50 ,   no .   2 ,   pp .   5 05 - 508 ,   2014 .   [ 4]   L .   G r c e v ,   " T i m e - a nd   f r e qu e nc y - de pe nde nt   l i g ht n i ng   s u r g e   c ha r a c t e r i s t i c s   o f   g r o undi ng   e l e c t r o de s , "   I E E E   T r ans ac t i ons   on   P ow e r   D e l i v e r y ,   v o l .   2 4,   no .   4 ,   p p.   21 86 - 219 6,   20 0 9.   [ 5]   H .   H a s a n ,   e t   a l ,   " C ha r a c t e r i z a t i o o f   ho r i z o nt a l   e a r t h   e l e c t r o de s :   va r i a b l e   f r e qu e nc y   a nd  i m p ul s e   r e s po n s e s , "   2 015   50t h   I nt e r n at i on al   U ni v e r s i t i e s   P ow e r   E ngi ne e r i n C o nf e r e nc e   ( U P E C ) pp .   1 - 5,   20 15 .   [ 6]   M .   M o kht a r i   a nd  G .   B .   G ha r e hpe t i a n ,   " I nt e g r a t i o o f   e ne r gy   ba l a nc e   o f   s o i l   i o ni z a t i o i c i g r e   g r o undi ng   e l e c t r o de   r e s i s t a nc e   m o de l , "   I E E E   T r a ns a c t i on s   on  E l e c t r om ag ne t i c   C om pat i bi l i t y v o l .   60 ,   no . 2,   pp .   402 - 41 3 ,   20 17 .   [ 7]   R .   A l i pi o   a nd  S .   V i s a c r o ,   " I m pul s e   e f f i c i e nc y   o f   g r o undi ng   e l e c t r o de s :   E f f e c t   of   f r e que nc y - de pe nde n t   s o i l   pa r a m e t e r s , "   I E E E   T r ans a c t i o ns   on   P ow e r   D e l i v e r y ,   v o l .   2 9 ,   no .   2 ,   pp.   71 6 - 723,   2 014 .   [ 8]   B .   Z .   J i np e ng W u,   e t   al ,   " A   c o m pr e he ns i v e   a ppr o a c f o r   t r a ns i e n t   pe r f o r m a nc e   o f   g r o undi ng   s y s t e m   i t he   t i m e   do m a i n, "   I E E E   T r ans ac t i o ns   on   E l e c t r om agne t i c   C om pa t i bi l i t y ,   v o l .   57 ,   no .   2 pp.   2 50 - 256 ,   2015 .   [ 9]   J .   L .   G .   L .   A .   S a l g a do ,   J .   T o r r e s ,   E .   O .   H e r n á nd e z ,   " T r a ns i e n t   a na l y s i s   o f   g r o undi ng   s y s t e m s   und e r   l i g ht ni ng   s t r i k e s   c o ns i de r i ng   s o i l   i o ni z a t i o n, "   2 010   I E E E   I nd us t r y   A pp l i c a t i ons   So c i e t y   A nnu al   M e e t i ng pp.   1 - 7 ,   2010 .   [ 10]   S .   Y ud a ,   S .   S a w a k i ,   Y .   B a ba ,   N .   N a g a o ka ,   a nd  A .   A m e t a n i ,   " A ppl i c a t i o o f   t he   T L M   m e t ho t o   t r a n s i e nt   s i m u l a t i o ns   o f   a   c o nduc t o r   s y s t e m   w i t a   l o s s y   g r o und :   G r o undi ng   e l e c t r o de s   a nd  a o v e r he a w i r e , "   I E E E   T r ans ac t i ons   on   E l e c t r om agne t i c   C om pa t i bi l i t y ,   v o l .   5 5 ,   no .   1 ,   p p.   175 - 182 ,   201 2 .   [ 11]   B .   Z .   l i n l i a ng   H e ,   " S o i l   I o ni z a t i o phe no m e no a r o und  g r o undi ng   e l e c t r o de   u nde r   l i g h t ni ng   i m pul s e , "   2013  A s i a - P ac i f i c   Sy m po s i um   on  E l e c t r om ag ne t i c   C om pat i b i l i t y   ( A P E M C ) pp .   1 - 5,   201 3.   [ 12]   R .   G .   O l s e a nd  L .   G r c e v ,   " A na l y s i s   o f   hi g h - f r e que nc y   g r o unds :   c o m pa r i s o o f   t he o r y   a nd  e xpe r i m e nt , "   I E E E   T r ans ac t i ons   on   I ndu s t r y   A pp l i c a t i o ns ,   v o l .   51 ,   no .   6 ,   pp .   4889 - 48 9 9,   201 5.   [ 13]   M .   M o kh t a r i ,   e t   a l ,   " A i m pr o v e c i r c ui t - ba s e d   m o de l   o f   a   g r o u ndi ng   e l e c t r o de   by   c o ns i de r i ng   t h e   c ur r e nt   r a t e     o f   r i s e   a n s o i l   i o n i z a t i o n   f a c t o r s , "   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 .   3 0 ,   no .   1 ,   pp.   2 11 - 219 ,   2015 .   [ 14]   M .   M .   R .   A r a ne o ,   S .   L a u r i a ,   A .   G e r i ,   F .   G a t t a ,   S .   C e l o z z i ,   " H y br i d   a nd  pi - c i r c ui t   a ppr o a c he s   f o r   g r o undi ng   s y s t e m   l i g ht ni ng   r e s po n s e , "   20 15   I E E E   E i ndh ov e P ow e r T e c h pp .   1 - 6,   20 15.   [ 15]   F .   H .   S .   I di r   D j a m e l ,   S e m a a G e o r g e s ,   " T r a n s i e n t   r e s po ns e   o f   g r o u ndi ng   s y s t e m s   unde r   i m pu l s e   l i g ht ni ng   c ur r e nt , "   2016   E l e c t r i c   P ow e r   Q ual i t y   and   Su ppl y   R e l i a bi l i t y   ( P Q ) pp.   71 - 75 ,   2016 .   [ 16]   M .   M o kht a r i ,   Z .   A bdul - M a l e k,   a nd  C .   L .   W o o i ,   " I nt e g r a t i o o f   f r e que nc y   de pe nde nt   s o i l   e l e c t r i c a l   p r o pe r t i e s   i n   g r o undi ng   e l e c t r o de   c i r c u i t   m o de l , "   I n t e r nat i o nal   J our nal   o f   E l e c t r i c al   an C om pu t e r   E ngi ne e r i ng  ( I J E C E ) ,   v o l .   6 no .   2 ,   p p .   7 92 - 799 ,   2016 .   [ 17]   P .   Y u t t h a g o w i t h,   " A   m o di f i e pi - s ha p e c i r c ui t - ba s e m o de l   o f   g r o undi ng   e l e c t r o de s , "   2016  33r d   I n t e r na t i ona l   C onf e r e nc e   on   L i gh t n i ng   P r ot e c t i on   ( I C L P ) ,   p p.   1 - 4 ,   2 016 .   [ 18]   R .   O t hm a a nd  Z .   A bdul - M a l e k,   " A i m pr o v e c i r c ui t - ba s e g r o undi ng   e l e c t r o de   c o ns i de r i ng   f r e que nc y   de pe n de nc e   o f   s o i l   pa r a m e t e r s , "   2018   I n t e r n a t i ona l   C on f e r e nc e   o E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   and   C om pu t e r   S c i e nc e   ( I C E C O S) ,   p p.   27 1 - 274 ,   2 018 .   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  :     61 3   -   61 8   618   [ 19]   R .   O t hm a n,   A bdul - M a l e k,   Z . ,   J a m ba k,   M .   I . ,   N a w a w i ,   Z . ,   &   S i di k ,   M .   A .   B . ,   " C i r c u i t - ba s e m o de l   g r o undi ng   e l e c t r o de   c o ns i de r i ng   f r e qu e nc y   de pe nde n t   o f   s o i l   r e s i s t i v i t y   a nd  r e l a t i v e   pe r m i t t i v i t y , "   i A dv an c e s   i E l e c t r on i c s   E ngi ne e r i n g ,   pp .   87 - 92 ,   2020 .   [ 20]   D .   C a v ka ,   N .   M o r a ,   a n F .   R a c hi di ,   " A   c o m pa r i s o o f   f r e que nc y - de pe nd e n t   s o i l   m o de l s :   a ppl i c a t i o t o   t he   a na l y s i s   o f   g r o undi ng   s y s t e m s , "   I E E E   T r a ns a c t i on s   on  E l e c t r om a gne t i c   C o m pat i bi l i t y ,   v o l .   5 6 ,   no .   1 ,   p p.   17 7 - 187 ,   2 01 3 .   [ 21]   M .   M o kh t a r i ,   Z .   A bdul - 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 ni z a t i o o t r a ns i e n t   g r o und i 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 e r na t i o nal   T r a ns ac t i ons   o E l e c t r i c a l   E n e r gy   Sy s t e m s ,   v o l .   26 no .   7 ,   pp.   1 462 - 147 5,   20 16.   [ 22]   M .   M o kht a r i ,   Z .   A bdul - M a l e k,   a nd  G .   B .   G h a r e hpe 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 hi v e s   o f   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng ,   v o l .   65 ,   no .   3 ,   pp.   4 49 - 461 ,   2016 .   [ 23]   E .   P .   N i c o l o po ul o u,   F .   E .   A s i m a ko po ul o u,   I .   F .   G o no s ,   a nd  I .   A .   S t a t ho pul o s ,   " C o m pa r i s o o f   e qui v a l e n t   c i r c ui t   m o de l s   f o r   t he   s i m u l a t i o o f   s o i l   i o ni z a t i o n, "   E l e c t r i c   P ow e r   Sy s t e m s   R e s e ar c h ,   v o l .   1 13 ,   p p.   18 0 - 187 ,   2 014 .   [ 24]   M .   M o kh t a r i ,   Z .   A bdul M a l e k ,   a nd  G .   B .   G ha r e hpe 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 e r n at i on al   T r ans a c t i o ns   on   E l e c t r i c a l   E ne r gy   Sy s t e m s ,   v o l .   27 ,   n o .   3 ,   p p .   e 2 266 ,   2017 .   [ 25]   N .   M .   D a m i r   C a v ka ,   e t   al ,   " O n   t h e   a pp l i c a t i o o f   f r e que nc y   de pe nd e n t   s o i l   m o de l s   t o   t h e   t r a ns i e n t   a na l y s i s     o f   g r o undi ng   e l e c t r o de s , "   20 13   I n t e r na t i ona l   Sy m po s i um   o E l e c t r o m agne t i c   C om pat i b i l i t y p p.   77 7 - 781 ,   2013 .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       R .   O t h m an   r e c e i v e t he   D i p l o m a   i E l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng   i 2013  a nd  B . E .   de g r e e   i n   e l e c t r i c a l   e ng i n e e r i ng   i 2016  f r o m   U ni v e r s i t i   T e k no l o g i   M a l a y s i a   ( U T M ) ,   a nd  c ur r e n t l y   pe r s ui ng   M . P hi l   i e l e c t r i c a l   e ng i n e e r i ng   a t   I ns t i t ut e   o f   H i g V o l t a g e   a nd  H i g C ur r e nt   ( I V A T ) U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a .   H e r   r e s e a r c i nt e r e s t   i nc l ud e s   t he   hi g v o l t a g e   e ng i n e e r i ng   a nd   t r a ns i e n t   s i m ul a t i o o g r o undi ng   s y s t e m s   w i t f r e qu e nc y   i nf l u e nc e .             Z .   A b d u l - M al e k   r e c e i v e t he   B . E .   de g r e e   i e l e c t r i c a l   a n c o m put e r   s y s t e m s   f r o m   M o n a s h   U ni v e r s i t y ,   M e l bo ur ne ,   A us t r a l i a ,   i 1 989 ,   t he   M . S c .   d e g r e e   i e l e c t r i c a l   a nd   e l e c t r o m a g ne t i c   e ng i ne e r i ng   w i t i nd us t r i a l   a pp l i c a t i o ns   f r o m   t he   U n i v e r s i t y   o f   W a l e s   C a r d i f f ,   C a r di f f ,   U . K . ,   i n   1995  a nd  t he   P h. D .   d e g r e e   i h i g v o l t a g e   e ng i ne e r i ng   f r o m   C a r di f f   U ni v e r s i t y ,   C a r d i f f ,   U . K . ,   i n   1999 . H e   w a s   a   L e c t ur e r   w i t h   U n i v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a   ( U T M )   f o r   2 9   y e a r s ,   w he r e   he   i s   c ur r e n t l y   a   P r o f e s s o r   o f   H i g V o l t a g e   E ng i ne e r i ng   w i t t he   F a c ul t y   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng .     He   i s   c ur r e nt l y   t he   D i r e c t o r   o f   t he   I ns t i t ut e   o f   H i g V o l t a g e   a nd  H i g C ur r e nt   ( I V A T ) ,   U T M .     H e   ha s   pub l i s he t w o   boo ks   a nd  ha s   a u t ho r e a nd  c o - a ut ho r e m or e   t h a 100  pa pe r s   i v a r i o us   t e c hni c a l   j o ur na l s   a nd  c o nf e r e nc e   pr o c e e di ng s .   H i s   r e s e a r c i n t e r e s t s   i nc l ude   h i g h - vo l t a g e   i ns t r um e n t a t i o n,   l i g ht n i ng   pr o t e c t i o n,   de t e c t i o a n w a r n i ng   s y s t e m s ,   pa r t i a l   d i s c ha r g e s ,   na no di e l e c t r i c s ,   a nd  c o ndi t i o m o ni t o r i ng   o f   po w e r   e qu i pm e nt s .   P r o f e s s o r   A bdul - M a l e i s   a c t i v e l y   i nv o l v e i m a ny   na t i o na l   c o m m i t t e e s .   H e   i s   t he   C h a i r m a n,   W o r ki ng   G r o up  o H i g h - V o l t a g e   a nd  H i g h - C ur r e nt   T e s t   T e c hn i que s .   H e   i s   a l s o   a   m e m b e r   o f   I E C   C e r t i f i c a t i o B o d y   M a n a g e m e nt   C o m m i t t e e ,   T e c hni c a l   C o m m i t t e e   o H i g V o l t a g e   P o w e r   T r a ns m i s s i o n,   W o r ki ng   G r o up  o H i g V o l t a g e   S w i t c hg e a r   a nd  C o nt r o l g e a r s ,   T e c hni c a l   W o r ki ng   G r o up  f o r   E l e c t r i c a l T e s t i ng ,   a nd  D e pa r t m e nt   o f   S t a nd a r d s   I E C   17025   T e c hn i c a l   A s s e s s o r s .   H e   i s   a m e m b e r   o f   t he   P o w e r   a nd   E ne r gy   S o c i e t y ,   D i e l e c t r i c s   a nd  E l e c t r i c a l   I ns ul a t i o n   S o c i e t y ,   a nd  C I G R E .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.