Indonesi an  Journa l  of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   11 ,  No.   2 ,  A ugus t  201 8 ,   pp.  593 ~ 598   IS S N:  25 02 - 4752 ,  DOI: 10 .11 591/ ijeecs . v1 1.i 2 .pp 593 - 598          593       Journ al h om e page :  http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   Practi cal Appl ication of I n - door T ested Sc aled Mo dels on  Real  Buil din g s tru ctures       Irshad  Ullah ,  MNR B ahar om ,  H .A h ma d, H.M .Luqm an,  Z aina b Z ainal   Univer sit y   Tun H uss ie n  Onn Mal a y s ia ,   B at u  Pah at   Johor,   86400  Mal a y s ia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Feb   1 1,  2018   Re vised  A pr   2 ,  2018   Accepte d  A pr   2 7 , 201 8     Li ghtni ng  indoor   te sting  got a  ver y   low  a tt en ti on  o f  the   re se arc h ers. Although  li ghtni ng   is  impos sible   to  cre a t e  inside  the  la b ora tor y   howev er   it   ca n  b e   pre sente d  using hi gh  volt age   imp ulse.   High  volt a ge  impuls e  was  gene ra te d  in   thi s  pape r  whic h  pre sents  t he  ac tual  li ghtni ng .   Sele c te d  buil d in g  struct ure s  were   te st ed  under   the   high  vol t age   condition .   Thi s  ide a  was  i m ple m ent ed   pra cticall y   b y   a ppl y ing  it   on  d iffe re n t  re al   bui ldi ng  struct u re s.   Diffe re n t   buil ding  with  di ffe re nt  roof  tops   were   observe d  pra cticall y   and  i t  was  found  tha t  th is  re sea r c h  work  has  a  good  agr ee m ent   of  the   li gh tni ng  strike   point s   observe   during   t he  indoor   activit ie s  in  h igh  vol tage  l ab  and   out  d oor  activ i t y   during  th e  f ie ld   stud y .   Ke yw or d s :   Li ghtni ng   fl ash   Geom et ric a l  sha pes   Air  te rm inal   H igh  voltage     Copyright   ©   201 8   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Ir s ha d  Ulla h ,    Un i ver sit y T un Hussien  On n M al ay sia   Ba tu Pa hat Joh or,  86400 M al ysi a .   Em a il :  irshad ul la h95@ ya hoo.com       1.   INTROD U CTION   Ligh t ning  prot ect ion   syst e m   consi sts  of   Lig htn in g  Air  Te r m inal  (LA T),   gro und  co nduc tor  an d  earth   wire.  Dif fer e nt   sta nd a rds  us e   the  co nventio n  m et ho d  of   li ghtnin g  protect ion   i n  w hich   L AT  at tract   li ghtning  and  dif f us es  it   to  the  gro und.  Ligh t ning  ca n  cause  d am ge  to  the  bu il di ng   structr ue  a nd  hu m a  as  well   as  the   equ i pm ent  [1] . D iffe ren t st an dards  are  us ed fo r  the li gh tni ng p r o te ct io n  syst e m  installat ion  and p r ovide  al l t he   inf or m at ion  abou t  buil ding  protect ion   [ 2] ,   [3] .     Ever y  ye ar  nu m ber   of   peopl e  are  kill ed  du e  to  li gh t ning  in  di ff e ren t  part   of   the  w or l d.  Ma la ysi a  is   on e  of t he hig h flash  d e ns it y c ountries a nd th eref or m any p eop le   get str uc k du e  to  li ght ning  [4] .   This  pap e r  pr e sen ts  the   ef fec t  of   li ghtni ng  on  the  i ns ta ll ed  ai r  te rm inals   durin g  t he  in door  a nd  real   ob s er vation d uri ng f ie ld  wo rk.       2.   LIGHT NI NG  ATTA CHME NT TO  STR U CTR UES   Wh e n  a   di rect  li gh tnin g  a ppr oach e s  the   buil ding  str uctu re  i t  eff ect   th e  s urf ace  of  a  buil din g  str uctr ue   and   produce  hi gh   el ect ric  fiel d  on  the  roof   t op   of   the  buil di ng   str uctu re.  Si m il arly  the  heigh t  of   the  buil din g,   it s  width   a nd   l egth  al s o  play   key  ro le   i n  li ghtnin g  at tract ion.  Th e  r od   is  al so   the  key  to   at tract   li gh tning   a nd  protect   the  bu il ding  struct ur es   [5] ,  [6] .  Lig ht ning  flash  ca n  be  at tract ed  by   the  LATs  inst al le d  on   the  bu il din g  structu res  with   a  dif fe ren t  rati o.   T he  place m ent  of  the  L AT  play s  an   im po rtant  r ule  in  li gh t ning  at t racti on.   Howe ver,  the  LATs  instal le d  on   the  c orners  has  m uch   eff ic ie ncy  as  co m par e  to  the  LAT  instal le d  in  the   m idd le   of  th  buil ding  r oof  t op  [ 7] .  T he  place m ent  of   L AT  is  ver y  im po rta nt  on  a ny  buil di ng   st ru ct ur e.   Du e  t o  correct   placem ent  of   L AT  on  the  bu il di ng   s tructu re  it   can   at tract   the  li gh tnin g  flas hes  and   ca n  pr otect   the  bu il di ng str uct ur es   [ 8] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   11 , N o.   2 ,  A ugust  2018   :    593   –   598   594   3.   PROP OSE D PRO CED U R E   Ind oor  te sti ng  of   t he  di ff e r ent  ge om et ric al   structu res  was  car ried  out  insid  t he  high  volt age   la borator y.   Hi gh   volt age  im pu lse   ge ner at or  was  us e d  to   pro du ce  t he  fl ash ov e r  f or  th e  scal ed  ob j ec ts.  The  bu il di ng   wer   s cal ed  dow n  by   con si der i ng   t h e  rati o  f or   a  si ng le   sto ry  buil ding  in  acc ord ance  with  t he  [ 9] .  The   scal ed object s  wer e  test ed usi ng h i gh volt ag e i m pu lse   gen e rtro as s how n  i n  Fi g u re  1.         Figure  1 .  Sc he m at ic  d ia gr am   of im pu lse  g en erator       Heig ht  of   t he  buil ding  was  ke pt  as  10   cm   fo r   each  shpe  an d  i m pu lse   vo lt a ge  was  a pp li e d.  The  stri ke  po i nts  on   different  sh a pes  wer e  obse rv e  and   the  fiel d  work   was  carr id  ou t  by  obse rv i ng   the  r oof   top s  of   diff e re nt buil di ng str uctu res.       4.   RESU LT S   Durin g  the  e xperim ental   pr oc ess  the  i m pu l se  vo ta ge  was   app li ed  on   t he   flat   ro of  to p  and   al l  the  instal le   Lighning  Air   Term inals  (LATs)  we r e  struc k  by  li ghtnin g  on  the  c orner.   T he  flashove r  on  dif fere nt  ai r   te rm inal of t he fla t roo f  is  giv e n  in  Fig ure  2 .           (a)                                                                                 (b)         (c)   (d)       (e)     Figure  2. Flash ov e r o n  the  f la t  roof to p       T 4   T 2   T 3   T 1   T 2   T 3   T 4   T 1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Practic al A ppli cation of  I n - door  Te ste d Sc aled  M odel s on Re al B uildin g …   ( Irshad U ll ah )   595   Si m il ary  du rin g  the  fiel d  ob serv at io n  it   was  foud   that  the  buil ding  str uctu re  wer e  al so   struc k  by  li gh tnin g  on   th e  corners.  Fa be r  towe rs  w er  visit ed  by  the  reseache rs  a nd  the  strike  patt ern   was  f ound  wh ic h  has  a  good  ag reem ent  with  t he  ex per im ental   wo r k  do ne  in  the  high  vol ta ge  la borato r y.   Fig ure   3  show  the   strike  patte rn on  real b uildin g of Fa ber   To we rs.           (a)   (b)       (c)   (d)       (e)     (f)     Figure  3.   Lig htn in g  stri ke po i nts  on Fa ber  t owers       Fig ure  3  in dic at es  that  al l   the  li gh tnin g  fla sh es  we re  struc k  on  the  co rner  of   the  real  bu il di ng   roof  top .  The refo re,   the  id oor  li ghtnin g  te sti ng   c a n  be   ap plied  to   the  gi ven   buil ding  instal le d  with  L AT  a nd   it   can   be pr otect ed fr om  the ligh ti ng  strikes .   Gab le   s hap e  was  al so   te ste d  in  high  vo lt age  la borato ry   wh ic h  is  sho wn   in  Fi g ure  4  dif fer e nt  ai r  te rm inal i s g iv en  in  Fig ure  2.         No strike  on fr on t e dge     Strike  on bac k ed ge           Lig htn i ng f l ash o n back  corne r  1   Ligh t ning f la s h o n back  cor ne r 2   Ligh t ning f la s he s   Strike  Fabe r  to wer co rn e r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   11 , N o.   2 ,  A ugust  2018   :    593   –   598   596           Figure  4. Flash ov e r o n Gab el   sh a pe       Fo r  t he  F ig ur e   4   it   can  be  see n  al l  the  flashe s  are  at tract ed  by  the  instal le d  ai r  te rm inals.   Durin g  the   fiel d  obse rv at i on   t he  inc ubat or   1  P utra j ay   was  visit ed  an d  the  li gh ning  strike  po i nts  w ere  f ound  on   t he  ar c   roof to p.                                                 (a )                                                                                          (b)     Figure  5. Strik es on t he  inc ub at or   1         From   the  F ig ure  5  it   can   be   f ound  that  t he  ga ble  s hap e   te ste d  in   in door  te sti ng   ca n  be  im pelem ented  on the  buil ding  stru ct reu li ke  i ncubato re  1 Pu trajaya.   Si m il arly   UTH  li br ary  was   al so   ta ken  as  a   c ase  stu dy.  UT HM  Lib rar y  is   on e   of  t he  heig hes   buil ding  and  it   is  ex po s ed  to   li gh t ning   an d  ha s  the  pro ba bili ty   to  be  struc k  be  li ghtnin g.  Fro  t he   li br ay   a  cy li ndrical   m od el  w as test ed wh ic h  ca n b e i m ple m ented  on  UTH M  Lib rar y.   L l igh t ning  distrib ution o n  the  g i ven s ha pe.     Strikes   on  four spots   In c ubat or 1   T 1   T 2   T 3   T 1   T 2   T 3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Practic al A ppli cation of  I n - door  Te ste d Sc aled  M odel s on Re al B uildin g …   ( Irshad U ll ah )   597       Figure  6 .  C yl ind rical  s hap e   wi th f la s hove r         The  g i ven test ing  ca n be  us e d for  UTH M  L ibray  wh ic h  is  giv e n  in   F ig ure   7. From  the   te ste d  m od el   it  can  be  im ple m ented  f or the   li br ary as  it  h as  cyl ind rical  s ha pe.                                                       Figure  6 .   UT H M Li br ay     (a)     (b)         (c)   (d)   Libra ry   bac k v ie w   Libra ry fro nt  vi ew   Sh a rp ed ges o n t he  roof   Cl os e v ie w of  the  roof   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   11 , N o.   2 ,  A ugust  2018   :    593   –   598   598   5.   CONCL US I O N   The  im ple m entat ion   of   a n  indo or   te sti ng  has  bee n  car r ie d  ou t  a nd   t he  dif fer e nt  ge om et rical  structu res  were   sel ect ed.   T he  sh a pes  wer e  te ste d  insi de  the   high  vo lt age   la borato ry.T he  fi el d  obse rv at io n  was   ta ken   in  acc ordan ce  with  the   sa m e  sh apes  t est ed  in  the  la b.  D ur in g  the  fiel d  obser vatio n  it   was  f ound  that  the   geo m et rical   sh apes  in   real  ha s  the  sam e  cha ractersit ic s  of  l igh tni ng  at ta ch e m ent.  The refor e ,  the  te ste d  m od el  can  be  a pp li e d  f or   t he  pr act ic al   app li cat io n  on  the  obser ve d  bu il di ng  str uc tures  a s  well   a sl  the  oth e r  buil ding  structu res.       ACKN OWLE DGME NT   The  a uthor  w ould  li ke  t o  tha nk  the  Faculty   of  Ele ct rical   an d  Ele ct ronics  En gin ee rin g  U nive rsity   Tu n   Hu s sei n  O nn  Ma la ysi a  (U THM)  f or   bein g  a  pa rt  of   t his  resea rch   a nd   pro vid in g  al l  the  facil iti es  for   exp e rim ental   work.  Sp eci al   than ks   t o  Or ic c  UT HM  w hich  s upports   this   resea rch  ude r   the  Gr a nt  C ontract   hav i n Vo te   N o. U 563.       REFERE NCE S     [1]   R.   L .   Hol le,   “So me  Aspects of Gl obal  Lightni ng   I mpacts, ”   in  iIter nat ioni on al c onf ere nc e  on   li ghn ting prot e ct ion   s y stem (ICL P) ,   2014,   pp .   1390 – 1395.   [2]   BS  EN   /   IEC  623 05  Lightni ng   protection  standard ,   vol. 44, no. 0. 2 008,   pp .   1 – 107 .   [3]   “ NFPA Standa rd  for  th e  Ist al l atio n  Li gh tni ng  Prot ec t ion  S y s te m , ”   2006.   [4]   Z.   a. Ba h aru din ,   N.  A.  Ahm ad, J.   S.  Mäke l ä, M.   F ern ando, a nd   V.   Coora y ,   “ Nega tive  c loud - to - grou nd  li ghtn ing  fla shes i n   Mal a ysia, ”   J .   At mos .   S olar - Terr estrial   Phy s. ,   vol .   108 ,   pp.   61 – 67 ,   Feb .   2014.   [5]   F.  D’A le ss andr o,   “ Striki ng  dista nc e  fa ct ors  a nd  pra ct i ca l  li g htni ng  rod  insta llati ons:  a  qua nti tative   stud y , ”   J.  El e ct ros tat . ,   vo l. 59, no. 1, pp. 25 – 41,   Jul.   2003.   [6]   F.  D’A le ss andr o,   “ On t he   opt imum   rod  geometr y   for  pra ct i ca l   li g h tni ng  pro te c ti on   s y stems , ”  J. Ele ct ros tat . ,   vo l. 65 ,   no.   2 ,   pp .   113 – 1 21,   Feb .   2007 .   [7]   A.  Kern  and  M.  Mathi eu ,   “Probabili t y  of  li ght ning  strike s  to  air -   te rm inat ion s  of  structures  using  the   el e ct r o -   geome tric a l  model  th eory   and   the   stat isti cs  o f  l ight n ing  curr ent   param et ers , ”  in  Int ern a ti on al   Confer ence  on  Li ghtni ng   Prote c ti on  (IC LP) ,   201 0,   vol .   2010 ,   pp .   1 – 8.   [8]   A.  Srivasta v a an d  M.  Mishra ,   “ Pos it ioni ng  o f  l ig htni ng  rods usin g  Monte  C arl o   technique,”  J .   E lectrostat. ,   vo l. 76 ,   no.   3 ,   pp .   201 – 2 07,   Aug.   2015.   [9]   V.  Heller,   “ Sca l e  eff ec ts  in  ph y s ic a l  h y dra u li c   e ngine er ing  m odel s,”  J.  Hydraul.   Re s. ,   vol .   49 ,   n o.   3,   pp .   293 – 30 6,   Jun.  2011.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.