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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:盧宗益
研究生(外文):Tzong-Yi Lu
論文名稱:雷擊防治探討-以液化天然氣廠為例
論文名稱(外文):Study of Lightning Protection For LNG Facilities
指導教授:林瑞禮陳建富陳建富引用關係
指導教授(外文):Ray-Lee LinJiann-Fuh Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:電機工程學系專班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:77
中文關鍵詞:雷擊防治探討
外文關鍵詞:Lightning Protection
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  雷擊在易燃的天然氣處理設備及相關之控制系統容易產生許多問題,造成廠商極大損失。本論文先就雷擊產生過電壓之原因及所造成之危害、中和式消雷系統如何防止直接雷擊、接地系統之目的、並對突波保護器之功能先加以說明,再針對突波保護器之作用予以模擬驗證。最後以全台唯一的天然氣接收站曾經遭遇的雷擊事故為例,探討事故原因,並就現有技術,提出最有效且經濟的保護系統,期能防止類似事故再度發生。
  Lightning activity can create a lot of problems for gas-handling facilities. In this paper, the causes of overvoltages and their related threats suffer from the lightning strike, the objectives of grounding system, the prevention of the Dissipation Array System(DAS) from being struck by lightning, and the functions of surge protection devices are described firstly. Then, taking an example of first Liquified Natural Gas(LNG) plant in Taiwan to select the most cost-effective protection system.
摘要.................................................... IV
目錄................................................... VII
表目錄................................................... X
圖目錄.................................................. XI
符號表................................................ XIII
第一章 緒論............................................. 1
1.1 研究背景........................................... 1
1.2 論文章節概要....................................... 2
第二章 雷擊突波......................................... 3
2.1 雷擊機制......................................... 3
2.1.1 雷擊頻度....................................... 5
2.1.2 直接雷擊....................................... 9
2.1.3 二次雷擊效應................................... 9
2.2 突波電壓之形成.................................. 10
2.2.1 電磁脈波...................................... 10
2.2.2 靜電脈波...................................... 12
2.2.3 大地暫態電流.................................. 13
2.3 中和式消雷系統.................................. 15
2.4 中和式消雷系統離子產生器........................ 17
第三章 雷擊突波保護基本原理............................ 18
3.1 雷擊突波保護...................................... 18
3.1.1 突波保護器.................................... 19
3.2 雷擊特性........................................ 19
3.2.1 接地引入導體與建築物.......................... 20
3.2.2 雷擊暫態感應.................................. 22
3.2.3 雷電衝擊波形.................................. 22
3.3 突波保護組件.................................... 24
3.3.1 空氣或碳閃絡間隙.............................. 24
3.3.2 氣體放電管.................................... 24
3.3.3 稽納二極體.................................... 25
3.3.4 金屬氧化變阻器................................ 25
3.3.5 多級混合電路.................................. 26
3.4 突波保護器...................................... 26
3.4.1 迴路保護...................................... 27
3.4.2 傳送器控制設備用突波保護器.................... 27
3.4.3 現場製程傳送器用突波保護器.................... 28
第四章 突波保護器動作模擬.............................. 29
4.1 突波保護器模擬.................................. 29
4.2 電源供應器受雷擊突波襲擊之模擬.................. 29
4.3 單級式突波保護器................................ 32
4.4 多級混合式突波保護器............................ 36
第五章 永安廠雷害事故檢討.............................. 42
5.1 事故概況........................................ 43
5.2 落雷危害分析.................................... 46
5.2.1 地點分析...................................... 46
5.2.2 避雷措施...................................... 47
5.2.3 大地電位之湧升................................ 47
5.2.4 現有保護措施分析.............................. 49
5.2.5 落雷引發突波保護器放電分析.................... 49
5.3 接地電阻........................................ 50
5.3.1 重要性........................................ 50
5.3.2 接地電阻量測之限制............................ 51
5.4 檢討與評估: .................................... 52
5.4.1 檢討.......................................... 52
5.4.2 評估及建議.................................... 56
5.5 討論.............................................. 58
第六章 結論與未來改善方向.............................. 61
6.1 結論............................................ 61
6.2 未來改善方向.................................... 61
參考文獻................................................ 64
附錄 接地電阻計算與測定............................. 68
附錄1:永安廠廠區接地電阻值設計與計算................ 68
附錄2:地下儲槽接地電阻計算.......................... 70
附錄3:永安廠接地電阻測定............................ 74
作者簡介................................................ 77
[1] M. B. C. MlnstMC, “Surge protection for intrinsically
safe systems", Telematic Limited, 1997.
[2] 顏世雄,“永安液化天然氣廠雷害事故檢討",2001。
[3] “防雷系統改善技術服務工作報價說明書",中鼎工程股份有
限公司,2003 年4 月。
[4] R. B. Carpenter, Jr., “Lightning protection for
flammables storage facilities", Lightning Eliminators
& Consultants Inc.,1996.
[5] “中油公司通霄配氣站遭受雷擊過程與處理",2002年9月。
[6] R. B. Carpenter, Jr. and S. D. Mclvor, “Lightning
protection for Gas and LNG facilities", Lightning
Eliminators & Consultants Inc., 1997.
[7] T. Harrison, “Lightning surge protection for
electronic equipment - a practical guide", Telematic
Limited, 1998.
[8] M. S. Naidu and V. Kamaraju, “High voltage
engineering", Tata McGraw-Hill Publishing Company
Limited, 2002.
[9] 劉志放,“高電壓工程-測量、試驗及設計",徐氏基金會,
1992。
[10] 顏世雄,“高電壓工程",新學識文教出版中心,1997。
[11] T. Harrison, “Lightning and surge protection - basic
principles", Telematic Limited, 2000.
65
[12] 沈溥時,“電工法規",大中國圖書公司, pp.421,2001。
[13] J. R. Harford, “Why shunt powerline surge suppressors
don’t work”, New Frontier Electronics.
[14] 曾龍圖、林志一,“Isspice Version 8 交談式電路模擬分析
與應用”,全華科技圖書公司,2000。
[15] “Specifications of metal oxide varistors", Uppermost
Electronic Industries Co..
[16] M. Drabkin and J. Cizek, “Improved metal oxide
varistor packaging technology for transient voltage
surge suppressers", Lightning Eliminators &
Consultants Inc..
[17] “Series mode suppression or shunt mode? What’s the
difference?”, New Frontier Electronics,1994.
[18] Andrew Benton, EE “Buyer’s guide to surge protection”,
New Frontier Electronics.
[19] “Transient analysis tools”, Westbay Technology Ltd.,
2002.
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Inc..
[21] “Intrinsic safety", Pepperl+Fuchs Inc..
[22] IEEE Std. 81-1983, “IEEE guide for measuring earth
resistivity, ground impedance, and earth surface
potentials of a ground system".
[23] IEEE STD 142-1991, “Chapter 4 connection to earth".
[24] NFPA 780, “Standard for the installation of lightning
protection systems", 2000 Edition.
[25] 張忠超、天東,“綜述建築電氣設計的接地問題",北方教通
大學勘察設計研究院。
[26] 馬宏達,“論法拉第籠防雷",中國科學院電工研究所。
[27] 蔣之閩,“信息系統的防雷保護",浙江準匯建築設計有限公
司。
[28] 龔蔚,“電子信息系統電源的電湧防護",美國創新科技有限
公司上海代表處。
[29] M. B. C. MlnstMC, “Surge protection for intrinsically
safe systems", Telematic Limited, 1997.
[30] M. M. Elsherbiny, M. M. A. Salama, and Y. L. Chow,
“Rodbed grounding resistances from the single driven
rod resistance; The“F"multiplication factor",
Electrical and Computer Engineering Department,
University of Waterloo.
[31] M. M. Elsherbiny, M. M. A. Salama, and Y. L. Chow,
“Resistance formulas of frounding systems in two-layer
earth", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 11,
No. 3, July 1996.
[32] “Surge protection device (SPD) questions & answers",
Cutler-Hammer Inc..
[33] 廖財昌,“高電壓絕緣工程",全華科技圖書公司,1998。
[34] 簡詔群、呂文生,“高電壓維修實務工程",全華科技圖書公
司。
[35] 陳立雄,“水淬爐石作為接地電阻低減劑之研究",成大電機
碩論,2001。
[36] IEEE C62.41-1991, “IEEE recommended practice on surge
voltage in low-voltage AC power circuits", pp44-45.
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