Utafiti huu unachunguza jinsi eneo la kufunga kifaa cha ulinzi dhidi ya ongezeko la ghafla la voltage, yaani Surge Protective Device (SPD), linavyoathiri uwezo wa kupunguza overvoltage ya muda mfupi inayosababishwa na msukumo wa radi katika paneli kuu ya usambazaji. Paneli kuu imewakilishwa kama mtandao sawia wa R–L–C, huku SPD ikiwakilishwa kama kipengele kisicho cha mstari kinachotegemea voltage na kuiga tabia ya metal oxide varistor (MOV). Hali nne zimelinganishwa: mfumo usio na SPD, SPD upande wa kuingilia wa paneli, SPD kwenye busbar kuu na SPD kwenye laini ya usambazaji. Voltage za kilele zilizoripotiwa ni 6.00 kV, 2.09 kV, 4.47 kV na 4.68 kV mtawalia. Kati ya mipangilio iliyojaribiwa, SPD iliyowekwa upande wa kuingilia ilitoa voltage ya kilele ya chini zaidi na mwitikio wa mpito uliokuwa thabiti zaidi. Hata hivyo, matokeo yanahusu mazingira ya uigaji yaliyotolewa na hayajathibitishwa kwa majaribio ya maabara au vipimo vya eneo halisi.

Swali kuu la utafiti ni lipi?

Utafiti haulengi tu kuonyesha kwamba SPD inaweza kupunguza overvoltage. Unataka kubaini ni nafasi ipi ya kufunga SPD inayopunguza voltage inayobaki kwenye paneli kuu kwa kiwango kikubwa zaidi. Mantiki ya waandishi ni kwamba SPD inapowekwa karibu na sehemu ambayo msukumo wa radi unaingia katika mfumo, nishati ya msukumo inaweza kuzuiwa kabla haijasambaa zaidi ndani ya mtandao wa usambazaji.

Mfumo wa MATLAB uliwakilishwaje?

Paneli kuu ya usambazaji imeundwa kama mtandao sawia wa R–L–C unaowakilisha busbar, conductors na mizigo iliyounganishwa. Msukumo wa radi huingizwa kama waveform ya kawaida yenye kupanda kwa haraka na kilele cha juu. SPD huwakilishwa kama kipengele kisicho cha mstari chenye tabia ya MOV, ambacho huanza kuendesha mkondo voltage inapozidi kiwango chake cha clamping.

Makala haitoi thamani kamili za R, L na C, vigezo kamili vya waveform ya msukumo, characteristic kamili ya V–I ya MOV au impedance ya mfumo wa grounding. Kwa sababu hiyo, maelezo hayo hayajaongezwa kwa kukisia.

Matokeo ya maeneo tofauti ya SPD

Mpangilio wa upande wa kuingilia ndio uliotoa kilele cha chini zaidi. SPD kwenye busbar kuu na kwenye laini ya usambazaji pia zilipunguza voltage ikilinganishwa na mfumo usio na ulinzi, lakini makala inaeleza kuwa sehemu ya nishati ya msukumo ilikuwa tayari imesambaa ndani ya mfumo kabla ya kuzuiwa na SPD.

SPD Type 1 na ulinzi ulioratibiwa wa Type 1 + Type 2

Katika uigaji mwingine, SPD moja ya Type 1 ilipunguza voltage kutoka 6 kV hadi 3.9 kV, na makala ikataja kupungua kwa %36. Mpangilio ulioratibiwa wa Type 1 pamoja na Type 2 ulitoa residual voltage ya 980 V na makala ikaripoti kupungua kwa %84.8.

Kuna kutokulingana kwa hesabu ndani ya chanzo. Kutoka 6 kV hadi 3.9 kV ni takribani %35.0 kwa hesabu ya moja kwa moja, huku kutoka 6 kV hadi 0.98 kV ikiwa takribani %83.7. Kwa hiyo asilimia za makala hazibadilishwi, lakini tofauti hiyo inawekwa wazi. Aidha, makala haielezi vya kutosha kwa nini simulation ya SPD Type 1 inaonyesha 3.9 kV katika sehemu moja lakini mpangilio wa Type 1 upande wa kuingilia unaonyesha 2.09 kV.

Utafiti unaunga mkono hitimisho gani?

Katika mipangilio iliyolinganishwa, SPD Type 1 iliyowekwa upande wa kuingilia wa paneli kuu ilitoa voltage ya kilele ya chini zaidi. Hivyo matokeo yanaunga mkono hoja kwamba eneo la SPD ni kigezo muhimu katika tabia ya overvoltage ya muda mfupi ndani ya modeli iliyotumika.

Utafiti hauthibitishi nini?

Utafiti hauthibitishi kwamba eneo moja ni bora kwa kila jengo, mfumo wa grounding au mazingira ya radi. Hakuna majaribio ya surge generator kwenye vifaa halisi, vipimo vya field au tathmini ya muda mrefu ya reliability. Neno “optimal” linapaswa kueleweka ndani ya mipangilio iliyojaribiwa na uigaji huu.

Matokeo yana maana gani kwa Tanzania, Kenya na Afrika Mashariki?

Thamani za 2.09 kV, 4.47 kV na 4.68 kV haziwezi kuhamishwa moja kwa moja kwenye kituo fulani cha Tanzania, Kenya au eneo jingine la Afrika Mashariki. Topolojia ya mtandao, grounding, urefu na tabia za conductors, mazingira ya radi na sifa za SPD halisi lazima zichunguzwe kwa mfumo husika. Umuhimu wa utafiti ni kuonyesha kwamba sehemu ya kufunga SPD inaweza kuwa kigezo muhimu cha muundo wa surge protection.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Mbinu ya uigaji

Msukumo wa radi huingizwa kwenye modeli ya R–L–C ya paneli kuu na mwitikio wa voltage katika time domain unalinganishwa kwa maeneo tofauti ya SPD. SPD huigwa kama kipengele kisicho cha mstari chenye tabia ya MOV.

Matokeo muhimu ya kiasi

Voltage ya kilele ya chini zaidi ilikuwa 2.09 kV kwa SPD ya upande wa kuingilia. Mpangilio wa busbar kuu ulitoa 4.47 kV, laini ya usambazaji 4.68 kV na mfumo usio na ulinzi 6.00 kV. Kwa msingi huo, makala inatambua upande wa kuingilia kama eneo lenye ufanisi zaidi kati ya hali zilizojaribiwa.

Vikwazo vya mbinu

Vigezo halisi vya impulse waveform, thamani za R–L–C, characteristic kamili ya V–I ya MOV, grounding impedance na maelezo ya numerical solver hayajaelezwa. Hakuna uthibitishaji wa experimental au field ulioripotiwa. Kwa hiyo ushahidi huu unapaswa kutazamwa kama ulinganisho wa simulation na si uthibitisho wa utendaji wa mfumo halisi.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Kichwa asili: Optimal Placement Analysis of Surge Protective Devices Against Lightning Impulses at Main Distribution Panels Using MATLAB Simulation

Waandishi: Ovie Ariesta; Abdul Multi; Baskoro Abie Pandowo. Corresponding author ni Ovie Ariesta. Hakuna taarifa ya equal contribution katika chanzo.

Taasisi: Institut Sains dan Teknologi Nasional, Jakarta, Indonesia.

Jarida: International Journal of Advanced Multidisciplinary, 4(4), January–March 2026, 693–700. Tarehe ya kuchapishwa: 19 Februari 2026.

DOI: 10.38035/ijam.v4i4.1885. Kichwa cha PDF kinaonyesha 10.38035/ijam.v4i4 pekee, wakati rekodi rasmi ya makala inaonyesha DOI kamili yenye .1885.

Aina ya chanzo na peer review: Ni makala ya utafiti wa uigaji wa kihandisi kwa kutumia MATLAB. Jarida linajieleza kama peer-reviewed scientific journal; ripoti binafsi za reviewers za makala hii hazijaonyeshwa kwenye faili ya chanzo.

Leseni: CC BY 4.0.

Funding, data availability, conflict of interest na CRediT: Hakuna taarifa tofauti za vipengele hivi zilizopatikana katika makala iliyochunguzwa.

Maelezo yote ya kisayansi katika makala hii ya Verianla yanatokana na utafiti uliopakiwa. Vyanzo vya nje vimetumika kwa uthibitishaji wa bibliografia pekee. Matokeo ni ya MATLAB simulation na hayapaswi kutafsiriwa kama uthibitisho wa moja kwa moja wa utendaji katika mfumo halisi.