در نوشته درآمدی بر انواع اضافه ولتاژهای سیستم قدرت بیان شد که دو نوع از اضافه ولتاژهای سیستم قدرت، اضافه ولتاژهای رعد و برق و کلید زنی هستند. این اضافه ولتاژها، دلایل اصلی ایجاد وقفه در سیستم های قدرت هستند. در طول طراحی یک خط جدید و یا بهبود یک خط موجود، ارزیابی نظری از عملکرد خط در برابر اضافه ولتاژها، خواسته می شود. بنابراین، مدل سازی مناسب سیستم قدرت به منظور به دست آوردن نتایج قابل اعتماد ضروری است، و تصمیم مطلوب اقتصادی برای این منظور اتخاذ می شود. به منظور بهبود عملکرد خط در شبکه های انتقال با ولتاژ بالا و کاهش نرخ خرابی سالانه، سیم گارد از حملات رعد و برق جلوگیری می نماید و از فاز هادی محافظت می کند.
خطوط انتقال شبکه ها با ولتاژ بالا در برابر حملات رعد و برق و اضافه ولتاژهای داخلی با استفاده از سیم گارد و برقگیرها، محافظت می شوند. مدل سازی مناسب اجزای یک سیستم قدرت، به منظور به دست آوردن نتایج قابل اعتماد شبیه سازی نظری برای عملکرد خط که در طراحی یک خط جدید و یا بهبود خط موجود مورد استفاده قرار می گیرد، مسئله مهمی است.
شرکت های برق معمولا برقگیرهایی بین هادی فاز و زمین نصب می کنند تا جریان اضافه ولتاژها را به زمین منحرف کنند. در سال های گذشته، برقگیرهای با فاصله هوایی، مورد استفاده قرار می گرفتند اما امروزه با برقگیرهای اکسید فلزی بدون فاصله هوایی جایگزین شده اند. برقگیرهای اکسید فلزی، از عایق تجهیزات در سیستم های الکتریکی در برابر اضافه ولتاژهای داخلی و خارجی، محافظت می کنند. آن ها در طول عملیات عادی، مقاومت بسیار بالایی دارند و در اضافه ولتاژهای گذرا، مقاومت کمتری از خود نشان می دهند. این است که مشخصه V-Iویژگی های دستگاه غیر خطی است. ضمنا مشخصه V-Iبسیار غیر خطی، نیاز برای فواصل هوایی سری جرقه را برطرف می کند. ویژگی های الکتریکی، تنها توسط خواص بلوک های اکسید فلز تعیین می شوند. برقگیرهای اکسید فلزی با فاصله هوایی هنوز هم توسط تولیدکنندگان مختلف برای ولتاژ متوسط به بازار عرضه می شوند. داده های حاصل از افزایش برقگیرهای اکسید فلزی نشان می دهد که این دستگاه دارای ویژگی های پویایی است که برای مطالعات هماهنگی ولتاژ مربوط به موج با زمان جلوی سریع قابل توجه است.
برقگیرهای اکسید فلزی، که بخشی از سیستم قدرت هستند، رفتار دینامیکی وابسته به فرکانس و مدل سازی مدار خود را که یک مسئله حیاتی است، ارائه می کنند. برقگیرهای اکسید فلزی در مدل سازی خود با توجه به ویژگی های پویای خود، که بستگی به زمان ظهور موج ضربه تزریقی دارد، مشکلاتی را ایجاد می کنند.
اطلاعات مربوط به افزایش برقگیرهای اکسید فلزی نشان می دهد که برای امواج با پیشانی سریع، آن هایی که زمان افزایش کمتر از 8 میکرو ثانیه دارند، پیک موج ولتاژ قبل از پیک موج جریان، رخ می دهد و ولتاژ باقی مانده در سراسر برقگیر افزایش می یابد، چونکه زمان تخلیه برقگیر کاهش می یابد.این افزایش ولتاژ باقی مانده، هنگامی که زمان جلو جریان تخلیه از 8 تا 3/1 میکرو ثانیه کاهش می یابد، می تواند در حدود 6% باشد. در واقع، ولتاژ در سراسر برقگیر، تنها تابعی از جریان تخلیه نیست، بلکه تابع میزان افزایش آن نیز می باشد.
چندین مدل برای شبیه سازی این مشخصه وابسته به فرکانس، پیشنهاد شده است. این مدل ها در محاسبه و تنظیم پارامترهایشان با یکدیگر متفاوت هستند. بنابراین، این رفتار وابسته به فرکانس، به یک مدل پیچیده تری از مقاومت غیر خطی ایستا و ساده، نیاز دارد. معمولا در محاسبه و تنظیم پارامترهای آن ها مشکلاتی بوجود می آید. در برخی موارد روش های تکرار شونده مورد نیاز است ولی در برخی دیگر، اطلاعات لازم در برگه های اطلاعات سازندگان گزارش نشده است. این مدل ها در محاسبه و تنظیم پارامترهای خود متفاوت هستند، اما آن ها دقت قابل قبول را که در منابع مختلف گزارش شده، دارند.
قابلیت اطمینان یک سیستم قدرت به طور کلی به طراحی عایق تجهیزات آن بستگی دارد و به خوبی به رسمیت شناخته شده است که یکی از عوامل اصلی کاهش راندمان سیستم قدرت که منجر به تاثیر منفی بر تجهیزات سیستم قدرت و عایق آن ها می شود اضافه ولتاژها هستند. به طور مثال اضافه ولتاژ های گذرای سریع در پست هاي با عایق گازي (GIS) نسبت به پست هاي معمولي از اهميت بيشتري برخوردار است. در پست هاي معمولي، احتمال بعضي از خطاها روي سطح زنجيره مقره و يا بوشينگ قابل پذيرش است زيرا عايق هوا خود تعمير مي باشد. اما در پست هاي گازي تمام تجهيزات عايق شده با گاز بايد بازبيني شوند. به علت محدوديت فضا در محيط پست گازي، نصب برقگير اضافي در نزديك ترانسفوماتور قدرت مشكل است. بزرگ نمایي اضافه ولتاژ ها به علت بازتاب هاي امواج گذرا دراتصالات مختلف، امپدانس موجي كم و کاهش طول هادی پست های گازی می باشد. تا حدی که انتشار امواج رفت و برگشتي در طول هادي نسبت به پست هاي معمولي تا چند برابر افزايش مي يابد.
مدلسازی پدیده های مختلفی که ممکن است در مجموعه سیستم های قدرت اتقاق بیفتد از اهمیت بسزایی جهت بررسی و تحلیل رفتار سیستم ها و بهره برداری صحیح از آن ها دارد. بسیاری از پدیده های گذاری سیستم قدرت را می توان با نرم افزار های مختلفی همچون ATP، EMTP، و DigSilent Power Factory مدلسازی نمود. در هر حال در صورت علاقه به یادگیری این نرم افزارها می توانید به آموزش های جامع و کامل نرم افزارهای مهندسی برق قدرت در سایت الگوریتم اول مراجعه نمایید.
