بررسی عوامل پیدایش انواع اضافه ولتاژها در سیستم های قدرت

بخشی از فهرست مطالب پروژه بررسی عوامل پیدایش انواع اضافه ولتاژها در سیستم های قدرت

فصل اول: مقدمه
کلیات
هدف

فصل دوم: بررسی انواع اضافه ولتاژها در سیستمهای قدرت و علل پیدایش آنها
مقدمه
انواع مختلف اضافه ولتاژها در شبکه
اضافه ولتاژهای صاعقه
مشخصه اضافه ولتاژهای صاعقه
اضافه ولتاژهای کلید زنی (قطع و وصل)
موج استاندارد قطع و وصل یا کلید‌زنی
علل بروز اضافه ولتاژهای کلیدزنی
اضافه‌ ولتاژهای ناشی از کلید‌زنی جریان‌های سلفی و خازنی
اضافه ولتاژهای کلیدزنی ناشی از تغییرات ناگهانی بار
اضافه ولتاژهای موقت

عنوان
مقدمه
خطاهای زمین
تغییرات ناگهانی بار
اثر فرانتی
تشدید در شبکه
تشدید در خطوط موازی

فصل سوم: نحوه تعیین پارامترهای برقگیر جهت حفاظت از شبکه در مقابل اضافه ولتاژها
مقدمه
برقگیرهای اکسید روی
ساختمان مقاومتهای غیر خطی
منحنی ولت – آمپر غیرخطی مقاومتها
پایداری حرارتی، اختلال حرارتی
تعاریف و مشخصات برقگیرهای اکسید روی
ولتاژ نامی
مقدار حقیقی ولتاژ بهره‌برداری
عنوان
حداکثر ولتاژ کار دائم
فرکانس نامی
ولتاژ تخلیه
مشخصه حفاظتی برقگیر
نسبت حفاظتی
حاشیه حفاظتی
جریان مبنای برقگیر
ولتاژ مرجع
جریان دائم برقگیر
جریان تخلیه نامی برقگیر
قابلیت تحمل انرژی
کلاس تخلیه برقگیر
انتخاب برقگیرها
انتخاب ولتاژ نامی و ولتاژ کار دائم برقگیر

عنوان
فصل چهارم: بررسی علل ایجاد اختلال در برقگیرهای اکسید روی
مقدمه
اشکالات مربوط به طراحی و ساخت برقگیر
پایین بودن کیفیت قرص‌های وریستور
پیرشدن قرص‌های اکسید روی تحت ولتاژ نامی در طول زمان
نوع متالیزاسیون مورد استفاده روی قاعده قرص‌های اکسید روی
عدم کیفیت لازم عایق سطحی روی وریستورها
اشکالات مربوط به انتخاب نوع برقگیر و محل آن در شبکه
پایین‌بودن ظرفیت برقگیر مورد انتخاب نسبت به قدرت صاعقه‌های موجود در محل
پایین‌بودن ولتاژ آستانه برقگیر انتخاب شده نسبت به سطح TOV
اشکالات ناشی از نحوه نگهداری و بهره‌برداری از برقگیر
وجود تخلیه جزئی در داخل محفظه برقگیر
آلودگی سطح خارجی محفظه برقگیر
اکسید شدن و خرابی کنتاکتهای مدارات خارجی برقگیر

عنوان
فصل پنجم: شناسایی پدیده فرورزونانس و بررسی حادثه پست ۲۳۰/۴۰۰ کیلوولت فیروز بهرام
مقدمه
شناسایی پدیده فرورزونانس
فرورزونانس
فرورزونانس سری یا ولتاژی
فرورزونانس موازی یا فرورزونانس جریانی
طبقه‌بندی مدلهای فرورزونانس
مدل پایه
مدل زیر هارمونیک
مدل شبه پریودیک
مدل آشوب گونه
شناسایی فرورزونانس
جمع‌آوری اطلاعات شبکه و پست جهت شبیه‌سازی و بررسی حادثه پست فیروز‌ بهرام
بررسی حادثه مورخ ۲۸/۲/۸۱ پست فیروز بهرام
مدلسازی و مطالعه حادثه با استفاده از نرم‌افزار emtp
رفتار برقگیرهای سمت اولیه و ثانویه ترانسفورماتور در هنگام وقوع حادثه۸۷
عنوان
رفتار برقگیر فاز T سمت KV230 ترانسفورماتور در هنگام وقوع حادثه
بررسی روشهای جهت جلوگیری از وقوع پدیده فرورزونانس در پست فیروز بهرام
الف- وجود بار در سمت ثانویه ترانسفورماتور
ب- ترانسپوز کردن خط رودشور – فیروز بهرام

فصل ششم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات
۶-۱- نتیجه‌گیری و پیشنهادات

ضمائم
منابع و مراجع

۱-۱- کلیات
    در سیستمهای قدرت و شبکه‌های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی، تک‌تک تجهیزات نقش اساسی دارند و بروز هرگونه عیبی در آنها، ایجاد اختلال در شبکه، اتصال کوتاه و قطع برق را به همراه دارد. خاموشی و جایگزینی تجهیزات معیوب هزینه‌های هنگفتی را به شبکه تحمیل می‌نماید. لذا بررسی و تحلیل بروز عیب در تجهیزات از اهمیت خاصی برخوردار می‌باشد و در صورت شناخت این عیوب و سعی در جلوگیری از بروز آنها از هدر رفتن سرمایه اقتصادی کشور جلوگیری به عمل می‌آید.
    برقگیرها از جمله تجهیزاتی هستند که جهت محدود کردن اضافه ولتاژهای گذرا ( صاعقه و کلید‌زنی) در شبکه‌های انتقال و توزیع به کار می‌روند. برقگیرها ضمن اینکه حفاظت تجهیزات در مقابل اضافه ولتاژهای گذرا را بر عهده دارند، باید در مقابل اضافه ولتاژهای موقتی از خود واکنشی نشان ندهند و همچنین با توجه به شرایط محیطی منطقه مورد بهره‌برداری ، نظیر رطوبت و آلودگی، عملکرد صحیح و قابل قبولی را ارائه دهند.

۱-۲- هدف:
    بر طبق گزارشهای رسیده از تخریب برقگیرهای پست ۲۳۰/۴۰۰ کیلوولت فیروزبهرام و به منظور بررسی علل این حوادث این پروژه را به انجام رسید.
    در این پروژه ابتدا به بررسی انواع اضافه ولتاژهای محتمل در شبکه‌های قدرت پرداخته می‌شود، سپس برقگیرها به عنوان یکی از تجهیزات مهم برای محدود کردن این اضافه ولتاژها معرفی شده و چگونگی طراحی و تعیین پارامترها و مشخصات برقگیر جهت حفاظت مناسب از شبکه مورد بحث قرار می‌گیرد. در فصل چهارم عوامل کلی که سبب اختلال در عملگرد برقگیر می‌شوند مورد بررسی قرار می‌گیرند. در فصل پنجم با استفاده از نرم‌افزار EMTP که قادر است حالات گذرا را بطور دقیق در شبکه آنالیز نماید شبکه مورد نظر شبیه‌سازی شده و شکل موج اضافه ولتاژهای تولید شده در شبکه در زمان وقوع حادثه محاسبه و ترسیم شده است.
    با بررسی نتایج بدست آمده و مقایسه شکل موج اضافه ولتاژهای تولید شده با شکل موج اضافه ولتاژهای فروزرونانسی،  وقوع پدیده فرورزونانسی در پست فیروزبهرام کاملاً مشهود است و اضافه ولتاژهای ناشی از این پدیده سبب تخریب برقگیرهای این پست گردیده است.
    در پایان نیز پیشنهاداتی جهت جلوگیری از بروز مجدد چنین حوادثی در پست مذکور ارائه شده است.
خلاصه:
    در سیستمهای قدرت و شبکه‌های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی، تک‌تک تجهیزات نقش اساسی دارند و بروز هرگونه عیبی در آنها، ایجاد اختلال در شبکه، اتصال کوتاه و قطع برق را به همراه دارد. خاموشی و جایگزینی تجهیزات معیوب هزینه‌های هنگفتی را به شبکه تحمیل می‌نماید. لذا بررسی و تحلیل بروز عیب در تجهیزات از اهمیت خاصی برخوردار می‌باشد و در صورت شناخت این عیوب و سعی در جلوگیری از بروز آنها از هدر رفتن سرمایه اقتصادی کشور جلوگیری به عمل می‌آید.
    برقگیرها از جمله تجهیزاتی هستند که جهت محدود کردن اضافه ولتاژهای گذرا ( صاعقه و کلید‌زنی) در شبکه‌های انتقال و توزیع به کار می‌روند. برقگیرها ضمن اینکه حفاظت تجهیزات در مقابل اضافه ولتاژهای گذرا را بر عهده دارند، باید در مقابل اضافه ولتاژهای موقتی از خود واکنشی نشان ندهند و همچنین با توجه به شرایط محیطی منطقه مورد بهره‌برداری ، نظیر رطوبت و آلودگی، عملکرد صحیح و قابل قبولی را ارائه دهند.
    بر طبق گزارشهای رسیده از تخریب برقگیرهای پست ۲۳۰/۴۰۰ کیلوولت فیروزبهرام و به منظور بررسی علل این حوادث این پروژه را به انجام رسید.
    در این پروژه ابتدا به بررسی انواع اضافه ولتاژهای محتمل در شبکه‌های قدرت پرداخته می‌شود، سپس برقگیرها به عنوان یکی از تجهیزات مهم برای محدود کردن این اضافه ولتاژها معرفی شده و چگونگی طراحی و تعیین پارامترها و مشخصات برقگیر جهت حفاظت مناسب از شبکه مورد بحث قرار می‌گیرد. در فصل چهارم عوامل کلی که سبب اختلال در عملگرد برقگیر می‌شوند مورد بررسی قرار می‌گیرند. در فصل پنجم با استفاده از نرم‌افزار EMTP که قادر است حالات گذرا را بطور دقیق در شبکه آنالیز نماید شبکه مورد نظر شبیه‌سازی شده و شکل موج اضافه ولتاژهای تولید شده در شبکه در زمان وقوع حادثه محاسبه و ترسیم شده است.
    با بررسی نتایج بدست آمده و مقایسه شکل موج اضافه ولتاژهای تولید شده با شکل موج اضافه ولتاژهای فروزرونانسی،  وقوع پدیده فرورزونانسی در پست فیروزبهرام کاملاً مشهود است و اضافه ولتاژهای ناشی از این پدیده سبب تخریب برقگیرهای این پست گردیده است. در پایان نیز پیشنهاداتی جهت جلوگیری از بروز مجدد چنین حوادثی در پست مذکور ارائه شده است.

۲-۱- مقدمه
    سطح ایزولاسیون به عنوان یکی از پارامترهای مهم در طراحی شبکه مطرح می‌باشد و ارتباط مستقیمی با اضافه ولتاژهای موجود در شبکه دارد.
    افزایش ولتاژ از مقدار نامی خود، به اضافه ولتاژ در شبکه موسوم می‌باشد. از آنجائیکه ظهور اضافه ولتاژ در شبکه اجتناب‌ناپذیر است، لذا احتمال بروز قوس در ایزولاسیون و ماده ایزوله در شبکه همراه وجود دارد.
    کاهش درصد بروز قوس‌ها و اتصالی‌ها مستلزم شناخت کامل اضافه ولتاژها، انواع مختلف آنها، شرایط ایجاد و پدید آمدن آنها و همچنین نحوه تاثیر آنها در ایزولاسیون شبکه می‌باشد و در صورت برخورداری از چنین شناختی، انتخاب مشخصات مناسب شبکه و تجهیزات موجود در آن امکان‌ پذیر می‌گردد.

۲-۲- انواع مختلف اضافه ولتاژها در شبکه:
    کلیه اضافه ولتاژهای ظاهر شده در شبکه بر حسب شکل و یا منبع بروز خود، تقسیم‌بندی می‌شوند. که می‌توان آنها را به شرح زیر تقسیم‌بندی نمود:
۲-۲-۱- اضافه ولتاژهای صاعقه۱
۲-۲-۲- اضافه ولتاژهای کلیدزنی۲
۲-۲-۳- اضافه ولتاژهای موقتی۱
که با توجه به عامل بوجود آورنده نیز به دو دسته داخلی۲ و خارجی۳ تقسیم می‌شوند.
    بر اساس این تقسیم‌بندی اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه به اضافه ولتاژ خارجی و دو نوع دیگر به اضافه ولتاژهای داخلی موسوم می‌باشد.

۲-۲-۱- اضافه ولتاژ‌های صاعقه
    در پی تخلیه جوی الکتریکی بر قسمتهای مختلف شبکه، بارهای الکتریکی انباشته در ابرها و فصل از طریق کانال یونیزه تشکیل شده در فضا بصورت قوس مرئی رعد و برق در قسمتهای مختلف شبکه تخلیه گشته ، اصطلاحاً به تخلیه جوی الکتریکی موسوم می‌باشد. تخلیه بارهای الکتریکی جوی، موجبات افزایش ولتاژ را به طور لحظه‌ای در محل تخلیه فراهم ساخته، ولتاژ موجی با سرعت نور در طول هادی‌های فاز منتشر می‌شود و اضافه ولتاژهای تخلیه جوی را در شبکه پدید می‌آورد.

شکل (۲-۱) : انواع مختلف اضافه ولتاژها در شبکه
اضافه ولتاژهای موجی رعد و برق حداکثر سرعت افزایش را در میان انواع مختلف اضافه ولتاژهای موجی دارا می‌باشند. سرعت افزایش آنها در حدود ۵۰۰۰-۵۰۰ کیلوولت بر میکروثانیه متغیر می‌باشد.

۲-۲-۱-۱- مشخصه اضافه ولتاژهای صاعقه
    اضافه ولتاژهای صاعقه می‌توانند با یک موج صاعقه استاندارد   50/2 –1 مطابق شکل زیر مدل شوند. به عبارت دیگر این دسته امواج غیر پریودیکی دارای زمان پیشانی حدود یک و نیم میکروثانیه و زمان پشت موج در حدود چند ده میکرو ثانیه هستند. با توجه به شیب پیشانی این دسته اضافه‌ ولتاژها، تنش بیشتری روی عایق بندی طولی پیچکهای اندوکتیو اعمال می‌کنند و به دلیل زمان کوتاهتر، عموماً تنش قابل برای عایق‌بندی در مقایسه با امواج کلید‌زنی با دامنه یکسان قدری بیشتر خواهد بود. میزان تنش تحمل شده بستگی به نوع عایق خواهد داشت.

شکل (۲-۲) : موج استاندارد صاعقه
۲-۲-۲- اضافه ولتاژهای کلید زنی (قطع و وصل)
    اضافه ولتاژهای قطع و وصل به صورت موج در شبکه ظاهر گردیده و از نظر شکل و تغییرات لحظه‌ای خود،‌کاملاً مشابه اضافه ولتاژهای موجی تخلیه جوی می‌باشند. تفاوت عمده در زمان پیشانی و زمان استهلاک یا کاهش دامنه موج بوده، سرعت افزایش دامنه ولتاژهای موجی قطع و وصل به حدود چند کیلوولت بر میکروثانیه بالغ می‌گردد. چون این اضافه ولتاژها از عوامل و تجهیزات داخلی شبکه ناشی می‌گردند لذا به اضافه ولتاژهای داخلی موسوم می‌باشند. اضافه ولتاژهای موجی قطع و وصل در پی قطع و وصل کلیدها و رژیم گذرای ظاهر شده در آنان نتیجه شده در آنان نتیجه گردیده، لذا اضافه ولتاژهای گذرا نیز نامیده می‌شوند.
    بدین ترتیب منبع بروز این اضافه ولتاژها، رژیم گذرای ظاهر شده در شبکه بوده و خصوصیات اضافه ولتاژها بستگی کامل به کمیات، مشخصات الکتریکی شبکه و رژیم‌های گذرای آنان خواهد داشت. دامنه موجهای اضافه ولتاژ قطع و وصل به مشخصات شبکه، مشخصات کلید، نوع دستگاههای مورد قطع و وصل بستگی دارد. مهمترین عامل در افزایش دامنه موجها، ولتاژ اسمی شبکه می‌باشد. در ولتاژهای پایین این موجها محدود بوده و از حدود ایزولاسیون پیش‌بینی شده شبکه تجاوز نمی‌نمایند.
    دامنه اضافه ولتاژهای گذرای قطع و وصل و احتمال بروز آنها در ولتاژهای اسمی پایین   بسیار محدود بوده، بطوریکه هیچگونه پیش بینی را جهت کاهش آنها ایجاب نمی‌نماید.
۲-۲-۲-۱- موج استاندارد قطع و وصل یا کلید زنی
    به منظور تامین توانایی سیستم ایزولاسیون شبکه و سایر تجهیزات فشار قوی در قبال موجهای اضافه ولتاژ گذرای قطع و وصل، موج استاندارد با شکل مشخص به عنوان موج ولتاژ استاندارد قطع و وصل تعیین گردیده است که منحنی آن در شکل زیر آورده شده است.

شکل (۲-۳) : موج استاندارد قطع و وصل یا کلید‌زنی

موج توسط زمان پیشانی خود Td و زمان دم موج (پشت موج) T1 مشخص می‌گردد. حدود این پارامترها در استانداردهای مختلف تعیین گردیده‌اند. در استاندارد آمریکا و IEC مقدار معمول آن به ترتیب در حدود ۲۵۰ و ۲۵۰۰ میکروثانیه مشخص گردیده است.

۲-۲-۲-۲- علل بروز اضافه ولتاژهای کلید زنی:
    اضافه ولتاژهای کلید زنی عوامل متعددی دارند و اهمیت نسبی آنها در رده‌های مختلف ولتاژی یکسان نیست.
۲-۲-۲-۲-۱- اضافه ولتاژهای ناشی از کلید زنی جریان‌های سلفی و خازنی:
    این مسئله ممکن است در هر دو زمینه توزیع و تاسیسات صنعتی و نیروگاهها نیازمند توجه باشند. در حالت اخیر چنانچه کلید قدرت آن چنان دیونیزه شود که جریان را پیش از موقع صفر کند ممکن است اضافه ولتاژهای بزرگی به وجود آیند در همین زمینه باید موارد زیر را در نظر گرفت:
الف) قطع جریان‌های سلفی، مثلا هنگامی که جریان مغناطیس کننده یک ترانسفورماتور یا راکتور قطع می‌شود.
ب) کلید زنی و عملکرد یک کوره قوس الکتریکی و ترانسفورماتور آن ممکن است باعث برش جریان شود.
ج) کلید زنی کابلهای بی بار و بانکهای خازنی.
د) قطع جریان با فیوزهای ولتاژ بالا.

۲-۲-۲-۲-۲- اضافه ولتاژهای کلید زنی ناشی از تغییرات ناگهانی بار
    در اثر تغییرات ناگهانی بار ممکن است اضافه ولتاژهای کلید زنی که توسط اضافه ولتاژهای موقتی دنبال می‌شوند بوجود آیند.

۲-۲-۳- اضافه ولتاژهای موقت۱
۲-۲-۳-۱- مقدمه:
    اضافه ولتاژهای موقت، نوعی اضافه ولتاژ نوسانی فاز به زمین، یا فاز به فاز می‌باشند، که نسبتا طولانی مدت و یا نامیرا هستند و یا بطور ضعیفی میرا می‌شوند. از آنجا که اضافه ولتاژهای موقت از نظر کار برقگیر حائز اهمیت فراوان هستند (برقگیرها باید بتوانند اضافه ولتاژهای موقت را تحمل کنند)،  لازم است درصد اضافه ولتاژهای موقت شبکه محاسبه گردد. اضافه ولتاژهای موقت از علل زیر نشات می‌گیرند:
۲-۲-۳-۱-۱- خطاها.
۲-۲-۳-۱-۲- تغییرات ناگهانی بار.
۲-۲-۳-۱-۳-اثر فرانتی.
۲-۲-۳-۱-۴-رزونانس خطی.
۲-۲-۳-۱-۵-فرورزونانس.
۲-۲-۳-۱-۶-قطع هادی (یارگی خط).
۲-۲-۳-۱-۷-رزونانس ناشی از مدارهای کوپل شده.
در این مجال سعی می‌شود به بیان تئوری برخی از این علل پرداخته شود.

۲-۲-۳-۱-۱- خطاهای زمین:
    اضافه ولتاژهای موقت ممکن است یا میرا شده باشند و یا میرا نشده یک خطای زمین وضعیتی است که اضافه  ولتاژ نامیرا را بوجود می‌آورد. که تا زمانی که ولتاژ توسط برخی از طرق کلید زنی برداشته نشود، بر روی عایق فشار وارد می‌آورد . نوع غالب خطا، خطای تکفاز به زمین می‌باشد (حدودا ۹۵) خطاهای دو فاز به زمین و سه فاز به زمین و خطاهای غیر زمین، اغلب خیلی کمتر اتفاق می‌افتند. شکل زیر حداکثر اضافه ولتاژهای موقتی در فازهای سالم در طی یک اتصال کوتاه تکفاز را بر اساس امپدانسهای توالی صفر و مثبت سیستم نشان می‌دهد.
شکل (۲-۳) اضافه ولتاژهای موقت در اثر اتصال کوتاه تکفاز
    حداکثر اضافه ولتاژهای موقتی بر حسب p.u. به عنوان ضریب خطای زمین نامیده می‌شود. این ضریب تعیین کننده شرایط سیستم مورد نظر می‌باشد. سیستمهای قدرت kv145 و بالاتر معمولا دارای نقطه صفر مستقیم زمین شده می‌باشند. و این باعث کوچکی ضریب خطای زمین در این سیستمها و در نتیجه کاهش اضافه ولتاژهای موقتی می‌شود (معمولا کمتر از p.u.1.4 و غالبا بین ۱.۲ تا ۱.۳) و به همین دلیل به سطوح عایقی پایین تری احتیاج دارند.
    سیستمهای با ولتاژ کمتر از kv145 نیز در اروپا غالب از طریق سلف پترزن زمین می‌شوند. در این گونه سیستمها اضافه ولتاژهای موقتی برابر ولتاژ فاز به فاز می‌باشد و بعبارت دیگر دامنه اضافه ولتاژهای موقتی p.u.1.73 می‌شود.

۲-۲-۳-۲- تغییرات ناگهانی بار:
    بدترین حالت تغییر بار، از دست دادن بار یا قطع بار می‌باشد. این موضوع زمانی اتفاق می‌افتد که کلید قطع مدار روی یک خط در پاسخ به برخی از شرایط سیستم یا عیوب کاذب عکس‌العمل نشان داده و عمل کند که این عمل منجر به کاهش جریان جاری و افزایش ولتاژ می‌شود.
    دامنه اضافه ولتاژ موقت بستگی به محل قطع بار و قدرت اتصال کوتاه سیستم دارد. اضافه ولتاژهای موقت ناشی از قطع کامل بار در ترانسفورماتورهای ژنراتور، بعلت بوجود آوردن شرایط افزایش سرعت، اهمیت زیادی دارند. دامنه اضافه ولتاژهای ناشی از قطع بار، معمولا در طول مدتشان ثابت نیست. در زیر ماکزیمم مقادیر چنین اضافه ولتاژهایی آورده شده است:
قطع بار در ترانسفورماتورهای سیستم:
دامنه‌ها:
پستهای با قدرت اتصال کوتاه زیاد: ۰۵/۱
پست‌های با قدرت اتصال کوتاه کم:‌02/1.
طول مدت وابسته به ترانسفورماتور (عمل تب چنجر) : (s-minutes)10.
قطع بار در ترانسفورماتورهای ژنراتور:
دامنه‌ها:
توربوژنراتورها: ۴/۱.
هیدروژنراتورها: ۵/۱.
طول مدت:‌s3.
در شکل‌های زیر مقدار اضافه ولتاژ موقت ظاهر شده در خط kv400 مجهز به راکتور شنت و خازن سری، بر حسب قدرت اتصال کوتاه شبکه تغذیه نشان داده شده است در شکل (b) طول خط ۳۰۰ کیلومتر و در شکل (c)، ۶۰۰ کیلومتر بوده است. ولتاژ در ابتدا وانتهای  خط، به ترتیب با خط پر و خط چین نشان داده شده است. منحنی‌های ۱و ۱’ اضافه ولتاژهای موقت را بدون انجام جبران سازی خط، منحنی ۲ به ازای ۵۰% جبران سری و منحنی‌های ۳ و ‘3 با ۵۰% تعادل سری و ۷۰% تعادل شنت نمایش می‌دهند.

شکل (۲-۴) : اضافه ولتاژ موقت ظاهر شده در خط ۴۰۰ کیلوولت بر حسب قدرت اتصال کوتاه شبکه

۲-۲-۳-۱-۲- اثر فرانتی:
    ولتاژ دائمی در انتهای باز یک خط انتقال جبران نشده، همیشه بالاتر از ولتاژ در ابتدای خط است، این پدیده به اثر فرانتی مشهور می‌باشد. افزایش ولتاژ از شرایط خازنی خط و بار راکتیو آن در بی‌باری ناشی می‌گردد.
برای یک خط جبران نشده ولتاژ در انتهای باز خط برابر است با:
(۲-۱)                               
که در آن: 
V2 = ولتاژ انتهای خط مدار باز
V1 = ولتاژ ابتدای خط انتقال
  = ثابت فاز ( در فرکانس   و در فرکانس  )
L = طول خط انتقال
    شکل زیر دامنه‌های تقریبی اضافه ولتاژهای ناشی از اثر فرانتی را نشان می‌دهد. عمل جبران سازی برای اثر فرانتی ممکن است با اندوکتانس شنت متعادل یا خازن سری متعادل بدست آید.
۱-    بدون جبران‌سازی
۲-    با جبران سازی
۳-    جبران سازی توسط ۵۰% خازن سری و ۷۰% راکتور شنت

شکل (۲-۵) : اضافه ولتاژ ناشی از اثر فرانتی
در یک خط باز، اضافه ولتاژهای ناشی از اثر فرانتی بصورت طبیعی سینوسی می‌باشند.
۲-۲-۳-۱-۳- تشدید در شبکه
    یکی از انواع اضافه ولتاژهای موقت که ممکن است بر روی یک سیستم انتقال بوقوع بپیوندد، از تشدید ناشی می‌شود. در شکل ساده شده سیستم، مدار مشتعل است بر یک منبع، یک کلید و یک مدار تشدید، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است. به وضوح ملاحظه می‌گردد که اگر مدار LC سری دارای تلفات کمی بوده و المانهای آن با فرکانس قدرت تنظیم شده باشند پس از بستن کلید ولتاژ به طور نامعینی از طریق سلف یا خازن افزایش خواهد یافت. در عمل اثرات تلفات و اشباع هسته ترانسفورماتورها و راکتورها این نوع اضافه ولتاژها را محدود می‌کنند . با صرفنظر از تلفات :
(۲-۲)                              
که در آن:
L = اندوکتانس معادل منبع
C = کاپاسیتانس معادل بار
 
شکل (۲-۶) مدار رزونانس سری

    اگر چه سیستمهای انتقال عمدتاً برای تشدید طراحی نشده‌اند، شرایط نزدیک به تشدید اتفاق می‌افتد. یک مثال از چنین شرایطی، حالتی است که قدرت انتقال داده شده از یک منبع فشار قوی، از طریق کابل و یک ترانسفورماتور به شبکه فشار ضعیف انجام گیرد، در این حالت راکتانس القایی ترانسفورماتور ممکن است تقریباً با راکتانس خازنی موازی کابل برابر شود.

۲-۲-۳-۱-۴- تشدید در خطوط موازی ]۳[
    از دیگر حالات رزونانس که گاهی اوقات بوجود می‌آید، اثر تشدید در مدارهای موازی است. این حالت زمانی بوجود می آید که چند مدار انتقال سه فاز بر روی یک مسیر همراه با ، یا تعادل راکتور شنت، یا ترانسفورماتورهای به طور موثر زمین شده، توأمان گشته، در حالی که یکی از مدارها دارای انرژی است، دیگری باز باشد. یک مدار معادل ساده در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل (۲-۴) : تشدید در خطوط موازی
    در حالتهای سالم، سه حالت از تشدید که ممکن است منجر به اضافه ولتاژ شوند، وجود دارد. برای مدل توالی صفر، دامنه برابر است با:‌
(۳-۲)                          
 که Cn و Cm توابعی از ظرفیت خازنی متقابل بین مدارها می‌باشند. اضافه ولتاژهای ناشی از این اثر سینوسی شکل هستند، مگر اینکه ولتاژ آنقدر زیاد شود که منجر به اشباع یا شرایط فرورزونانس شود. چنین اضافه ولتاژهایی غالباً به صورت احتمالی زمانی رخ می‌دهند که یک خط جهت تعمیرات خارج از سرویس است و می‌توان این پدیده را بطور ساده با زمین کردن خط بدون انرژی کنترل نمود.

بخشی از منابع و مراجع پروژه بررسی عوامل پیدایش انواع اضافه ولتاژها در سیستم های قدرت

۱-    شاهرخشاهی ، ط . “ اضافه ولتاژهای قطع و وصل در شبکه‌های انتقال انرژی با ولتاژ ۲۲۰ تا ۷۵۰ کیلو ولت” ، چاپ اول، انتشارات سپهر تهران ، ۱۳۶۸.
۲-    شاهرخشاهی، ط . “ برقگیرهای فشار قوی بدون فاصله هوایی”، چاپ اول، انتشارات دفینه، بهار ۱۳۷۸.
۳-    سالمی ، س. “ بررسی علل ترکیدگی برقگیرهای خطوط ۶۳ و ۱۳۲ کیلوولت خراسان با استفاده از نرم‌افزار ATP”، پایان‌نامه کارشناسی برق گرایش قدرت، دانشکده صنعت آب و برق تهران، آبان ۱۳۷۶ .
۴-    مشکوه الدینی ، م. “ علل ایجاد اختلال در برقگیرهای اکسید روی” ، دوازدهمین کنفرانس بین‌المللی برق، ۱۳۷۶.
۵-    گاراژیان، م. سرلک ، ا . “ بررسی علل آسیب دیدن برقگیرها ۲۰ کیلوولت شرکت تجهیزات انتقال پارس” پایان‌نامه کارشناسی برق گرایش قدرت، دانشکده صنعت آب و برق تهران، زمستان ۱۳۸۱.
۶-    علیپور، قره پتیان ، گ. “ بررسی حالات گذرا توسط EMTP” ، چاپ اول، انتشارات دانشگاه امیرکبیر، برق منطقه‌ای فارس، تهران ، زمستان ۱۳۷۸.
۷-    موسوی بهبهانی، س . “ مدلسازی سیستمهای قدرت، بررسی و کنترل اضافه ولتاژها با استفاده از نرم‌افزار EMTP” پایان‌نامه کارشناسی برق گرایش قدرت، دانشکده صنعت آب و برق تهران، زمستان ۱۳۷۲.
۸-    حیدری ، ق. “ طراحی الکتریکی خطوط انتقال نیرو” ، چاپ اول، انتشارات تابش برق تهران، زمستان ۱۳۷۹ .
۹-     اسد زاده ، ب . داداش‌زاده ، ا . “ بررسی اشکالات موجود در برقگیرهای شبکه توزیع برق قزوین و ارائه پیشنهادات جهت بهبود وضعیت آنها”، پایان‌نامه کارشناسی برق گرایش قدرت، دانشکده صنعت آب و برق تهران، اسفند ۱۳۷۷.
۱۰-    Metal Oxide surge arrester without gaps for A . C system . IEC 60099 – 4.1998.
۱۱-    Cahier technique Schneider n’ 190.
۱۲-    Zinc oxide arrester design and characteristics , the ohlo brass co. wads worth . OH USA.
۱۳-    Brown , D fisher , f . “ A transmission line refrence book 345 kv and above”.