۱- برقگیر
برقگیر یکی از اوات حفاظتی مورد نیاز در سیستم های قدرت می باشد. استفاده از برقگیر در طول معینی از خطوط انتقال و توزیع ضروری است.در سيستمهاي قدرت فقط ولتاژهاي كار عادي مطرح نيست، بلكه اضافه ولتاژهاي غير قابل اجتنابي نيز بوجود مي‌آيند كه عايقهاي سيستم را تحت تاثير قرار مي‌دهند. بنابراين بايد با تدابير خاصي اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم را در محدوده‌اي كه از نظر فني و اقتصادي توجيه پذير باشد، محدود نمود.
جهت محدود كردن اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در سيستم از خازن‌هاي سري و راكتورهاي شنت و برقگير استفاده مي‌شود. از خازن‌هاي سري و راكتورهاي شنت جهت محدود كردن اضافه ولتاژهاي موقتي استفاده مي شود. از برقگيرها جهت حفاظت تجهيزات الكتريكي در مقابل اضافه ولتاژهاي گذرا ( صاعقه و كليدزني) استفاده مي‌شود. برقگيرها در سه نوع ميله‌اي، سيليكون كابايد و اكسيد روي وجود دارند. كه امروزه در سيستمهاي انتقال بيشتر از برقگيرها اكسيد روي استفاده مي‌شود.
۲-برقگير هاي اكسيد روي
برقگيرهاي غيرخطي اكسيد روي عبارت از ستون مقاومتهاي غيرخطي مي‌باشند كه در فاصله هوايي فاز – زمين نصب شده و بر خلاف برقگيرهاي با فاصله هوايي هيچگونه فاصله هوايي بصورت فاصله ايزولاسيون بين ستون مقاومتها و هادي تحت ولتاژ موجود نمي‌باشد. با ظهور اضافه ولتاژهاي موجي، مقاومتهاي غير خطي در چند ميكروثانيه تغيير ماهيت داده، از قابليت هدايت الكتريكي قابل ملاحظه‌اي برخوردار شده، جريان از هاديهاي فاز به زمين را تا حدود چندين كيلوآمپر برقرار مي‌سازند. اين برقگيرها مي‌توانند اضافه ولتاژهاي با فركانس قدرت را براي مدت مشخصي تحمل كنند. با در نظر گرفتن اين ويژگي حتي در سيستمهاي زمين نشده مي‌توان سطح عايقي كمتري بدست آورد. اين برقگيرها مي‌توانند سطح حفاظت كمتري را نسبت به برقگيرهاي معمولي ايجاد نمايند.
۳- ساختمان مقاومتهاي غير خطي
مقاومتهاي غير خطي از مخلوط اكسيد فلزات شامل اكسيد روي بطور عمده و اكسيد ساير فلزات تشكيل شده‌اند. به منظور ساخت مقاومت، اكسيد روي به ميزان ۸۰-۷۰ درصد و اكسيد ساير فلزات شامل اكسيد بيسموت (Bi2O3)، اكسيد كبالت (CoO)، اكسيد كروم (Cr2O3)، اكسيد منگنز (MnO) و اكسيد آنتيموان (Sb2O3) بصورت پودر آسياب شده، به خمير تبديل شده، به استوانه به قطر cm 6-2 و ضخامت ۵ تا ۵۰ ميليمتر تغيير شكل يافته و در كوره پخته مي‌شود.
مقاومتها با ابعاد و اندازه به شرح فوق، به عنوان المان مقاومت غير خطي يا واريستور ناميده مي‌شود. كريستالهاي Zno با ابعاد ۱۰-۵ توسط مخلوط مناسب از اكسيد فلزات ديگر بصورت لايه با ضخامت ۱/۰ احاطه گرديده‌اند. كريستالهاي Zno از هدايت الكتريكي برخوردار بوده، مقاومت طولي آنها به حدود ۱-۱/۰ بالغ مي‌شود ، در حاليكه لايه واقع در حد فاصل كريستالها مقاومت اهمي قابل ملاحظه ۱۰۱۳ را دارا مي‌باشد. لذا به عنوان لايه دي الكتريك يا لايه سد كننده عبور الكترونها محسوب شده ، پر مابليته دي الكتريك لايه معادل مي‌باشد.
در قبال شدت ميدان ناچيز كريستالهاي Zno و لايه سد كننده در وضعيت نامتقارن قرار داشته و المان واريستور فاقد هدايت الكتريكي مي‌باشد. (فقط جريان نشتي كمي موجود است) با افزايش شدت ميدان كريستالهاي Zno و لايه سد كننده در وضعيت متقارن قرار گرفته و جريان تخليه به حدود چندين كيلو آمپر بالغ مي‌گردد.
۴- پايداري حرارتي ، اختلال حرارتي برقگیر
هنگامي كه جريان نشتي براي دراز مدت از مقدار جريان مرجع ( نقطه پايين‌تر از نقطه زانوي منحني ولت – آمپر كه در قبال برقراري جريانهاي نشتي و حداكثر مولفه اهمي، افزايش درجه حرارت المانها را سبب نشود، كه ولتاژ و جريان آن توسط كارخانه سازنده تعيين مي‌شود.) تجاوز نمايد، درجه حرارت مقاومتها به ميزان فوق‌العاده افزايش يافته ، خطر انهدام مقاومتها، برقراري جريان اتصالي فركانس ۵۰ و انفجار برقگير موجود خواهد بود.
انرژي حرارتي توليد شده در مقاومتها به مقدار جريان نشتي و فاصله زماني برقراري آن بستگي خواهد داشت. انرژي حرارتي درجه حرارت المانها را به تدريج افزوني بخشيده، درجه حرارت نهايي با توجه به ظرفيت مبادله انرژي حرارتي محفظه با فضاي خارج از محفظه تعيين مي‌شود.
در برقگیر ها ظرفيت تبادل حرارتي محفظه با فضاي خارج بر حسب محفظه با خط مستقيم نشان داده مي شود ( منحني (Q. تغييرات افت انرژي حرارتي در ستون مقاومتها با درجه حرارت محفظه با منحني P نشان داده شده است. اين دو منحني يكديگر را در نقطه M قطع مي‌كنند. در فاصله تغييرات حرارت بين صفر تا Tc انرژي حرارتي حاصل از جريان نشتي در مقاومتها، كمتر از فاصله تغييرات حرارتي محفظه بوده، فاصله فوق بعنوان ناحيه با پايداري حرارتي مقاومتها موسوم مي‌باشد.
درجه حرارت مربوط به نقطه M درجه حرارت بحراني يا Tc ناميده مي‌شود. در نقطه M افت حرارتي حاصل از ستون مقاومتها از ظرفيت تبادل حرارتي محفظه تجاوز نموده، درجه حرارت مقاومتها به سرعت افزايش مي‌يابد. فاصله تغييرات درجه حرارت كه در آن مي‌باشد، بعنوان ناحيه اختلال حرارتي ناميده مي‌شود . در ناحيه پايداري حرارتي كه در آن مي‌باشد. امكان كاهش درجه حرارت محفظه و المانهاي غير خطي همزمان با تقليل دامنه اضافه ولتاژ موجود مي‌باشد، در حاليكه در ناحيه اختلال حرارتي، به ازاء درجه حرارت مقاومتها بيش از درجه حرارت بحراني ، امكان كاهش درجه حرارت مقاومتها عليرغم تقليل دامنه اضافه ولتاژها موجود نمي‌باشد.
افزايش درجه حرارت محيط، تبادل انرژي حرارتي را از فضاي داخلي محفظه به فضاي خارج تقليل داده موجب مي شود تا امتداد مربوط به ظرفيت تبادل حرارتي محفظه برقگير به موازات خود جابجا شود. اختلال حرارتي مقاومتها ممكن است تحت تاثير عواملي چون اضافه ولتاژ موقت و تخليه جزئي در داخل برقگير ايجاد شود.
برقگیر
منحني هاي تغييرات ظرفيت تبادل حرارتي محفظه و افت انرژي حرارتي در ستون مقاومتها در یک برقگیر
