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24-1

가공전선로와 케이블이 이어지는 지점에 피뢰기를 시설하였다. 다음 조건일 때 이 피뢰기의 제한전압은 몇 [kV]인가?

· 가공전선로의 파동 임피던스 : 400[Ω]

· 케이블의 파동 임피던스 : 50[Ω]

· 투과전압 : 600[kV]

· 이상전류 : 1,000[A]

해설

88.89[kV]


[해설]

파동 임피던스가 다른 두 선로의 접속점에서는 진행파의 일부가 투과한다. 여기에 피뢰기가 이상전류를 흘리면 그만큼 전압이 더 낮아지므로, 제한전압은 투과 성분에서 방전전류에 의한 강하 성분을 뺀 값이 된다.

ea=2Z2Z1+Z2 e−Z1Z2Z1+Z2 ie_{a} = \dfrac{2Z_{2}}{Z_{1} + Z_{2}}\,e - \dfrac{Z_{1} Z_{2}}{Z_{1} + Z_{2}}\,i

주어진 값 Z1=400 [Ω]Z_{1} = 400\,[\Omega], Z2=50 [Ω]Z_{2} = 50\,[\Omega], e=600×103 [V]e = 600\times 10^{3}\,[\mathrm{V}], i=1000 [A]i = 1000\,[\mathrm{A}] 을 넣는다.

ea=2×50400+50×600×103−400×50400+50×1000e_{a} = \dfrac{2\times 50}{400 + 50}\times 600\times 10^{3} - \dfrac{400\times 50}{400 + 50}\times 1000

ea=133333.33−44444.44=88888.89 [V]e_{a} = 133333.33 - 44444.44 = 88888.89\,[\mathrm{V}]

단위를 [kV]로 고치면 88.89[kV]이다.

두 항의 분모가 같은 Z1+Z2Z_{1} + Z_{2} 라는 점, 앞항은 투과계수 2Z2/(Z1+Z2)2Z_{2}/(Z_{1}+Z_{2}) 이고 뒤항은 두 임피던스의 병렬값 Z1Z2/(Z1+Z2)Z_{1}Z_{2}/(Z_{1}+Z_{2}) 에 방전전류를 곱한 전압 강하라는 점을 기억하면 식을 외우기 쉽다.

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