피뢰기의 제한전압
피뢰기의 제한전압의 산출

입사파전류Ii=ViZi반사파전류Ir=−VrZ1투과파전류It=VtZ2=VaZ2
1) 전류 관계
Ii+Ir=It+Ia→Ir=It+Ia−Ii
2) 전압 관계
Vi+Vr=Vt+Va
3) 대입 정리
Va=Vi−IrZ1=Vi−(It+Ia−Ii)Z1=Vi−(VaZ2−ViZ1+Ia)Z1
=Vi−Z1Z2Va+Vi−IaZ1
(1+Z1Z2)Va=2Vi−IaZ1
→(Z1+Z2Z2)Va=2Vi−IaZ1
Va=2Z2Z1+Z2Vi−Z1Z2Z1+Z2Ia
이 항
(Z1Z2Z1+Z2Ia)
이 피뢰기 설치한 효과가 될 것이다. 방전전류가 큰 피뢰기 일수록 제한전압을 낮출 수가 있을 것이다.
4) 원전압
피뢰기가 설치되지 않았을 경우의 전압
2Z2Z1+Z2Vi
(투과파 전압 그 자체)
도식을 통한 제한전압 산출
도식을 통한 제한전압의 산출은 피뢰기의 특성(V-I 곡선)과 제한전압 산출식이 만나는 곳 즉, 두 조건이 만족하는 점에서 제한전압을 결정한다.

피뢰기 제한전압 결정인자
1) 피뢰기의 방전 특성(전압-전류 곡선)
2) 충격파의 파형 및 파고치(원전압)
3) 피뢰기에 작용하는 인덕턴스 및 방전전류의 파두준도
4) 피뢰기의 접지 저항
5) 피보호 기기의 특성
아래 그림과 같이 파동 임피던스 Z1 =500[Ω] 및 Z2 =400[Ω]의 2개의 선로의 접속점 P에 피뢰기를 설치하였을 경우 Z1 의 선로로부터 파고 E=600[kV]의 전압 파가 내습하였다. 선로 Z2 에의 전압 투과파의 파고를 250[kV]로 억제하기 위해서는 피뢰기의 저항 R의 값은 얼마로 하면 되겠는가?
Va=2Z2Z1+Z2Vi−Z1Z2Z1+Z2Ia
250=2×400500+400×600−500×400500+400×Ia
Ia=1.27[kA]
Va=IaR→R=VaIa=2501.27=197[Ω]
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