중성점접지방식

전기기사 필기 2014년 2회 26번

Q: 차폐선의 차폐 효과를 높이려면 어떻게 해야 하나요?

차폐선의 자기 임피던스 $Z_s$를 작게 하거나, 전력선-차폐선 간 상호 임피던스 $Z_{1s}$ 및 통신선-차폐선 간 상호 임피던스 $Z_{2s}$를 크게 해야 합니다. 이를 위해 차폐선을 통신선이나 전력선에 가깝게 설치하고 접지 저항을 줄이는 것이 유리합니다.

과목 / 챕터	전력공학 / 송·배전방식과 설비 및 운용
인지 유형	calculation
난이도	Level 4

Q문제

전력선과 통신선 사이에 차폐선을 설치하여, 각 선 사이의 상호 임피던스를 각각

Z_{12}, Z_{1 s}, Z_{2 s}

라 하고 차폐선 자기 임피던스를

Z_{s}

라 할 때, 차폐선을 설치함으로써 유도 전압이 줄게 됨을 나타내는 차폐선의 차폐계수는? (단,

Z_{12}

는 전력선과 통신선과의 상호 임피던스,

Z_{1 s}

는 전력선과 차폐선과의 상호 임피던스,

Z_{2 s}

는 통신선과 차폐선과의 상호 임피던스이다.)

유사 문제 링크

2008-2-q30 2003-3-q39 2005-3-q31 2005-2-q23 2008-2-q33

선택지 분석

1 - \frac{Z _{1 s} Z _{12}}{Z _{12} Z _{2 s}}

오답 함정 분석

분모에 차폐선 자기 임피던스

Z_{s}

대신

Z_{12} Z_{2 s}

가 포함되어 잘못된 수식입니다.

1 - \frac{Z _{1 s} Z _{2 s}}{Z _{s} Z _{12}}

정답 상세 해설

차폐선을 설치했을 때의 유도 전압 감소 비율을 나타내는 차폐계수는

1 - \frac{Z _{1 s} Z _{2 s}}{Z _{s} Z _{12}}

입니다.

•

Step 1: 차폐선이 없을 때 통신선에 유도되는 전압

V_{0}

는 전력선 전류

I_{1}

과 전력선-통신선 간 상호 임피던스

Z_{12}

의 곱인

V_{0} = Z_{12} I_{1}

입니다.

•

Step 2: 차폐선을 설치하면 차폐선에 유도되는 전압

V_{s} = Z_{1 s} I_{1}

에 의해 차폐선에 전류

I_{s} = - \frac{V _{s}}{Z _{s}} = - \frac{Z _{1 s}}{Z _{s}} I_{1}

이 흐릅니다.

•

Step 3: 이 차폐선 전류

I_{s}

가 통신선에 유도하는 전압은

Z_{2 s} I_{s} = - Z_{2 s} \frac{Z _{1 s}}{Z _{s}} I_{1}

입니다.

•

Step 4: 따라서 차폐선이 있을 때 통신선에 유도되는 총 전압

V

는

V = V_{0} + Z_{2 s} I_{s} = Z_{12} I_{1} - \frac{Z _{1 s} Z _{2 s}}{Z _{s}} I_{1} = Z_{12} I_{1} (1 - \frac{Z _{1 s} Z _{2 s}}{Z _{s} Z _{12}})

가 됩니다.

•

Step 5: 차폐계수는

\frac{V}{V _{0}}

이므로,

\frac{Z _{12} I _{1} ( 1 - \frac{Z _{1 s} Z _{2 s}}{Z _{s} Z _{12}} )}{Z _{12} I _{1}} = 1 - \frac{Z _{1 s} Z _{2 s}}{Z _{s} Z _{12}}

로 유도됩니다.

1 - \frac{Z _{1 s} Z _{12}}{Z _{s} Z _{2 s}}

오답 함정 분석

분자에 통신선-차폐선 간 상호 임피던스

Z_{2 s}

대신

Z_{12}

가, 분모에

Z_{12}

대신

Z_{2 s}

가 포함되어 잘못된 수식입니다.

1 - \frac{Z _{2 s} Z _{2 s}}{Z _{12} Z _{1 s}}

오답 함정 분석

분자와 분모의 임피던스 항들이 완전히 잘못 배치된 수식입니다.

자주 묻는 질문

차폐계수의 의미는 무엇인가요?

차폐계수는 차폐선이 없을 때의 유도 전압에 대한 차폐선이 있을 때의 유도 전압의 비를 의미하며, 이 값이 작을수록 차폐 효과가 큽니다.

차폐선의 차폐 효과를 높이려면 어떻게 해야 하나요?

차폐선의 자기 임피던스

Z_{s}

를 작게 하거나, 전력선-차폐선 간 상호 임피던스

Z_{1 s}

및 통신선-차폐선 간 상호 임피던스

Z_{2 s}

를 크게 해야 합니다. 이를 위해 차폐선을 통신선이나 전력선에 가깝게 설치하고 접지 저항을 줄이는 것이 유리합니다.

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