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개폐장치

전력퓨즈(PF)

전력퓨즈(PF)

[건97-1]
한류퓨즈와 비한류퓨즈의 장·단점과 적용조건을 설명하시오.

[건92-1]
전력계통의 단락전류 저감대책으로 적용하는 한류형 퓨즈와 한류저항기 에 대해 설명하시오.

[건81-1]
전력용 퓨즈(PF: Power Fuse)의 용도를 적고, 타 개폐기와 비교하시오.

개요

1) 고압계통 선로에 단락사고가 발생한 경우 전력 계통을 차단함으로써 전력기기 및 선로를 보호하는 기기
2) 용도로는 “단락보호(광역보호, 후비보호), 과부하보호” 등의 목적으로 사용
3) 기능은 부하전류는 안전하게 통전하고, 단락전류를 신속하게 차단

[참고] 광역퓨즈와 후비보호 퓨즈

한류형 퓨즈에는 차단 가능한 소전류에 한계가 있다. 이 영역에 있어서는 주의가 필요하다. 한류형 퓨즈를 소형, 경제적으로 제작하기 위해서는 최소차단전류를 정격전류의 수배로 잡는 것이 보통이며, 용단특성이 KSC4612에서 소전류 차단성능을 최소차단전류값으로 해서 제조업체가 보증하도록 요구하고 있으며 다음 2종류로 분류해 표시합니다.

1) 광역퓨즈

(1) 보호범위: 퓨즈의 정격전류의 “약 200% 수준 ~ 정격차단전류”

(2) 용도: 과부하보호 및 단락보호

2) 후비보호 퓨즈

(1) 보호범위: “최소차단전류 ~ 정격차단전류”의 보호범위를 갖으며, 퓨즈의 최소차단전류는 퓨즈가 반드시 동작하는 전류로 비보호 영역을 초과한 전류이다.

(2) 용도: 단락보호로 사용되며, 과부하보호를 위해서 LBS와 같은 개폐기 등과 협조하여 사용한다.

2. 전력퓨즈 구조

전력퓨즈 구조

3. 종류

1) 한류형: 높은 아크저항에 의한 한류작용에 의한 강제적 차단

2) 비한류형: 소호가스 발생하여 극간 절연내력을 과도회복전압 이상 높혀 차단

구 분한류형비한류형
차단시간⦁0.5 cycle 이내⦁0.5 cycle (전류 영점)
장 점⦁소형이며 차단용량이 크다
⦁무소음 차단
⦁과전압 발생이 없다.
단 점⦁과전압 발생
⦁소전류 차단이 곤란
⦁과부하 보호가 곤란
⦁한류효과가 없다.
⦁차단시 소음발생
⦁차단용량이 작다.
용 도⦁단락보호⦁단락, 과부하 보호
적 용⦁소전류(정격의 300~400% 이하)특성이 좋지 않아 다른 개폐기와 조합하여 사용
⦁한상의 결상을 고려하여 결상 계전기와 함께 사용
⦁변압기, 모터, 콘덴서 단락보호
⦁정격전류 100A이하는 200~240[%]에서 300초
⦁정격전류 100A초과는 220~264[%]에서 600초
⦁변압기의 과부하 보호
퓨즈의 종류

한류 퓨즈의 동작특성

한류 퓨즈의 동작특성

1) 안전통전영역

이 영역은 연속해서 전류가 통전되더라도 용단되지 않는 영역이다. G종 퓨즈의 경우에 정격전류의 60~70% 수준의 전류가 이 영역에 해당된다.

2) 보호영역

이 영역은 반드시 퓨즈가 동작하여 피보호기기가 안전하게 보호되는 영역이다. 위의 그림에서 최소동작전류에서 정격차단전류까지의 영역이다.

3) 비보호영역

이 영역의 전류가 퓨즈에 통전되면 용단될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 용단되지 않더라도 퓨즈의 엘리먼트의 열화가 발생되어 재사용이 불가능한 경우가 많으며 결상의 원인이 되는 영역이다.

장 점단 점
⦁가격 저렴, 소형, 경량
⦁고속도 차단
⦁높은 차단정격
⦁고장전류가 클수록 동작에 유리함
⦁한류특성으로 설비 보호특성 매우 우수
⦁무소음
⦁유지보수가 간단
⦁비보호 영역에서 불명확한 동작특성
⦁비보호 영역에서 결상의 우려
⦁재투입이 불가
⦁차단시 과전압 발생
⦁수명예측이 어려움    
[표] 다른 개폐기에 비교한 한류퓨즈의 특징

5. 퓨즈의 단점 보완대책

1) 과부하 보호에는 적용하지 않으며, 단락보호에만 적용
2) 최소차단전류 이하는 다른 기기와 협조하여 보호
3) 재투입이 필요한 개소에는 설치하지 않음
4) 고조파 등의 사용조건을 분석하여 상위 정격의 퓨즈 적용
5) 최소차단전류 이하에서는 퓨즈가 동작하지 않도록 큰 정격전류 선정
6) 과도전류(콘덴서, 변압기, 모터 돌입전류) 특성에 적합한 퓨즈를 선정

6. 퓨즈의 선정

1) 일반적 선정기준

(1) 정격전압은 적용 계통회로의 선간전압 이상을 선정한다.

(2) 정격전류는 설치점의 최대부하전류보다 큰 값으로 선정한다.

① 정상부하전류에도 열화될 가능성이 있어 충분한 여유를 갖도록 선정한다.

– 변압기: 정격전류의 1.5~2배에서 연속통전이 가능하도록

– 콘덴서: 정격전류의 1.5배에서 연속통전이 가능하도록

② 고조파 전류가 큰 부하에 적용할 때는 정격을 한 단계 높혀서 선정한다.

(3) 변압기 여자돌입 전류, 콘덴서의 돌입전류 등의 과도전류에 의해 열화 또는 동작하지 않는 퓨즈를 선정한다.

① 변압기: 정격전류의 10배(여자돌입전류)에서 0.1초 100회 불용단 특성

② 콘덴서: 정격전류의 70배(돌입전류)에서 0.002초 100회 불용단 특성

③ 전동기: 정격전류의 5배(기동전류)에서 10초 10,000회 불용단 특성

(4) 해당계통의 최대 고장전류이상의 정격차단전류를 갖는 퓨즈로 선정할 것

– 비대칭 계수: 1.6 적용하여 선정한다.

(5) 피보호기기의 열적인 특성을 고려하여 선정한다.

– 피보호기기의 과전류에 대한 열적인 한계특성 보다 동작특성이 아래에 위치하는 동작특성의 퓨즈를 선정

(6) 소전류차단능력에 따라 광역퓨즈 또는 후비보호용(backup) 퓨즈를 선정한다.

(7) 다른 보호기기(과전류계전기)와 보호협조를 고려하여 선정한다.

(8) 한류형 퓨즈를 적용시 최소차단전류 이하에서는 다른 보호기기와 보호협조를 고려하여 선정한다. 예) LBS, VCS(Vaccum Contact Switch)와 협조하여 동작

(9) 설치환경을 고려하여 선정한다.

– 설치장소가 옥내 또는 옥외에 따라서 지지애자 및 금구 등의 차이가 난다.

LBS와 PF의 조합

2) 적용 기기별 선정

(1) 일반용(G-type)

(2) 변압기 보호용(T-type)

① 변압기는 전압을 인가시 여자전류 유입에 따른 퓨즈의 용단이나 열화가 없어야 한다.
② 허용 과부하로 인해 퓨즈의 용단 및 열화가 없어야 한다.
③ 변압기 여자돌입전류를 고려하여 정격전류의 10배로 0.1초 동안 100회 반복하여도 용단되지 않는 적합한 정격을 선정해야 한다.

(3) 콘덴서 보호용(C-type)

① 콘덴서를 투입시 예상되는 과도 돌입전류를 고려하여 선정하며, 순간 돌입전류가 정격전류의 70배가 0.002초 동안 100회 반복하여도 이에 용단되지 않는 특성을 갖는 퓨즈를 선정해야 한다.
② 허용 과부하로 인해 퓨즈의 용단 및 열화가 없어야 한다.
③ 병렬 콘덴서로부터의 유입되는 전류도 함께 감안해서 선정해야 한다.

(4) 전동기 보호용(M-type)

① 전동기의 기동전류가 퓨즈 정격전류의 5배의 크기로 10초 동안 10,000회 반복하여도 용단되지 않는 특성으로 규정되어있다.
② 전동기의 기동전류 특성이 퓨즈의 허용시간특성 이내가 되는 정격전류의 퓨즈를 선정한다.
③ 허용 과부하로 인해 퓨즈의 용단 및 열화가 없어야 한다.

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