파워퓨즈


파워퓨즈(PF: Power Fuse)

http://ftz.kr/2021/02/3481/

파워퓨즈는 일반적으로 전로나 기기를 단락전류로부터 보호하기 위하여 각상에 설치하고 고장전류를 제한함으로써 전력계통을 효과적으로 보호하기 위하여 사용한다.

변성기, 계전기, 차단기의 3열활을 하는 차단기로 차단속도가 빠르고, 경제적이다.

퓨즈의 역활

1)부하전류를 안전하게 통전한다(과도전류나 과부하전류에 끊어지지 않을 것)

2)일정치 이상의 과전류는 차단하여 전로나 기기를 보호한다

  • 단락전류
    전로에 있어서 부하에 이르는 도중에 혼촉일 때에 흐르는 전류로 정상 시라도 아주 큰 전류다
  • 과부하전류
    통상 전류에 대해 수 배 이하의 것이 많으며 부하의 변동이 원인이 된다.퓨즈로 이것을 보호하도록 하면 수명이 단축되거나, 동작시한의 오차에 의해 결상을 일으키기가 쉬우므로 전력퓨즈에서는 일반적으로 이 보호를 기대하지 않는다.
  • 과도전류
    변압기의 투입전류, 전동기의 시동전류 등 아주 짧은 시간만 존재해나, 자연히 감쇄하여 없어지는 전류로 전력퓨즈에서는 이것에 열화나 동작하지 않는 정격전류의 정격을 사용할 필요가 있다
전력퓨즈 구조

종류

1)한류형 퓨즈

  • 용단시간 (0.1cycle)
    Arc시간 (0.4cycle)
    전차단시간=용단시간+Arc시간(0.5cycle 이내에 차단)
  • 높은 아크저항에 의한 사고전류를 전압0점에서 한류작용에 의한 강제적 차단
    • 과전압을 발생한다
    • 소형으로 차단용량이 크고, 최소차단전류가 있다.
    • 한류효과가 크다

2)비한류형 퓨즈

  • 소호가스 발생하여 전류0점의 극간 절연내력을 과도회복전압 이상 높혀 차단
  • 용단시간 (0.1cycle)
    Arc시간 (0.55cycle)
    전차단시간=용단시간+Arc시간(0.65cycle 이내에 차단)
  • 과전압을 발생하지 않는다
    대형이고 한류효과가 적다
    녹으면 반드시 차단한다.
구 분한류형비한류형
차단시간⦁0.5 cycle 이내
(전압영점)
⦁0.65 cycle
(전류 영점)
장 점⦁소형
⦁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

파워퓨즈의 특성

1)일반적 특성

  • 허용특성
    퓨즈의 정격전류 선정 시 필요하며 퓨즈에 어느 시간 통전하여도 가용체에 열화를 발생시키지 않는 시간과 전류와의 관계를 나타내는 곡선이다
  • 용단특성
    퓨즈에 과전류가 흐르기 시작하여 가용체가 용단, 아크를 발생하기까지의 시간과 전류의 관계를 나타내는 곡선이다. 최소 용단특성, 평균 용단특성, 최대 용단특성이 있다
  • 차단특성
    퓨즈에 과전류가 흐르기 시작하여 가용체가 용단, 아크가 소렴하기까지의 시간과 전류의 관계를 나타내는 곡선이다. 이 특성은 차단기와 혼합해서 사용할 경우 보호협조를 검토할 깨 사용한다
  • 한류특성
    • 퓨즈에 과전류가 흐를 때 파고치를 어느 정도 까지 제한하는가를 나타내는것이다.
    • 처음 반파에서 차단하고 비한류형이나 차단기와 비교해서 차단전류 파고값도 대단히 낮다.
  • I²t특성
    I²t특성은 퓨즈에 전류가 흐르고 있는 일정기간중 전류순시치의 2승 적분치를 나타내는 것으로서, 작동 I²t는 후비보호에 퓨즈를 사용할 때에 열적 응력을 검토할 때 사용한다

2)동작시간별 특성

  • 0.01초 이상의 동작특성
    • 안전통전영역
      • 이 영역은 연속해서 전류가 통전되더라도 용단되지 않는 영역이다. G종 퓨즈의 경우에 정격전류의 60~70% 수준의 전류가 이 영역에 해당된다.
    • 보호영역
      • 이 영역은 반드시 퓨즈가 동작하여 피보호기기가 안전하게 보호되는 영역이다. 위의 그림에서 최소동작전류에서 정격차단전류까지의 영역이다.
    • 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.
  • 0.01초 이하의 동작특성
    • 퓨즈 단시간 허용I²t
      • 퓨즈가 열화하지 않는 한계곡선으로 용단특성을 왼쪽으로 20~50%정도 이동한 것
      • 과도전류가 크게되면 I²t가 증가하여 단시간 허용 I²t보다 크게 되면 단시간에 소멸되는 영역에서도 퓨즈는 용단, 열화할 수 있음
    • 차단I²t
      • 퓨즈가 차단 완료할 때까지 회로에 유입하는 열에너지로 피보호기 내 I²t보다 작은 퓨즈를 사용하면 완전보호
한류 퓨즈의 동작특성

파워퓨즈의 장 단점

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

전력퓨즈의 단점 대책 방안

  • 전원 측 차단기에 지락 릴레이를 붙여 검출
  • 과도전류가 안전통전 상태 내에 들어가도록 큰 정격전류 선정
  • 최소 차단전류 이하에서 퓨즈가 동작하지 않도록 큰 정격전류 선정
  • 사용계획의 용도, 회로특성, 퓨즈의 시간-전류특성을 비교하여 적절한 정격전류선정
  • 용도의 한정 : 퓨즈를 단락사고에만 동작하도록 정격전류 선정
  • 동작 시는 전체 상을 교체
  • 절연강도의 협조 : 회로의 절연강도가 퓨즈의 과전압치보다 높을 것

퓨즈 선정시 고려사항

  • 과부하전류에 동작하지 말 것
  • 변압기 여자 돌입전류에 동작하지 말 것
  • 전동기 기동전류에 동작하지 말 것
  • 보호기기와 협조를 가질것

용도

단락보호용

사용기기의 선정
사용기기의 선정O(개폐기)

수변전설비에서 개폐기의 종류
자동고장구분개폐기
LBS설계 및 시공 시 고려사항
파워퓨즈


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