파워퓨즈
❓파워퓨즈(PF)
- 일반적으로 전로나 기기를 단락전류로부터 보호하기 위하여 각상에 설치하고 고장전류를 제한함으로써 전력계통을 효과적으로 보호하기 위하여 사용
- 변성기, 계전기, 차단기의 3열활을 하는 차단기로 차단속도가 빠르고, 경제적
1️⃣퓨즈의 역활
1)부하전류를 안전하게 통전한다
(과도전류나 과부하전류에 끊어지지 않을 것)
2)일정치 이상의 과전류는 차단하여 전로나 기기를 보호
- 단락전류
- 전로에 있어서 부하에 이르는 도중에 혼촉일 때에 흐르는 전류로 정상 시라도 아주 큰 전류
- 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
2️⃣종류
1)한류형 퓨즈
- 아크 저항을 크게 하여 아크 전압을 높게 함으로써 단락전류를 제한하여 차단하는 방식의 퓨즈
- 구조는 밀폐된 절연통의 양단을 막는 접촉 금속 간 퓨즈 엘레멘트를 연결하고 여기에 규사 등의 소호제를 넣어 밀봉
- 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
- 한류 퓨즈 이외의 것을 총칭하며, 소호통 속에 열 분해 가스를 생성하는 재료를 넣고 퓨즈 엘레멘트가 용단되어 발생되는 가스를 통에서 분출시켜 전류 영점에서 극간의 절연 내력을 높여 차단하는 방출형 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 분 | 한류형 | 비한류형 |
|---|---|---|
| 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 |
3️⃣파워퓨즈의 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 수렴하기까지의 시간과 전류의 관계를 나타내는 곡선이다. 이 특성은 차단기와 혼합해서 사용할 경우 보호협조를 검토할 때 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.
- 안전통전영역
- 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
- 퓨즈 단시간 허용I²t
4️⃣파워퓨즈의 장 단점
| 장 점 | 단 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 |
5️⃣전력퓨즈의 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
6️⃣퓨즈 선정시 고려사항
- 과부하전류에 동작하지 말 것
- 변압기 여자 돌입전류에 동작하지 말 것
- 전동기 기동전류에 동작하지 말 것
- 보호기기와 협조를 가질것
7️⃣용도
단락보호용
8️⃣전력 퓨즈의 정격차단용량
- 전력 퓨즈의 정격차단용량은 퓨즈가 차단할 수 있는 단락 전류의 최대 전류값으로 한다
- 한류 퓨즈는 고속도 차단을 하여 차단 전류에는 과도 현상에서 발생하는 직류분이 포함되는데, 차단용량을 표시하는경우 이러한 직류분을 포함시킨 비대칭 실효값으로 나타내지않고, 교류분만의 대칭 실효값으로 나타낸다
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