PF (power fuse :전력퓨즈)

[秦始皇帝]

고압 및 특별고압 기기의 단락보호용 퓨즈이고 소호방식에 따라 한류형과 비한류형이 있으며, 한류형 퓨즈는 높은 아크저항을 발생하여 사고전류를 강제적으로 한류억제해서 차단하는 퓨즈이며 밀폐절연통 안에 퓨즈 엘레멘트와 규소 등이 소호재를 충전, 밀폐한 구조이며 현재 수변전 설비에서 많이 사용된다.

전력휴즈는 과부하전류나 과도전류의 보호는 기대하지 않는다. 왜냐하면 정격전류의 수배이상인 과부하전류는 부하의 변동이 원인이 되어 발생하고 과도전류는 변압기의  투입전류, 전동기의 기동전류 등 매우 짧은 시간에만 발생하고 시간이 지나면 자연적으로 정상적으로 돌아가는 전류이므로 이것 때문에 끊어지지 않아야 한다. 전력휴즈가 이를 보호하게 되면 자주 결상이 되거나 수명이 단축된다. 그러므로 파워휴즈는 과전류 가운데 단락전류를 고속도 한류차단하는 단락보호용 휴즈이다.
 
전력휴즈은 차단기와는 달라서 자주 과부하를 차단할 필요가 있는 부분, 퓨즈동작 후 재투입이 필요한 개소에는  사용하지 않도록 해야한다 (재투입 불가능). 전력퓨즈는 차단기와 릴레이, 변성기의 3가지 기기 역할을 하는 특성이 있으며 경제적인 기기이면서도 확실한 동작특성을 가지고 있으며 소형 염가일 뿐만 아니라 동작대상의 일정 값 이상 과전류에서는 오동작이 없는 완전한 차단특성을 가지고 있다. 파워휴즈가 차단할 수 있는 단락전류의 최대전류값을 정격차단전류(kA)라 한다.
 
PF는 모양이 COS와 너무 흡사하여 이 기기에 익숙하지 않은 사람은 확실히 구분하는데 어려움을 느끼게 되며 크기나 개폐형 고리의 형태 및 상단 접촉부의 형태가 차이가 나는데 PF가 고리도 크고 전체 크기가 크다. PF는 고장전류를 안전하게  차단할수 있는 반면 COS는 단락사고나 접지사고때의 고장전류를 안전하게  차단할수없다. 또한 이들 모두  부하전류가 흐를 때 개폐할수 없으며 퓨즈가 끊어지면 퓨즈통이 상단 접촉부에서 빠져 꺼구로 매달리거나 원통형 PF는 상단부 스트라이커(표시용으로 뾰족하게 튀어나온 부분)가 튀어 나오게 되어 휴즈가 끊어진 여부를 알 수 있다. PF는 휴즈가 끊어지면 휴즈 전체를 바꾸어야 하나 COS는 퓨즈만 바꾸면 된다. PF의 용단된 부위로 사고의 내용을 대략 알 수 있는데 원통 납땜부에서 용단된 것은 노열화, 중간 부분에서 용단된 것은 과부하, 엘리먼트가 증발하여 원통이 변색된 것은 단락사고의 가능성이 큰 것으로 추정할 수 있다.

또한 3상인 경우 1개가 용단 되었을지라도 3개 모두를 교체하여야 한다.

                                                              파워퓨즈 실물

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        *.  파워퓨즈의 개요

파워퓨즈는 정격전류는 작으나 단락전류가 커지는 전력용 변압기, 고압전동기 1차측 (3.3kv, 6.6kv, 22kv,66kv)회로의 각 상에 설치하여 고장전류를 제한 함으로서 전력계통을 효과적으로 보호하기 위하여 사용되고 있으며, 차단기, 계전기, 변성기의 3역할을 하는 차단기이다.
전력퓨즈 선정시에는 특성을 잘 살릴 수 있도록 하여야 하며, 동작 후 재 투입이 필요한 곳, 자주 과부하를 차단하게 되는 곳에는 사용하지 아니하는 것이 바람직하다. 

1. 퓨즈의 역할

1. 부하전류를 안전하게 통전한다.(과도전류나 과부하전류에 끊어지지 않을 것)
2. 일정치 이상의 과전류는 차단하여 전로나 기기를 보호한다.
   
• 단락전류
  전로에 있어서 부하에 이르는 도중에 혼촉한때에 흐르는 전류로 정상시보다도 아주 큰 전류다.
  
• 과부하전류
  통상의 전류에 대해 수배이하의 것이 많으며 부하의 변동이 원인으로 된다. 퓨즈로 이것을 보호하도록 하면, 수명이 단축되던가, 동작시한의 오차에 의해 결상을 일으키기가 쉬우므로 전력퓨즈에서는 일반적으로 이 보호를 기대하지 않는다.
  
• 과도전류
  변압기의 투입전류, 전동기의 시동전류 등 아주 짧은 시간만 존재하나 자연히 감쇄하여 없어지는 전류로 전력퓨즈에서는 이것에 열화나 동작하지 않는 정격전류의 정격을 사용할 필요가 있다.

2. 전력퓨즈와 타개폐기와의 비교

구분	회로분리		사고차단
	무부하	부하	과부하	단락
파워퓨즈	o	-	-	o
차단기	o	o	o	o
개폐기	o	o	o	-
단로기	o	-	-	-
전자접촉기	o	o	o	-

 

3. 전력퓨즈의 동작

전력퓨즈는 차단기의 대용으로 생각되기 쉬우나, 전력퓨즈의 기능은 차단기뿐만 아니고, 차단기+계전기+변성기의 3기기의 역할을 할 수 있는 경제적인 것이다. 퓨즈가 경제적인 기기라고 일컬어지는 것은 그 자신이 소형,저렴할 뿐만 아니라, 퓨즈를 사용하면계전기와 변성기가 생략되는 이점이 있기 때문이다. 퓨즈의 특성을 생각하는 경우 차단기에 상당하는 차단특성뿐만 아니라 계전기+변성기의 기능에 대응하는 전류-시간특성도 검토해야 한다.

4. 전력퓨즈의 용도

1. 변압기의 보호 및 변압기 회로의 고장전류 차단
2. 전동기,제어장치 회로의 고장전류 차단
3. 콘덴서 단락시의 Case 파괴보호 및 그 콘덴서회로의 고장전류 차단(적용하지 않는 것이 권장된다)
4. 차단용량이 부족한 차단기 또는 개폐기의 Back-Up 보호 또는 차단기의 대용
5. 케이블을 단락전류로부터 소손방지
6. 기타 계통, 장치, 기기, 회로의 단락보호

나. 구조  

1. 외형

지지대 : 수직방향설치를 원칙으로 한다. 접촉자 : 은도금 또는 동등이상으로 용단시 손상되지 않을 것. 기타지지애자, 베이스로 구성된다.

2. 퓨즈링크

기밀구조로 옥내외 공용, 동작표시장치가 있으며, 제조상의 조립은 대부분 기계화되어 있으므로 성능이 균일하다.

다. 종 류  

• 방출형 : cos용
• 한류형
  아크전압을 높요주므로 단락전류를 한류억제해 차단을 하는 퓨즈를 말하며, 일반적으로 많이 사용되고, Back-up용으로 가장 적합하다.
• 비 한류형
  아크에 소호가스를 불어서 전류 "0"점의 극간절연내력을 재기전압 이상으로 높게해 차단을 하는 퓨즈를 말하며, 과부하 보호용으로 적합.
• 액체형 : 최근개발

1. 한류형과 비한류형 특징비교

종류	특징
	장점	단점	기타
한류형 (엘레멘트와 규소)	소형이며, 차단용량이 크다 한류효과가 크므로 백업용으로 적합.	과전압을 발생한다. 최소 차단전류가 있다.	전압 "0"에서 높은 아크 저항을 발생해서 사고전류를 강제로 한류 차단한다. 전차단시간 : 0.5 ㎐
비 한류형 (붕산 화이바에서 발생하는 가스이용)	과전압을 발생하지 않는다. 녹으면 반드시 차단하므로 과부하 보호가 가능하다.	대형이다. 한류효과가 적당하다.	전류 "0" 에서 소호 가스로 극 간의 절연내력을 재기전압 이상으로 높여서 차단한다. 전차단시간 :0.65 ㎐

라. 선정상의 기준 (참고 : 일반적인적용방법 및 정격전류산정방법)

1. 예상되는 과부하전류에는 동작하지 않을 것.
2. 단락보호용으로는 전 부하 전류의 2배선정
   (100A 초과시 : 측근 상위 값, 100A 이하 : 측근 하단 값 선정)
   (다수의 변압기의 수전측에 설치시 : 총 변압기의 정격전류 × 1.25~1.5배)
   IEEE Std 242-1986, Chapter 5. Fuse, 5.11.5 Transformer protection.(POWER FUSE의 용도 및 특성)
   변압기 1차측은 단락보호(변압기 2차측 사고시), 2차측은 과부하 보호를 하도록 규정되어 있다.
   ★ 변압기 1차측은 변압기 정격전류와 변압기 2차측 단락사고(2상단락 또는 3상단락)시 고장전류를 변압기 1차측으로 환산한 값을 고려하여 Time delay 특성을 갖는 fuse를 선정한다. 단, 변압기의 돌입전류(0.1초에서는 약 12배, 0.01초에서는 20~25배)를 고려하여 둘 중에 큰 값으로 정한다.
   ★ 변압기 2차측은 전 부하전류의 100~125% 범위에서 조정한다.
   
3. 과도적 서지전류에 동작하지 않을 것. (변압기 여자돌입전류, 기동돌입전류)
4. 타 보호기기와 절연협조를 가질 수 있을 것. 

마. 정격

1. 정격전압(kv)

전력퓨즈의 정격전압의 결정은 계통의 접지여부에 상관없이 최대 선간 전압에 의해 선정한다.

계통의 공칭전압(㎸)	퓨즈 정격(㎸)
	정격전압	최대설계전압
6.6	6.9 또는 7.5	- 8.25
6.6/11.4 Y	11.5 또는 15	- 15.5
22 또는 22.9	23	25.8
66	69	72.5
154	161	169

 

2. 정격차단전류(kA)

Fuse가 차단할 수 있는 단락전류의 최대치로서 교류분만의 대칭 실효치를 나타낸다.

정격전압	정격차단전류(kA)
7.2 kv급	8	12.5	20	31.5	40
25.8 kv급	12.5kA 이상의 것
72.5 kv급	6.3kA 이상의 것
169 kv급	사용하지 못함

3. 정격전류(정격전류의 산정방법)

퓨즈가 온도상승 한도를 넘지 않고 연속으로 흘릴 수 있는 전류 값이며 (A)로 표시한다.


3-1. 정격연속전류 및 특성 선정시 일반적 고려사항


- 예상되는 부하전류에 동작하지 아니하는 것일 것
- 과도적 서어지 전류에 동작하지 아니하는 것일 것

• 주 변압기의 여자돌입전류(일반적으로 0.1 초의 특성으로 하면 무리가 없다)
• 모터 및 축전기의 기동돌입전류(일반적으로 10 초의 특성으로 하면 무리가 없다)

- 타 보호기기와의 협조


[표] 주변압기에 대한 전력퓨즈의 정격선정 참고치

변압기 용량 (KVA)	6.6KV		13.2KV		22KV		66KV
	전부하 전류	퓨즈 정격	전부하 전류	퓨즈 정격	전부하 전류	퓨즈 정격	전부하 전류	퓨즈 정격
450 500 600 750 1000	29.4 43.7 52.5 65.6 87.5	80 100 125 125 200	19.7 21.9 25.2 32.8 43.7	40 50 50 65 100	11.8 13.1 15.7 19.7 26.2	25 30 30 40 65	3.9 4.4 5.3 6.6 8.8	10 10 15 15 20
1500 2000 3000 5000 6000	131 175 - - -	250 400 - - -	65.6 87.5 131 219 -	125 200 250 400 -	39.4 52.5 78.7 131 167	80 125 150 350 300	13.1 17.5 26.2 43.7 52.5	30 40 65 100 125

바. 특징

1. 다른 개폐기기와 비교한 장점과 단점

장점	단점
차단기보다 경제적이다 소형,경량으로 큰 차단용량을 가진다. 릴레이나 변성기가 불필요하다. 고속도 차단이다. 설치공간이 작아진다. 현저한 한류특성이 있으며,한류형의 경우 무소음,무방출이다. 보수가 비교적 간단 장치전체가 소형으로 된다.	1회성으로 재 투입이 불가하며, 교체시 3상 일체교환해야 한다. 과도전류로 쉽게 용단되며, 한류형은 차단시 과전압 발생. 동작시간-전류특성을 계전기처럼 조정할 수 없다. 비보호 영역이 있다. 한류형 퓨즈가 녹아도 차단하지 못하는 전류범위가 있다.(비보호영역) 비보호 영역이 있어 사용중에 노화해 동작하면 결상의 우려가 있으므로 이에 대한 대책(결상 계전기)이 필요하다. 고 임피던스 접지계통의 접지보호는 할 수 없다. (예 : 제주도지역내)

2. 전력퓨즈의 단점을 보완하기 위한 대책

1. 용도의 한정
   - 퓨즈 동작은 단락사고에만 하도록 정격전류를 선정한다.
   - 상시,과전류를 차단하던가, 퓨즈 동작직후의 재투입이 필요한 곳은 사용하지 않는다.
2. 과도전류가 안전통전특성내에 들어가도록 큰 정격전류를 선정한다.
3. 사용계획시 용도, 회로특성, 퓨즈의 전류-시간 특성을 비교하여 적절한 정격전류를 정하도록 한다.
   
4. 過小정격의 배제
   - 최소용단전류 이하에서 퓨즈가 동작하지 않도록 큰 정격전류를 사용한다.
   - 최소 용단전류이하는 다른 기기로 보호한다.
5. 동작시에는 전체상의 교체한다.
   - 퓨즈는 단락보호만 하며, 비보호영역에서 동작 또는 열화하지 않도록 충분히 여유를 가진 정격전류로 한다.
   - 퓨즈 동작시에는 전체상의 퓨즈를 신품으로 교체한다(예비는 3상회로에는 3본 1조, 단상에서는 2본을 1조로 준비한다)
   - 과부하는 가능한 한 다른 기기로 보호 차단하여, 퓨즈를 손상치 않도록 한다.
6. 절연강도의 협조
   회로의 절연강도가 퓨즈의 과전압치보다 높은 것을 확인한다.
7. 전원측 차단기에 지락계전기를 설치하여 검출 제거한다.
   지락전류가 아주 작으므로 퓨즈는 일반적으로 동작하지 않는 것으로 본다.

사. P.F의 특성 

퓨즈가 동작하는 전류와 시간과의 관계에는 전류가 커질수록 시간이 짧아지는 성능이 있어 1/2 Cycle 이하에서 동작될 수 있는 전류영역에서는 한류작용이 크게 나타난다. 50㎐ Base에서 1/2 Cycle에 상당하는 시간은 약 0.01초로 되어, 한류작용이 없는 0.01초 이상의 영역과 한류작용을 가진 0.01초 이하의 영역을 구분한다.
동작시간 0.01초 이상의 동작특성(안전 통전영역, 보호영역, 비보호영역)과 동작시간 0.01초 이하의 동작특성(단시간 허용 I²t 특성, 차단 I²t 특성)이 있다.

1. 열적인특성 

시간- 전류의 상관관계를 나타내는 특성으로 FUSE의 성능을 규정하는 것으로서 보통 그래프로 표시된다.

1 : 단시간 허용특성 2 : 용단특성(최소, 평균, 최대) 3 : 전차단 특성 A. 동작시간 0.01초 이상의 동작특성 이 영역은 그림에 나타낸 것처럼 안전통전영역, 보호영역, 비호호영역으로 나누어 생각하는 것이 이해가 쉽다. 안전보호영역 이 영역은 퓨즈에 연속해서 통전되는 최대안전부하전류 이하의 안전부하전류통전영역과 최대안전부하전류와 단시간 허용특성과의 사이의 안전과부하통전영역으로 된다. 여기서 최대안전부하전류는 정격전류를 Base로 해서 결정되고 있으나 정격전류는 퓨즈의 용단특성을 규정하는 Base로 되어있어 그 용단특성의 결정방법에 따라서 이 값까지 안전영역이 되는 경우와 되지 않는 경우가 있으므로 주의를 요한다. 일반적으로 KS의 G종의 용단특성을 가진 것은 정격전류의 1/1.3~1.5 이하를 최대안전부하전류로 하는 것이 안전하다. 이것에 대해 M형 퓨즈는 전동기회로용으로서 특수한 용단특성을가지고 있으므로 정격부하를 최대안전부하전류로 하는 것이 가능하다.

또한, 단시간허용특성은 퓨즈엘리멘트에 사용되고 있는 재료의 내열특성으로부터 결정된다. 고압퓨즈에는 銀이 다른 재료에 비해 고온열화가 아주 적으므로 이 안전과부하통전영역이 넓게 되므로 일반적으로 사용되고 있다.

2. 보호영역
   퓨즈에는 그 값에 의해 차단되는 전류치의 상,하에 어떤 한계가 있을 수 있다. 그 최대는 정격차단전류이고 최소는 최소차단전류이다. 이 上,下의 한계와 차단특성에 의해 구분된 右上측의 영역(b)이 보호영역으로 이 영역의 사고전류를 차단해 기기 또는 회로를 보호한다.
   퓨즈는 열동적으로 동작하므로 대전류영역에서는 아주 빨리 동작해 그 散布도 작으며, 또한 앞에서 서술한 것처럼 우수한 한류작용(차단 I²·t 및 한류파고치가 아주 작다)을 발휘하나 소전류영역에서는 장시간동작해 통과전류의 변화에 대해 용단시간의 변화가 크며 따라서 그 散布도 크게되어 신뢰성이 낮다. 이런 특성에서 일반적으로 퓨즈는 단락보호에는 죄적이나 과부하보호에는 적용하지 않는 편이 좋다.
3. 비보호영역
   이것은 안전통전영역과 보호영역과의 사이에 들어가는 영역(c)으로 이 영역내의 사고전류는 퓨즈로는 보호되지 않고 또, 용단하지 않아도 손상, 열화할 우려가 있다. 이 영역을 가진 것이 퓨즈 단점의 하나이며, 퓨즈 본질상 이 영역을 없애는 것이 불가능하므로 퓨즈를 사용할 때에는 이점에 염두를 두고 이 영역의 전류를 흘리지 않도록 주의하는 것이 중요하다.
   이 영역의 전류는 다음의 방법으로 피할 수 있다.
   - 큰 정격전류를 써 안전통전시킨다.
   - 다른 차단장치(차단기, 배선용차단기 또는 전압퓨즈 등)로 안전통전영역내를 차단 보호한다.

B. 동작시간 0.01초 이하의 동작특성

이 영역에서는 차단기는 동작하지 않으나 퓨즈는 동작하므로 주의해둘 필요가 있다. 한류형 퓨즈에서는 한류작용이 나타나 가장 특징적인 기능을 발휘하는 영역이다. 이 영역의 특성은 전류의 2승의 시간적분치 로 열적용량지표로 나타내어 진다.

1. 단시간 전류 I²·t (= 안전통전 I²·t )
   단시간전류 허용특성은 전류가 크게되면 얼마든지 허용시간이 짧게되며, 특히 투입전류처럼 시간이 수 Cycle 이하로 미소하게 되면, 퓨즈 엘레멘트의 열의 방산이 없게되어 허용 열에너지=단시간허용 I²·t 는 일정하게 되어 단시간전류(실효치) Is와 허용시간 ts와의 관계는 다음 식으로 나타내어 진다.
    Is²·ts = 일정
   이 관계는 대수-대수 그래프로 나타내면 2 : 1의 경사직선이다. 따라서 이것 이하의 시간(또는 이것 이상의 대전류)영역에서의 단시간특성은 이 특성을 2 : 1로 전개하면 다음식으로 추정할 수 있다.
             또는
   이 단시간허용 I²·t가 일정한 것은 퓨즈의 하나의 단점으로 차단기에 있어서는 퓨즈의 단시간허용 I²·t 에 대응하는 "계전기의 동작시간+개극시간"이 전류치에 관계없이 일정(이것은 I²·t 는 전류와 함께 2승으로 증대)하므로 과도전류가 어느정도 커도 거의 동작하지 않으나, 과도전류가 크게되면 I²·t 가 증대해 단시간허용 I²·t 보다 크게 되면, 단시간에 소멸하는 영역에서도 퓨즈는 용단 또는 열화하므로 주의가 필요하다.
2. 차단 I²·t
   최소동작시간의 보호영역은 차단 I²·t 특성으로 나타내어 진다. 이것은, 퓨즈가 차단완료할 때까지 회로에 유입하는 열에너지로 이 값이 피보호기기의 耐 I²·t 보다도 작은 퓨즈를 사용하면 완전한 보호가 된다. 퓨즈는 고속동작을 하므로 이 차단 I²·t 는 적고, 특히 한류퓨즈를 사용하면 그 한류작용에 따라 어 적게 제한되어 전술한 것처럼 차단기에 비하면 굉장히 적어 큰 보호특성을 가지고 있다.
3. 통과전류 파고치
   한류퓨즈는 전술한 것처럼 한류작용에 따라서 사고전류를 크게 한류차단하는 특성을 가지고 있다.

1-1. 용단특성(용단시간 - 전류특성) 

Fuse에 전류가 흐르기 시작하여 용단할 때까지의 전류와 시간과의 관계를 나타낸 특성으로 시간은 규약시간, 전류는 규약전류로 나타낸다.

[표] 용단특성의 구분

퓨즈의 종류	용단특성			반복과전류특성
	不용단특성	10s 용단특성	0.1s 용단특성
T (변압기용)	1.3배의 정격전류에서 2시간	≥2.5×정격전류 ≤10×정격전류	≥12×정격전류 ≤25×정격전류	10×정격전류, 0.1s에서 100회 不용단
M (전동기용)		≥6×정격전류 ≤10×정격전류	≥15×정격전류 ≤35×정격전류	5×정격전류,10s에서 1,000회 不용단
T/M (변압기 및 전동기용)		≥6×정격전류 ≤10×정격전류	≥12×정격전류 ≤25×정격전류	10×정격전류, 0.1s에서 100회 不용단 또한 5×정격전류, 10s에서 1,000회 不용단
G		≥2×정격전류 ≤5×정격전류	≥7×(정격전류/100)0.25× ≤20×(정격전류/100)0.25×정격전류
C (콘덴서용)	1.43배의 정격전류에서 2시간	60s 용단전류≤10×정격전류		70×정격전류, 0.02s에서 100회 不용단

1-2. 단 시간 허용특성(허용시간 - 전류특성) 

• Fuse를 정해진 조건으로 사용하는 경우 열화되는 일이 없이 그 Fuse에 흐를 수 있는 전류와 시간과의 관계를 나타내는 특성.
• Fuse의 정격전류 선정에 필요. 

2. 전 차단 특성(작동시간 - 전류특성) 

• 정격전압이 인가된 상태에서 Fuse가 용단,발호하고 아크가 완전히 소호할 때까지의 전류와 시간과의 관계를 나타낸다.
• 전차단시간
  - 한류형의 경우 : 용단시간(0.1㎐) + 아크시간(0.4㎐) = 0.5㎐
  - 비 한류형의 경우 : 용단시간(0.1㎐) + 아크시간(0.55㎐) = 0.65㎐
  
• 다른 차단기와 조합해서 사용할 경우 보호협조를 검토할 때 사용. 

3. 한류특성

한류특성은 Fuse가 사고전류를 차단할 때 처음 반파에서 파고치에 이르기 전에 한류 차단하는 P.F의 귀중한 특성으로
그림은 고압차단기,비한류퓨즈,한류퓨즈에 대해 같은 단락전류를 차단한 경우의 차단전류파형의 비교를 나타낸 것이다.
차단기에서는 릴레이 시간을 포함한 전차단시간이 10 cycle 정도로 길어 차단완료까지는 단락전류가 계속흐르나 전력퓨즈에서는 최초의 반파로 차단하여 그 전류파고치를 낮게(한류형은 특히 낮게) 억제한다. 이 단락 전류파고치에 달하지 않도록 억제하는 작용을 한류작용이라고 말하며, 이것은 고압차단기 등에서는 나타나지 않는 한류퓨즈 특유의 중요한 특성으로서 이것에 의해 회로나 회로에 접속되어 있는 기기가 받는 기계적,열적 손상을 경감할 수 있다. 이 한류작용은 퓨즈의 정격전류나 단락전류의 크기에 따라 변해 최대통과전류와 차단 I²·t로 표시된다.



3-1. 최대통과전류

단락전류와 최대통과전류와의 관계는 한류특성으로 불려지며 단락전류에 의한 전자력 등 피보호기기와의 협조를 검토하는 것에 사용된다.

그림에 차단기,비한류퓨즈 및 한류퓨즈의 한류특성의 비교를 나타낸다. [1]의 45도의 대칭은 차단기의 경우로 회로고유의 전류파고치, 다시말해 최대 단락전류실효치의 2√2배로 된다. 이 선의 도중에서 빗겨나온 선 [2],[3]이 퓨즈의 경우 한류특성이다. 단락전류 I 일 때의 최대통과전류파고치를 차단기 : Ip, 비한류형퓨즈 : ip2, 한류퓨즈 : ip1으로 하면 이 比 ip2/Ip 또는 ip1/Ip가 한류효과의 정도를 나타내며, 전력퓨즈는 단락전류에서는 한류효과가 크게되어 정격차단전류에서 비한류 퓨즈는 80% 정도로 작으나 한류퓨즈는 10%정도로 크게 한류한다.

3-2. 차단 I²·t

이것은 단락전류의 차단완료 할 때까지의 통과전류의 2승의 시간적분치를 그림에 나타낸 로,회로에 유입하는 열에너지의 크기를 나타내는 것이다. 피보호기기와의 열적인 협조를 검토하는 것에 사용한다. 이 차단 는 파고치로 차단시간이 같아도 파형에 따라 변해 그림 4에 나타낸 것과 같이 정현파, 梯形波, 삼각파 가운데 삼각파가 가장 적으며, 정현파의 2/3로 된다.



한류 퓨즈의 차단 I²·t가 그림 5에 나타낸 것처럼 극히 작은 것은 통과전류파형이 한류작용에 의해 삼각파에 가깝게 되기 때문이다. 그림5에 차단기, 비한류퓨즈 및 한류퓨즈의 차단 I²·t의 비교를 나타낸다. 차단기 및 비한류 퓨즈는 단락전류와 같이 증대하나, 한류퓨즈는 단락전류가 증대해도 그다지 크지 않으며, 어느값 이상이 되면 거의 일정하게 되어 경우에 따라서는 역으로 감소하는 것도 있다. 이와같이 전력퓨즈 특히, 한류퓨즈를 사용하면, 회로나 피보호기기의 과전류강도를 아주 낮게 할 수 있어 계통을 경제적으로 설계할 수 있다.

3-3. 소전류 차단성능

차단기나 비한류 퓨즈는 정격차단전류 이하에서는 동작하면 반드시 차단되나 한류퓨즈는 소호원리상 큰 사고전류의 한류차단은 쉬워도 용단시간이 긴 소전류영역이 차단하기 어려워 최소용단전류 가까이에서는 용단해도 차단되지 않고(용단은 해도 아크가 끊어지지 않음) 어느 정도 전류치가 크게되어야만 차단할 수 있는 영역이 있다. 그 때문에 과전류 영역의 보호를 한류퓨즈에 기대하는 것은 일반적으로 무리한 점에 주의를 요한다. (예를들면 G종 퓨즈에서는 그 정격전류치의 5배 이하 정도의 전류영역은 용단은 해도 용단한 후에 발생하는 아크의 차단은 특히 배려를 하지 않는 한, 일반적으로는 곤란하다. 그 때문에 KSC-4612에서는 이 소전류 차단성능을 최소차단전류치로 해서 제조업체가 보증하도록 요구하고 있다.

[참고] "금성" 한류퓨즈는 소전류차단성능을 다음과 같이 3종으로 분류해서 표시하고 있다.

1. 초광역 퓨즈
   GP종 표시로 정격전류치의 약 1.6배(1시간 용단전류치)로부터 정격차단전류까지의 全전류를 차단할 수 있는 퓨즈
2. 광역퓨즈
   G형 표시로 정격전류치의 약 2배로부터 정격차단전류까지의 全전류를 차단할 수 있는 퓨즈
3. Back-Up 퓨즈
   제조사 보증치의 최소용단전류에서 정격차단전류까지의 全전류를 차단할 수 있는 퓨즈

최소차단전류의 선정방법(그림참조)

1. 광역퓨즈

1. 광역퓨즈는 Back-up 퓨즈보다는 소전류장시간영역까지 차단 가능하기 때문에 보증범위가 넓은 Back-up 퓨즈로서는 다른 차단기와의 동작협조가 되기 어려운 곳에서도 이 광역퓨즈를 사용하면 全영역차단이 가능하게 되어 보증범위가 향상된다.
2. 광역퓨즈로서는 범용의 G형이 3.6KV, G5~400A가 모두 광역의 특성을 가지고 있다. 이 2종류를 용도에 맞게 사용하면 그림2에 나타낸 퓨즈 차단가능영역이 넓어진다.
3. 그러나 광역 및 초광역 퓨즈로 일컬어지는 것도 엄밀히는 퓨즈의 본질상 정격최소차단전류라 할 수 있는 한계가 있어 그것 이하에서는 열화하던가 차단불능으로 되는 위험영역을 가지고 있으므로 주의하여야 한다.
4. 부하측 또는 저압측의 과전류차단기(저압퓨즈 또는 배선용차단기)를 생략해서 과부하보호 또는 저압말단의 단락까지 고압퓨즈만으로 회로를 보호하는 경우에는 광역퓨즈가 적합하다고 말하고 있으나 이 경우에도 퓨즈라고 하는 것은 열화영역을 가지고 있으며, 과도돌입전류에 약하며, 재투입이 되지 않는 것 등 고유의 약점을 가지고 있으므로 부하전류에 가까운 낮은 정격전류의 퓨즈를 사용하는 것은 되지 않으며 따라서 과부하 혹은 작은 단락전류의 보호는 일반적으로 추천되지 않는다.

2. Back-up 퓨즈

퓨즈의 최소차단전류가 정격전류 5배 이하 정도에 있어도 고압측의 단락사고에 있어서는 대개의 경우, 단락전류는퓨즈의 최소차단전류 이상으로 되기 때문에 고압퓨즈 단독으로 차단된다. 또한, 고압퓨즈의 소전류영역에 있어서는 그림에서 나타낸 것과 같이 고압측의 트립장치를 가진 부하개폐나 고압전자접촉기  혹은 차단기 등과 협조하는 것에서부터, 저압측의 고장에 대해서는 저압퓨즈나 배선용차단기로 차단하여 협조를 하여 줌으로써 커버할 수 있다. 이와같이 고장전류의 선정만 바르게 하면 일반적으로 단락보호용에는 Back-up퓨즈로 충분한 보증을 할 수 있다.

4. I²·t 특성 

• Fuse에 전류가 흐르고 있는 어느 일정시간 중 전류의 순시치의 2승 적분 치를 지시하는 것.
• 개폐기,차단기와 조합하여 Fuse로 후비 보호하는 경우 또는 콘덴서보호시 열적 응력을 검토할 때 사용.

아. P·F 구입시 고려하여야 할 주요특성  

1. 정격전압
2. 정격전류
3. 정격차단전류
4. 동작특성의 구분

자. 선정시 고려사항

한류형의 경우 고장전류의 한류차단성능은 우수하지만 용단시간이 긴 소전류는 차단하기 힘들고 최소 용단전류 근방에서 용단이 바로 차단되지 않고 어느 정도 전류 값이 커지지 않으면 차단하지 못하는 경우가 있다 따라서 차단할 수 있는 최소전류 한도를 검토하여야 한다.

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[ 전력퓨즈의 기능 ]

전력퓨즈는 고압 및 특고압에서 단락보호용 퓨즈로 소형 경량이면서 차단시간이 짧아 기기보호 효과가 크므로 수변전실 인입구 근처에 많이 사용하고 있다.
전력퓨즈는 부하전류를 안전하게 통전시키고 일정값 이상의 과전류에서는 오동작 없이 차단하여야 한다.

[ 전력퓨즈의 종류 ]
전력퓨즈는 소호방식에 따라 한류형과 비한류형이 있으며 같은 용량이라도 특성이 다르기 때문에 적용에 주의해야 한다.

① 한류형 퓨즈
높은 아아크 저항을 발생하여 사고 전류를 강제적으로 한류 차단하는 퓨즈로 고장 전류가 크면 처음의 반파에서 한류 차단하므로 기기보호에 이상적이나 과전류 영역에서는 녹아도 고장전류 차단을 못하는 구간이 있어 과부하 보호용 보다는 백업용으로 사용한다.

 ※ 최근 일체형 수변전 설비에서 파워퓨즈 동작 시 퓨즈와 외함 이격 거리를 확보하고자 퓨즈링크가 낙하하지 않는 구조의 한류형 퓨즈를 적용하는 경우가 있다. 이때 한류형 퓨즈는 전술에서와 같이 과부하 보호에 적합하지 않으므로 변압기 2차측 저압 주개폐기 용량을 변압기 2차 전류보다 작게 선정하여 변압기 보호를 하도록 해야 한다.

② 비한류형 퓨즈
소호가스를 뿜어대어 전류 “0”점 부근에서 구간의 절연 내력을 재기전압 이상으로 높여서 차단하는 퓨즈로 한류형에 비해 차단시간은 길지만 퓨즈 엘리멘트가 녹으면 반드시 차단하므로 용량이 적절하게 선정되면 과부하 보호에도 적용 할 수 있다.

[秦始皇帝]

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