전기안전관리_013_수배전설비 - 전력퓨즈(PF)

출처 : 한국전기기술인협회 전기안전관리교육 특별과정

1. 개요

전력퓨즈는 고압 및 특별고압 기기의 단락 보호용으로 주로 쓰이고 소호방식에 따라 한류형과 비한류형이 있다. 한류형 퓨즈는 높은 아크 저항을 발생하고 사고 전류를 강제적으로 한류 억제시켜 차단하는 퓨즈인데 (단락전류 최고치에 달하지 않도록 억제하는 작용을 한류 작용이라 한다.) 밀폐 절연통 안에 퓨즈 엘리먼트와 규소 등의 소호재를 충전 밀폐한 구조로서 현재 수변전설비에 많이 사용 되고 있다.

 

2. 전력퓨즈의 기능

- 부하전류를 안전하게 통전한다.

- 일정치 이상의 과전류는 차단하여 전로나 기기를 보호한다.

- 단락전류와 같은 큰 고장전류를 한류 차단 한다.

- 과도전류나 과부하 전류에서는 용단하지 않도록 선정한다.

 

3. 전력퓨즈의 정격

한류형 전력 퓨즈의 정격

정격전압	정격차단전류	최소차단전류	정격전류 [A]
3.6 / 7.2 kV	40 kA	5 In	5, 10, 20, 30, 40, 50, 63, 75, 100, 125, 160, 200
24 kV	40 kA	5 In	5, 10, 16, 20, 25, 30, 40, 50, 63, 75, 100, 125, 160, 200

 

비한류형 전력 퓨즈의 정격

정격전압	정격차단전류 (Sym / ASym)	정격전류 [A]
25.8 kV	12.5 / 20 kA	1, 3, 6, 8, 10, 15, 25, 30, 50, 65, 100, 140, 200, 300
25 kV	20 / 32 kA	1, 3, 6, 8, 10, 15, 25, 30, 50, 65, 100, 140, 200, 300, 400

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4. 전력퓨즈의 선정

1) 선정시 고려사항

- 전부하 전류, 과부하, 과도 전류, 반복부하에 대한 검토를 할 것.

- 기기, 회로와의 보호협조 (단락 전류에 의한 기기 손상의 보호, 전원측 및 부하측 보호기기와 동작 협조에 대한 검토 필요)

- 회로 또는 기기의 전부하 전류보다 큰 정격 전류값의 퓨즈를 선정

- 회로 또는 기기에 빈번하게 일어날 수 있는 허용 과부하 전류 이내의 과부하 전류보다 퓨즈의 단시간 전류값이 클 것

- 전력 퓨즈의 차단시간-전류특성이 전류측 보호기기의 동작 특성보다 빠르고, 또 전력 퓨즈의 단시간 허용 전류-시간 특성이 부하측 보호기기의 차단시간-전류 특성 보다 늦어지도록 선정

- 전력퓨즈를 보호기기의 백업용으로 사용하는 경우는 전력 퓨즈의 최소 차단 전류 이하의 전류에서는 보호 기기의 차단시간-전류 특성이 전력 퓨즈의 단시간 허용 전류 특성보다 빨라지도록 선정

- 전력 퓨즈는 용도별로 검토가 필요하지만, 주변압기에 대한 퓨즈의 선정은 표를 참고하며, 부하의 상태나 주변압기를 보호하는 측면에서 보면 자가용 설비에서 주변압기가 여유가 있으므로 전부하 전류를 검토하는 것도 필요

 

2) 정격전압

- 3상 회로에서 사용가능한 전압 한도를 표시

정격전압 = 공칭전압 X 1.2 / 1.1 [V]

- 전력퓨즈의 정격 전압은 선로의 계통이 접지, 비접지에 무관하고 계통 최대 선간 전압에 의해 선정

- 계통 최대 선간 전압이 전력 퓨즈의 최대 설계 전압보다 커서는 안된다. 

계통 전압 (공칭전압) [kV]	퓨즈 정격
	퓨즈 정격 전압 [kV]	최대 설계 전압 [kV]
6.6	6.9 또는 7.5	8.25
13.2	15	15.5
22  또는 22.9	24 (비한류 25.8)	27 (비한류)
66	69	72.5
154	161	169

 

3) 정격전류

(1) 전력 퓨즈가 온도 상승 한도를 넘지 않고 연속으로 흘러 보낼 수 있는 전류값이며, 실효값 [A]로 표시

(2) 전력 퓨즈의 정격 전류의 선정은 제작사의 권장값에 따라서 선정하는 것이 안전하다.

(3)비한류형 전력퓨즈 선정

- 일반적으로 최대부하전류 X 1.5 범위의 표준값에서 선정

- 국내 판매하는 비한류형 전력퓨즈는 K Type의 일반형이다.

 

22.9kV 변압기 보호용 퓨즈 정격 선정표 (비한류형 K Type)

변압기 정격용량 (kVA)		변압기 정격 전부하전류 In [A]	변압기 여자 돌입전류 [A] If = 10In	대칭단락전류 실효치 Is=[A] 100In / %Z	퓨즈 정격 선정 범위
단상	3상				최소	최대
-	5	0.13	1.3	2.10	1K	3K
-	7.5	0.19	1.9	3.15	1K	3K
-	10	0.25	2.5	4.2	1K	3K
5	15	0.38	3.8	6.3	1K	3K
6.67	20	0.50	5.0	8.4	1K	3K
10	30	0.76	7.6	12.6	1K	3K
15	45	1.13	11.3	18.9	3K	6K
25	75	1.89	18.9	31.5	3K	6K
33	100	2.52	25.25	42.0	3K	6K
50	150	3.78	37.8	63.0	6K	6K
67	200	5.04	50.4	84.0	8K	10K
75	225	5.67	56.7	94.5	8K	10K
100	300	7.56	75.6	126.1	10K	12K
167	500	12.6	126	210.1	15K	20K
250	750	18.9	189	315.1	25K	30K
333	1,000	25.2	252	420.2	30K	40K
500	1,500	37.8	378	630.3	50K	65K
667	2,000	50.4	504	840.4	65K	80K
1,000	3,000	75.6	756	1,260.6	100K	140K
1,333	4,000	100.8	1,008	1,680.8	140K	200K
1,667	5,000	126.0	1,260	2,101.0	200K	300E
2,000	6,000	151.2	1,512	2,521.2	200K	300E
2,500	7,000	189.0	1,890	3,151.5	300E	400E
3,333	10,000	252.0	2,520	4,202.0	300E	400E

[주1] 퓨즈 유니트는 파워퓨즈( 전력용 퓨즈) 의 전기적, 기계적 특성을 고려할 때 동일제작업체 제품을 세트(Set)로 사용하는 것이 좋습니다. (중원전기 기술자료)

 

(4) 한류형 전력퓨즈 선정

- 일반적으로 최대부하전류 X 2.0 범위의 표준값에서 선정

- 한류형은 사용목적에 따라서 변압기회로 보호용, 콘덴서회로 보호용, 전동기회로 보호용, 일반용 등으로 구분되어 판매되므로 적정한 것을 선정한다.

- 한류형은 제작사의 권장값에 따라서 선정하는 것이 안전하다.

 

※ 아래 일반적인 L사 한류형 전력퓨즈의 선정조건은 다음과 같다.

- 변압기 돌입전류는 0.1초 동안에 변압기 전부하 전류의 10배로 하여 선정

- 변압기 정격전류의 1.5배를 연속 통전할 수 있도록 선정

- *표시 정격 중 최대용량을 적용할 경우에는 변압기 정격전류의 1.3배를 연속 통전 할 수 있도록 선정

- 2차측 단락시 변압기 정격전류의 25배에서 2초 이내에 차단하는 선정

 

일반적인 L사 한류형 전력 퓨즈의 선정

3.3 [kV] 3상 변압기 용량  [kVA]	정격전류 [A]	6.6 [kV] 3상 변압기 용량  [kVA]	정격전류 [A]	22.9 [kV] 1상 변압기 용량  [kVA]	3.3 [kV] 3상 변압기 용량  [kVA]	정격전류 [A]
6.7~14	5	13~28	5	20~43	36~75	5
11~22	10	21~44	10	43~90	75~157	10
25~53	20	51~107	20	87~180	151~313	16
35~73	30	70~145	30	99~206	172~358	20
69~143	40	137~286	40	130~269	224~466	25
85~77	50	170~354	50	149~310	258~538	30
114~238	60	229~476	60	267~557	464~965	40
117~285	75	233~571	75	345~719	598~1,246	50
222~381	100	443~762	100	430~897	745~1,554	60
261~476	125	522~952	125	580~1,145	1,000~1,983	75
365~610	160	735~1,220	160	923~1,527	1,600~2,645	100
459~762	200	755~1,520*	200	1,364~1,908	2,362~3,304	125
-	-	-	-	2,125~2,443	3,680~4,232	160

주변압기에 대한 한류형 전력 퓨즈의 선정

주변압기의  용량 [kVA]	6.6 [kV]		22[kV]		66[kV]
	전부하 전류	퓨즈 정격	전부하 전류	퓨즈 정격	전부하 전류	퓨즈 정격
100	8.7	20	2.6	5	-	-
200	17.5	40	5.2	10	-	-
300	26.2	65	7.9	15	-	-
450	39.4	80	11.8	25	3.9	10
500	43.7	100	13.1	30	4.4	10
600	52.5	125	15.7	30	5.3	15
750	65.6	125	19.7	40	6.6	15
1,000	87.6	200	26.2	65	8.8	20
1,500	131	250	39.4	80	13.1	30
2,000	175	400	52.5	125	17.5	40
3,000	-	-	78.7	150	26.2	65
5,000	-	-	131	300	43.7	100
6,000	-	-	167	350	52.5	125

 

5. 전력퓨즈의 안전관리

1) 전력퓨즈의 운용

- 전력퓨즈는 한 번 용단되면 차단기와 같이 재투입할 수가 없으므로 자주 과부하를 차단하는 개소에는 사용하지 않는 것이 좋다.

- 변압기 돌입전류나 전동기 시동전류 등의 과도적 전류가 전력퓨즈의 용단 특성

- 단락고장의 경우에는 일단 전력퓨즈가 단락전류를 차단한 후에는 1상만 용단되고 나머지 2상의 퓨즈가 끊어지지 않고 남아있는 경우도 있지만 이것은 열화되어 있는 경우가 많으므로 전체 상의 퓨즈를 교환한다.

- 퓨즈 유닛은 동일제작업체 제품을 세트로 사용하는 것이 좋다.

 

2) 전력퓨즈의 점검 및 진단

- 전력퓨즈는 고장을 사전에 예방할 수 있도록 외관의 변색 및 손상여부, 지지애자의 균열 및 이물부착 여부, 접촉부의 변색 및 아크 흔적, 퓨즈의 동작상태 및 단선 등을 평상시 점검

- 육안점검 뿐 만 아니라 활선상태에서 열화상 진단 등을 통하여 전력퓨즈의 열화상태 등을 점검하면 고장을 사전에 예방

- 비한류형 전력퓨즈는 유닛에서 전기적 접속이 불량할 경우 부하전류가 증가하면 발열로 인하여 사고로 이어지므로 열화상 측정시에는 온도차를 확인하여 이상 유무를 판정하여야 한다.

- 충전부에 사람이 쉽게 접촉될 위험은 없는지와 건조물 등과의 이격거리가 충분한지 확인

- 퓨즈홀더의 조작이 용이하게 설치되어 있는지 또한 스위치 본체의 센타 브라켓과 금구(앵글 등)에 고정시키기 위하여 사용되는 마운팅 브라켓의 접속상태가 적정한지 확인

- 전력퓨즈 동작시에는 교체전에 지지애자의 균열 및 타설비에 접촉여부 확인

 

 

전기안전관리_011_수배전설비 - 피뢰기

 

전기안전관리_013_수배전설비 - 차단기 (CB)