전력 퓨즈(Power Fuse)에 대하여

 

안녕하세요? 오늘은 전력 퓨즈에 대하여 말씀드리겠습니다. 전력 퓨즈는 고압 및 특고압 기기의 단락 사고에 대한 보호용으로 사용됩니다. 단락 사고가 나면 큰 전류가 흐르게 되어 고가의 전력 기기들이 파손되는 사고가 발생할 수 있기 때문에 전력 퓨즈를 사용하여 이러한 사고를 방지하게 됩니다. 

 

 

 

 

 

1. 전력 퓨즈(Power Fuse) 설치 위치

 

전력 퓨즈(Power Fuse)는 위와 같이 LBS와 피뢰기 다음에 위치하는 기기입니다. 전력 퓨즈의 설치 위치는 가전 제품으로 생각해 본다면 이해하기가 쉽습니다. 냉장고 같은 기기도 전기적으로 민감한 기판 바로 전단에 퓨즈를 넣어서 기판을 보호하게 되어 있습니다. 마찬가지로 전력 퓨즈도 수배전반의 수많은 기기를 보호하기 위해서 수배전반의 앞단에 있는 것입니다. 

 

 

 

 

 

2. 전력 퓨즈 생김새

 

위 사진은 필자가 근무하는 곳의 수배전반에 있는 전력 퓨즈입니다. 붉은색 사각 박스 안에 있는 것이 전력 퓨즈입니다. 보통 전력 퓨즈는 MOF 판넬의 뒤쪽을 열어보면 볼 수 있습니다. 좀 더 확대해서 보면 아래와 같이 생겼습니다. 

 

 

 

 

 

3. 전력 퓨즈 외형

 

Fuse Clip은 퓨즈를 분리할 때 사용합니다. 절연 봉으로 걸어서 잡아당기면 퓨즈가 분리됩니다. Upper Terminal은 퓨즈에서 보았을 때 전기가 오는 1차 측(LBS쪽)이고 Lower Terminal은 2차 측(MOF쪽)입니다. Insulator는 절연체로 외함 등으로 전기가 흘러가지 못하게 합니다. 좀 더 내부 구조를 상세하게 살펴보겠습니다. 

 

 

 

 

 

4. 전류 퓨즈의 내부 구조

출처: LS산전

 

먼저 퓨즈 엘리먼트는 차단의 핵심적인 역할을 하는 것으로 저것이 용단되면 전력이 끊어지게 됩니다. 가전제품에 들어가는 퓨즈와 원리는 동일하죠. 규사의 용도는 퓨즈가 동작했을 때 아크가 발생하게 되는데 발생 열을 규사가 받게 되어 액체화되고 아크를 소호하는 역할을 합니다. 동작표시장치(Striker)는 퓨즈가 끊어졌을 때 육안상으로 확인을 할 수 있도록 퓨즈 하부에 튀어나오게 됩니다. 이것은 내부의 표시 선이 퓨즈 동작 시 끊어지게 되어 스프링의 작용으로 동작표시장치가 튀어나오게 됩니다. 

 

 

 

 

 

상기 사진의 붉은 색 부분이 동작표시장치입니다. 대부분의 전력 퓨즈는 동작표시장치가 있지만 Make에 따라서 또는 제품에 따라서 동작표시장치가 없는 제품도 있으니 참조하십시요.

 

 

 

 

 

5. 전류 퓨즈의 조립 해체 방법

 

먼저 A의 고리에 절연봉을 끼워서 잡아당기면 상부가 빠집니다. 그 후에 B의 볼트를 풀면 전력 퓨즈의 하부가 빠지게 됩니다. 조립 순서는 상기의 역순으로 진행하면 됩니다. 전력 퓨즈를 B 쪽에 끼워 넣고 B의 볼트를 조인다음 절연봉으로 A에 끼워서 3번 쪽으로 밀어 넣으면 조립이 완료됩니다. 

 

 

 

 

 

6. 전력 퓨즈의 기능

 

부하전류는 안전하게 통전한다. 

일정값 이상의 과전류는 차단하여 전로나 기기를 보호한다. 

 

상기 두 개의 문구는 필자가 전기기사를 공부할 때 달달 외웠던 것입니다. 여기서 과전류는 보통 아래의 3가지인데 전력 퓨즈는 이 가운데 주로 단락 전류의 차단을 목적으로 합니다. 즉 전력 퓨즈는 과부하 전류나 과도전류에서 용단되어서는 안됩니다. 

 

1) 단락 전류: 전로의 선간이 임피던스가 적은 상태로 접촉되었을 경우에 그 부분을 통하여 흐르는 큰 전류

 

2) 과부하 전류: 기기에 대하여는 그 정격전류, 전선에 대하여는 그 허용전류를 어느 정도 초과하여 그 계속되는 시간을 합하여 생각하였을 때, 기기 또는 전선의 손상 방지상 자동 차단을 필요로 하는 전류

 

3) 과도전류: 변압기의 투입전류, 전동기의 기동전류 등 아주 짧은 시간만 존재하고, 자연히 감쇠하여 없어지는 전류

 

 

 

 

 

7. 한류형 퓨즈, 비 한류형 퓨즈 및 COS(컷아웃 스위치)

죄: 한류형, 중간: 비한류형, 우: COS

1) 한류형 퓨즈와 비한류형 퓨즈

전력 퓨즈에는 한류형 퓨즈와 비 한류형 퓨즈가 있습니다. 위에서 설명드린 전력퓨즈는 한류형 퓨즈입니다. 한류형 퓨즈의 특징은 이름에서와같이 단락 전류에 이르지 못하도록 전류를 제한하는 것입니다. 한류가 전류를 제한한다는 뜻이고 영어로는 Current Limit Fuse입니다. 

 

단락 전류가 흐르지 못하도록 제한하려면 동작이 빨라야 하고 단락전류가 100이라고 한다면 한류형 퓨즈는 10~20이면 동작을 하게 됩니다. 여기서 문제가 발생하는데 전류를 굉장히 빠르게 차단하다 보면 과전압이 발생하게 됩니다. 물로 비유하자면 수격작용과 같이 충격이 발생하게 되는 것이죠. 이것이 한류형 퓨즈의 가장 큰 문제가 되겠습니다. 

 

반면에 비한류형 퓨즈는 한류형 퓨즈에 비해 전류를 천천히 차단하는 퓨즈입니다. 예를 들어 단락전류가 100이면 80정도에서 차단하게 됩니다. 비한류형 퓨즈는 차단하는 속도가 한류형 퓨즈에 비해 느리다 보니 위의 한류형 퓨즈에서 발생한 고전압 충격파 문제가 발생하지 않습니다. 

 

반면에 한류효과가 적다 보니 과전류가 흐를 수 있고 한류형 퓨즈에 비해 기기나 회로에 손상 우려가 조금 더 있을 수 있습니다. 또한 비한류형 퓨즈 내부에는 붕산이 들어 있는데 아크에 의해 분해되어 소호성 가스를 만듭니다. 이것이 외부로 분출되면서 소음이 크게 발생합니다. 가격 적인 면에서는 비한류형이 한류형보다 저렴합니다.

 

 

2) 컷아웃스위치(COS)

컷아웃스위치(COS)는 주로 변압기 1차측 각 상마다 변압기의 보호와 개폐를 위해서 설치합니다. 컷아웃스위치는 퓨즈가 용단될 경우 퓨즈홀더가 중력에 의해 스스로 개방되어서 퓨즈의 용단여부를 쉽게 식별할 수 있습니다. 또한 COS에 퓨즈 대신 구리봉을 사용하면 단로기로도 사용할 수 있습니다.

 

 

 

3) 식별방법: 한류형, 비한류형, COS 

좌: 비한류형, 우:한류형

한류형과 비한류형 퓨즈를 쉽게 구분하는 방법은 비한류형은 위와 같이 동작시 큰 소음이 발생하므로 소음기를 설치한 곳이 많습니다. 또한 한류형에 비해 비한류형 전력퓨즈는 두께가 얇습니다. 어떻게 보면 COS와 비한류형 퓨즈와도 유사하게 생겼는데 COS는 우선 변압기 1차측에 설치되어 있고 크기가 전력퓨즈의 절반정도로 매우 작습니다. 그리고 결정적으로 COS는 하부에 용단되는 선이 COS안에서 튀어 나와 있기 때문에 쉽게 식별할 수 있습니다. 

 

 

 

 

 

8. DIN규격과 KS규격

좌:KS규격, 우:DIN규격

 

전력 퓨즈에는 위와 같은 두개의 규격이 있습니다. 왼쪽은 KS규격이고 오른쪽은 DIN규격입니다. DIN규격은 Deutsches Institut for Normung의 약자로 독일공업규격입니다. DIN규격은 국제적으로 통용되는 규격이기 때문에 요즘은 DIN규격으로 전력퓨즈를 설치하는 추세입니다. 필자가 근무하는 곳에 설치된 전력퓨즈도 DIN규격입니다. DIN규격은 전력퓨즈를 잡아주는 부분의 지름이 작아서 진동 등의 문제가 생겼을 때 더 안전하게 잡아줄 수 있는 구조로 보입니다. 

 

 

 

 

 

9. 가전제품용 퓨즈와 전력퓨즈

출처: Photonicinduction, 유튜브

 

왼쪽은 우리가 일반적으로 사용하는 가전제품용 퓨즈입니다. 귀엽게 생겼죠? 필자도 냉장고 퓨즈를 교체할 때 몇 번 보았습니다. 가전제품용 퓨즈와 전력퓨즈는 기본적으로 동일합니다. 다만 차이점은 가전제품용 퓨즈는 아크가 거의 없고, 전력퓨즈는 오른쪽 그림과 같이 아크가 굉장히 크다는 것입니다. 

 

그래서 퓨즈 내부에 아크 소호를 위한 규사나 붕산을 집어 넣었다는 것이 가장 큰 차이점 같습니다. 또한 가전제품용 퓨즈는 필라멘트가 끊어지는 것이 눈으로 보이지만 전력퓨즈는 눈으로 확인이 않되기 때문에 위에서 설명드린바와 같이 동작표시장치(Striker)라는 것을 집어넣었습니다. 이정도 차이점을 기억하시면 될 것 같습니다.   

 

 

 

 

 

오늘은 전력 퓨즈에 대해서 알아보았습니다. 오늘도 긴글 읽어주셔서 감사합니다.