KR100698875B1 - 변압기 보호용 한류 퓨즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압기 보호용 한류 퓨즈에 관한 것으로, 보다 자세하게는 고압 및 특고압의 변압기 1차측에 설치되어 과전류 및 사고 전류가 발생할 경우, 신속하게 퓨즈의 중앙 부위에서 한류 차단하여 변압기를 보호하는 한류 퓨즈에 관한 것이다.

본 발명의 변압기 보호용 한류 퓨즈는 외관과 내관 사이에 충진된 소호제; 및 상기 내관의 외주면을 나선형으로 감되, 퓨즈의 양끝단부는 병렬로 권선하고 퓨즈의 중앙부는 직렬로 권선하는 퓨즈엘리멘트로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.

따라서, 본 발명의 변압기 보호용 한류 퓨즈는 퓨즈엘리멘트의 끝단은 병렬로 조합 권선하여 단면적을 증가시키고, 상기 퓨즈엘리멘트의 중앙부는 직렬로 권선하여 차단점 및 용단점을 결정함으로써, 상기 퓨즈엘리멘트의 병렬 조합 권선으로 인해 저전류퓨즈의 내부단자 끝단에서 작업자의 부주의에 의해 발생할 수 있는 홈 등으로 인한 오동작을 방지할 수 있고, 상기 퓨즈엘리멘트의 중앙부 직렬 조합 권선으로 인해 상시 엘라멘트 중앙부에서 동작할 수 있어 안정된 한류퓨즈의 동작특성을 나타낼 수 있다. 또한, 퓨즈의 정격전류를 손쉽게 응용 가변할 수 있다.

한류 퓨즈, 퓨즈엘리멘트, 직병렬.

Description

변압기 보호용 한류 퓨즈{Current limiting fuse for protecting a transformer}

도 1은 종래기술에 따른 변압기 보호용 한류 퓨즈.

도2는 본 발명에 따른 변압기 보호용 한류 퓨즈.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 외관 2 : 내관

3 : 내부단자 4 : 외부단자

5 : 퓨즈엘리멘트 6 : 소호제

본 발명은 변압기 보호용 한류 퓨즈에 관한 것으로, 보다 자세하게는 고압 및 특고압의 변압기 1차측에 설치되어 과전류 및 사고 전류가 발생할 경우, 신속하게 퓨즈의 중앙 부위에서 한류 차단하여 변압기를 보호하는 한류 퓨즈에 관한 것이 다.

전력퓨즈(Power Fuse, PF) 고압회로 및 기기의 단락보호용 퓨즈는 소호방식에 따라 한류형과 비한류형으로 구분된다. 한류 퓨즈는 높은 아크저항을 발생하며 단락전류를 강제적으로 억제해서 차단하는 퓨즈이다. 밀폐 절연통내에 퓨즈엘리먼트와 규사 등의 입자 상태 소호제를 충전한 구조가 현재 많이 사용되고 있다. 비한류 퓨즈는 소호 가스를 뿜어내며 차단하는 퓨즈이다.

전력퓨즈는 차단기와 비교해 가격이 저렴, 소형경량, 큰 차단용량을 가진 것, 고속도 차단을 하는 것, 보수가 간단한 것 등의 특징을 가지고 있다. 하지만 동작한 퓨즈는 재사용할 수 없으므로 퓨즈 동작 후에 재투입이 필요한 장소에는 전력퓨즈를 이용하지 않도록 해야 된다.

상기와 같은 전력퓨즈는 정격전압을 회로전압과 동일하게 하고, 무열화 통전전류, 내과도전류, 내단락전류를 확인하며, 사고발생시 피보호기와 동작협조를 취하는지 여부를 파악하고, 절연측 또는 부하측의 차단기나 퓨즈와의 동작협조를 취하는지 여부에 따라 선정된다.

일반적으로 변압기 보호용 한류퓨즈는 고압 및 특고압에 설치되어 과전류 및 사고 전류 발생시 최대한 신속하게 차단하여 회로를 보호하는 안전장치이다.

도 1은 종래기술에 따른 변압기 보호용 한류퓨즈를 나타낸 것이다. 상기 도 1에 따른 한류퓨즈의 구성을 보면, 외관(1), 양끝단을 차폐한 한 쌍의 외부단자(4), 상기 외관(1)의 내부에 조립되는 내관(2), 상기 내관(2)의 원주면을 따라 나선형으로 감겨진 퓨즈엘리멘트(5), 상기 내관(2)의 양끝단에 고정된 내부단자(3), 상기 내관(2)과 외관(1) 사이에 충진된 소호제(6) 등으로 구성된다.

상기 도 1에 따른 한류퓨즈의 동작특성은 사고전류가 발생되었을 때 상기 엘리멘트(5)에서 순간적으로 고열이 발생되면서 상기 소호제(6)와 반응하여 전류가 통전되지 못하도록 하여 사고전류를 차단하는 것이다. 이러한 한류 퓨즈는 엘리멘트(5)를 나선형으로 한줄 또는 두줄로 감는 한시적 방식으로 제작하므로 응용범위가 적고 오동작이 발생할 여지가 많다.

또 다른 종래기술로서, 대한민국 등록특허 제0370818호에 나타난 한류 퓨즈를 보면, 제1 및 제2 전도성 단부가 퓨즈 몸체 위에 구비되고, 단면적이 서로 다른 제1 및 제2 가용성소자로 이루어지는 제1 전류경로와, 상기 제1 전류경로와 전기적으로 병렬로 연결되고 제1 스파크갭과 직렬로 된 전도체를 갖는 제2 전류경로와, 상기 제1 및 제2 전류경로 사이의 제2 스파크갭을 포함한다.

상기 등록특허는 그 특성상 고정격 전류특성을 가질 때와 저정격 전류특성을 가질 때를 구분하여 각각 다른 특성을 갖는 소재를 이용하여 이루어진 직렬구성의 엘리멘트이다. 상기 각각 다른 특성의 소재의 예를 보면, 고정격 전류특성을 가질 때에는 은선을, 저정격 전류특성을 가질 때에는 니크롬선을 이용하고, 기타 보조 와이어로 이루어진 각각의 다른 특성을 갖는 소재를 이용한다.

또한 상기 등록특허는 차단 특성의 측면에서 보면, 대전류 차단점과 소전류 차단점이 각각의 소재별로 동작을 분담해서 이루어지므로 그 구조가 복잡해 진다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 용단점과 차단점을 항상 엘리멘트 중앙부위에서 동작하도록 하고, 퓨즈의 정격전류를 손쉽게 응용 가변할 수 있으며, 용단 및 차단시 산포도를 일정하게 하고, 특히 저전류정격 퓨즈에서 발생할 수 있는 작업자의 부주의 등에 따른 오동작을 방지할 수 있는 변압기 보호용 한류 퓨즈를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 외관과 내관 사이에 충진된 소호제; 및 상기 내관의 외주면을 나선형으로 감되, 퓨즈의 양끝단부는 병렬로 권선하고 퓨즈의 중앙부는 직렬로 권선하는 퓨즈엘리멘트를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 보호용 한류 퓨즈에 의해 달성된다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 한류 퓨즈를 도시한 것이다. 본 발명의 한류 퓨즈를 이루는 기본적인 구성으로는, 외관(1), 양끝단을 차폐한 한 쌍의 외부단자(4), 상기 외관(1)의 내부에 조립되는 내관(2), 상기 내관(2)의 원주면을 따라 나선형으로 감겨진 퓨즈엘리멘트(5), 상기 내관(2)의 양끝단에 고정된 내부단자(3), 상기 내관(2)과 외관(1) 사이에 충진된 소호제(6) 등으로 구성된다.

도 2에 도시된 본 발명의 특징점은 상기 퓨즈엘리멘트(5)의 구성에 있다. 상기 퓨즈엘리멘트(5)는 니크롬선으로 이루어지고 상기 내관(2)을 따라 감기는 바, 병렬 및 직렬로 조합 권선한다. 상기 퓨즈엘리멘트(5)의 끝단은 병렬로 조합 권선하여 단면적을 증가시키고, 상기 퓨즈엘리멘트(5)의 중앙부는 직렬로 권선하여 차단점 및 용단점을 결정한다.

상기 퓨즈엘리멘트(5)의 병렬 조합 권선은 단면적을 증가시킴으로 인해 저전류퓨즈의 내부단자 끝단에서 작업자의 부주의에 의해 발생할 수 있는 홈 등으로 인한 오동작을 방지할 수 있고, 상기 퓨즈엘리멘트(5)의 중앙부 직렬 조합 권선은 차단 및 용단동작을 수행할 때 상시 엘라멘트 중앙부에서 동작할 수 있어 안정된 한류퓨즈의 동작특성을 나타낼 수 있다.

본 발명의 변압기 보호용 한류 퓨즈의 동작특성을 구체적으로 살펴 보면 다음과 같다. 먼저, 전류가 통전되는 부분인 퓨즈엘리멘트(5)에서 사고전류가 유입되면 상기 퓨즈엘리멘트(5)에서 순간적으로 열이 발생되면서 소호제(8)와 반응하게 된다. 상기 발열된 퓨즈엘리멘트(5)와 소호제(8)가 반응하게 되면 전류가 통전되지 못하도록 부도체를 형성하므로 사고전류를 차단하게 되는 바, 이 때 본 발명의 변압기 보호용 한류 퓨즈는 사고전류의 차단 및 용단점을 퓨즈의 중앙부에 형성하게 되는 것이다.

본 발명의 변압기 보호용 한류 퓨즈의 동작특성을 상기 도 1의 종래기술의 동작특성과의 비교에 따른 실험데이터를 토대로 정리하면 다음과 같은 장점을 갖게 된다. 먼저, 정격전류의 2.5배 내지 10배를 통전하여 10초 이내의 용단특성을 실험 한 결과, 본 발명은 정격전류의 6.2배가 10초에 용단되었고, 종래기술은 정격전류의 6.3배가 10초에 용단되었다. 정격전류의 3배를 통전하여 포화될 때까지 온도상승을 실험한 결과, 본 발명은 150℃ 상승하였고, 종래기술은 260℃ 상승하여 외관의 끝단 접합부 고정용 에폭시가 열화되었다. DC 2000V 시험기로 사고전류 차단후 절연저항을 시험한 결과, 본 발명은 무한대, 종래기술은 10㏁을 나타내었다. AC 전압을 인가하여 절연성능을 확인하기 위한 사고전류 차단후 극간 내전압을 실험한 결과, 본 발명은 AC 6000V에서 1분간 양호하였고, 종래기술은 AC 1000V에서 순간 절연파괴되었다. 퓨즈의 발생열량을 비교한 실험 결과, 본 발명은 초당 1.15㎈, 종래기술은 3.36㎈를 나타내었다. 평균저항값을 측정한 실험 결과, 본 발명은 4.8Ω, 종래기술은 14Ω을 나타내었다.

상기 각종 실험에 따른 결과치가 모든 분야에 걸쳐 본 발명에 따른 한류 퓨즈가 종래기술에 비해 우수성을 나타내는 이유는 퓨즈엘리멘트(5)의 직병렬 조합 권선의 영향인 것이다. 상기 각종 실험에 따른 결과치를 표 1에 나타내었다.

구분	본 발명	종래기술
용단특성	6.2배 10초	6.3배 10초
온도상승	150℃ 상승	260℃ 상승
차단후 절연저항	∞	10㏁
차단후 극간 내전압	AC 6000V, 1분간 양호	AC 1000V, 순간 파괴
퓨즈 발생열량(㎈/초)	1.15	3.36
평균저항값(Ω)	4.8	14

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양 한 변경과 수정이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명의 변압기 보호용 한류 퓨즈는 퓨즈엘리멘트의 끝단은 병렬로 조합 권선하여 단면적을 증가시키고, 상기 퓨즈엘리멘트의 중앙부는 직렬로 권선하여 차단점 및 용단점을 결정함으로써, 상기 퓨즈엘리멘트의 병렬 조합 권선으로 인해 저전류퓨즈의 내부단자 끝단에서 작업자의 부주의에 의해 발생할 수 있는 홈 등으로 인한 오동작을 방지할 수 있고, 상기 퓨즈엘리멘트의 중앙부 직렬 조합 권선으로 인해 상시 엘라멘트 중앙부에서 동작할 수 있어 안정된 한류퓨즈의 동작특성을 나타낼 수 있다. 또한, 퓨즈의 정격전류를 손쉽게 응용 가변할 수 있다.

Claims (3)

1. 변압기 보호용 한류 퓨즈에 있어서,

   외관과 내관 사이에 충진된 소호제; 및

   상기 내관의 외주면을 나선형으로 감되, 퓨즈의 양끝단부는 병렬로 권선하고 퓨즈의 중앙부는 직렬로 권선하는 퓨즈엘리멘트

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 보호용 한류 퓨즈.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 외관의 양끝단부는 외부단자로 차폐함을 특징으로 하는 변압기 보호용 한류 퓨즈.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 내관의 양끝단부는 내부단자로 고정됨을 특징으로 하는 변압기 보호용 한류 퓨즈.

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