모터 파워퓨즈(Power Fuse) 용량 선정방법

모터 파워퓨즈(Power Fuse) 용량 선정방법

 

 

1. 개요

VCS 및 VCS 와 조합된 모터용 파워퓨즈(Power Fuse)가 소손되는 경우 Surge에 의한 절연파괴나 Power Fuse의 용량선정 오류에 따른 Fuse의 파손 등이 그 원인일 수 있겠습니다. 대부분의 파워퓨즈(Power Fuse) 폭발사례는 모두 부하측의 Plugging 문제나 운전 Logic이 만족되지 못한 문제로 인해 여러 차례의 연속기동을 한 후에 폭발한 것이었습니다. 파워퓨즈의 소손이나 파손은 바로 설비의 가동정지로 이어지므로, 효과적인 설비관리를 위해서는 이에 대한 적절한 대처방안을 파악할 필요가 있겠습니다.

 

 

2. Power Fuse 용량선정

1) Power Fuse 용량선정시 고려사항

모터의 Power Fuse 용량선정시 안전한 차단특성을 보장하기 위하여 다음 3가지 사항이 검토되어야 합니다. 기동전류, 기동시간, 시간당 기동회수 이 세가지 주요 고려사항 중에 앞의 두 가지는 설명이 필요없는 당연한 것이며 시간당 기동회수는 아래 설명되는 이유와 같이 기동의 누적에 따라 커다란 기동전류에 의해 Fuse가 가열되어 최소동작 전류(Minimum Breaking Current) 영역 부근의 특성을 가지게 될 수 있다는데 그 폭발 가능성이 있습니다.

 

2) Fuse 용량선정 오류시 차단특성

최소동작 전류(Minimum Breaking Current) 영역 부근의 전류치가 유입될 경우 Fuse 내부 소호 매질의 Thermal Deterioration 으로 용단시 폭발가능성이 있습니다. 최소동작전류 부근의 에너지 (I2·t)는 Fuse Element 용단에는 미치지 못하지만 소호 매질인 규사를 녹일 수 있으며 이로 인 해 소호 매질의 기능이 상실되어 용단시의 Arc 압력에 의해 Fuse 가 폭 발가능성이 있습니다. 최소동작전류는 Fuse 제작사에서 제공한 Instruction Manual에 타 보호계전기와의 Coordination을 위한 전류-시간 특성곡선 에서 점선으로 표기되어 있는 부분을 의미함을 참고하기 바란다.

 

3) Fuse 용량 선정방법

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위의 3가지 사항을 고려하여 모터가 Trip후 1회에 한하여 재기동을 허용할 수 있는 용량의 Fuse를 제작사의 Instruction Manual 을 참고하여 선정하고, 이 때 상단과의 Coordination을 고려하는 것이 바람직할 것으로 판단됩니다. 일반적으로 적용되고 있는 SIBA의 Instruction Manual을 참고로 위의 세가지 사항을 고려한 용량선정 Guide는 다음 표와 같이 요약할 수 있으며 각 수치는 정격전류의 배수를 그리고 기동시간 옆의 설비는 대표적인 예를 나타냅니다. 또한 다음 페이지에 제작사의 관련 부분자료를 첨 부하니 참고하기 바랍니다.

 

< 표01.기동시간 및 시간당 기동회수를 고려한 Fuse 용량선정 요약 표 >

시간당 기동회수	기동시간
	6초 이내 [펌프]	15초 이내 [밀러]	30초 이내 [블로워]
2회	3 ~ 3.5	3 ~ 3.5	4
4회	3 ~ 3.5	3 ~ 3.5	4
8회	3 ~ 3.5	4	5
16회	4	4 ~ 4.5	5
32회	4.5	5	5.5

 

 

< Fig01. 기동시간이 6 초 이내인 모터용 Power Fuse 선정 곡선 >

대표적인 부하의 예로는 펌프를 들수 있습니다.

 

< Fig02. 기동시간이 15 초 이내인 모터용 Power Fuse 선정 곡선 >

대표적인 부하의 예로는 밀러를 들수 있습니다.

 

< Fig03. 기동시간이 30 초 이내인 모터용 Power Fuse 선정 곡선 >

대표적인 부하의 예로는 블로워를 들수 있습니다.

 

 

3. 파워퓨즈의 점검방법 및 방지대책

1) Fuse 점검방법

정량화된 점검기준은 없으나 위와 같은 기준을 적용하여 적절하게 선정된 Fuse의 경우 중앙 세라믹 부분의 온도상승 허용치는 76℃ 이하로 유지되어야 한다는 것이 제작사의 추천사항입니다. 하지만 운전중인 VCS Fuse 점검은 현실적으로 위험하기 때문에 제작사가 추천한 온도범위에 적용할 수 있는 시온테이프 (Temperature Indicating Tape)를 활용하여 주기적으로 Fuse 의 표면온도를 점검하는 방안이 효과적이라 생각합니다. 특히 3상중 어느 하나라도 운전중에 용단되면 3상 모두를 교체하여야 하며 재사용은 바람직하지 않다고 하는 것이 IEC 의 추천사항이니 참고하시기 바랍니다.

 

2) Fuse 폭발사고 방지방안

Fuse 폭발 방지 및 모터의 보호를 위해서는 위의 기준에 부합되는 적정용량의 Fuse를 선정하는 것이 중요하지만 근본적으로 모 터의 무리한 연속기동을 피하는 것이 가장 바람직한 방안이라 하겠다. 따라서 공정특성상 Resin등을 취급하여 Line의 Plugging 등에 의해 모터의 구속현상이 빈번히 발생할 수 있고, 운전원이 모터를 이용하여 부하측의 Plugging 해소를 시도할 우려가 있는 경우에는 모터의 연속기동 방지를 위해 다음과 같이 Trip 후 1 회에 한하여 재기동 을 허용하는 Control Schematic보완이 필요할 것으로 생각합니다.

 

3) Technical Back Data

Fuse에는 많은 전문용어들이 사용되고 있으며 이에 대한 자 세한 내용들은 Type 별 특성 , 기술적인 상세 Guide 를 포함하여 ANSI/IEEE Standard 242 Color Book Series Buff Book Chapter 5 에 잘 나와 있으니 이를 참고하면 많은 도움이 될 것입니다.