직류 송전 방식과 교류 송전 방식 비교 ? 직류송전과 교류송전 방식 비교

직류송전과 교류송전 방식 비교

1. 직류송전 개요

가. 에디슨은 1881년 뉴욕시내에서부분적인 직류송전을 개시

- 수용가의 전등전압에 맞춰 저압송전을 하였으나 전압강하 등의 문제로 수용가 말단에서는 너무 어둡거나 켜지지 않음

나. 1912년 프랑스에서 직류발전기를 직렬로 접속시켜 고전압 송전을 시도하였으나 변압의 불편함으로 폐지

다. AC/DC, DC/AC 변환설비 개발( 전력전자 기술의 발달) 및직류송전 특수성, 동남아 전력계통연계 등으로 재조명

Fig. 직류송전의 개념도

※ 직류리액터(L) : 컨버터(AC/DC)에서 나온 직류전압의 맥동분을 평활화, 인버터(DC/AC) 들어가기 전 맥동분 재생역할

※ 무효전력공급장치 : 인버터 및 컨버터 변환장치는 유효전력의 60%정도의 무효전력을 소비하므로 이를 보상하는 역할

- 동기조상기 또는 전력용 콘덴서

2. 직류송전 장점

가. 송전효율이 좋다.

- 직류에서는 주파수가 없으므로 역율이 항상 1이며(무효전력 없음), 표피효과, 코로나손에 의한 전력손실이 없다.

나. 절연레벨을 낮출 수 있다.

- 직류전압은 교류전압 최고치의 1/루트2(실효값)이므로 절연등급을 낮출 수 있다.

다. 안정도가 좋다.

- 선로의 리액턴스가 없고 위상각을 고려할 필요가 없으므로 안정도가 높고, 송전용량이 제한되지 않는다.

라. 단락전류가 적어 서로 다른 주파수 교류계통간의 연결이 가능하다.

- 교류계통을 직류연계로 분할해 두면 단락시 전류를 억제할 수 있다.(단락전류의 대부분은 무효전류로 이루어짐.)

- 단락용량이 증가하지 않으므로 교류계통의 차단용량이 작아도 된다.

- 변환장치를 이용하므로 서로 다른 주파수 교류계통 연결가능(일본의 경우 동부/중서부에서 50 및 60Hz 사용)

마. 유도장해가 작다.

3. 직류송전 단점

가. 교류에서와 같이 전류의 영점이 없으므로 직류 전류차단이 어렵다.(직류차단기 개발 어려움)

나. 직류변환 후 승압 및 강압이 곤란하다.

다. 인버터 및 컨버터, 무효전력 공급장치 설치비 및 유지보수 비용이 든다.

라. 인버터 및 컨버터 고조파 문제가 발생한다.(억제대책 및 제거장치 필요)

4. 교류송전 장점

가. 패러데이 전자유도 법칙을 이용한 변압기로 승압과 강압이 용이

- 송전전력은 송전전압(선간전압)의 제곱에 비례

- 동일전력 송전시 승압에 따른도체에 흐르는 전류가 줄어들므로 전선직경을 줄일 수 있어 경제적

나. 회전자계를 쉽게 얻을 수 있다.

- 교류발전기는 직류발전기보다 구조가 간단하고 효율이 좋아 대부분의 발전소에서 3상 교류발전기 채용

-3상 교류발전기에서 발생하는 회전자계를 이용하여회전기기 사용

다. 운용의 일관성

- 오늘날 대부분의 부하가 교류방식이므로 발전부터부하까지 일관화

5. 교류송전의 단점

가. 표피효과 및 코로나손 발생, 손실이 커지고 실효저항 증가, 절연비용 증가

나. 직류송전에 비해 계통의 안정도 저하

다. 페란티 현상 발생

- 수전단의 전압이 송전단보다 높아지는 현상으로 무부하나 경부하시 선로의 정전용량에 의해 발생

라. 주파수가 다른 계통끼리는 연결불가

마. 통신선 유도장해 발생

6. 결론

대전력 장거리 송전 또는 해저 케이블 송전, 교류 계통간의 연계(비동기 또는 다른 주파수)에는 직류송전이 유리하며

그 외의 경우는 교류송전이유리함.

- 대지에 깔린 해저케이블 송전의 경우 교류로 송전시 정전용량으로 인한 진상전류 문제발생

※ 참고 : 우리나라의 경우 제주 - 해남간 직류송전(HVDC) 운전 중임.(1997년)

- 총길이 : 101km

- 송전용량 : 150MW 2회선 총 300MW

- 송전전압 : ±180kV. 끝.

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