전류형 HVDC (LCC-HVDC)

전류형 HVDC 정의

전류형 HVDC는 사이리스터 변환기로 교류를 직류로 바꿔 송전하는 직류송전 방식이다.

송전단의 정류기는 교류를 직류로 바꾸고, 수전단의 인버터는 직류를 다시 교류로 되돌린다.

두 장치는 같은 구조의 변환기를 쓰며 동작 방향만 다르다.

직류 전류 방향은 고정되고, 전압 극성을 바꿔 전력 방향을 뒤집는다.

변환기 구성 순서

변환기는 교류 전압을 바꾸는 변압기부터 직류 송전선로까지 차례로 이어진다.

컨버터 변압기는 교류 전압을 밸브 운전 전압으로 바꾸고, 사이리스터 밸브가 직류를 제어한다.

평활리액터는 직류 리플 전류를 억제하고, 전류 변화율과 직류 고장 전류를 제한한다.

직류 송전선로를 사이에 두고 두 변환기 모두 사이리스터 밸브를 쓰므로 전류형이라 부른다.

점호각과 직류 전압

직류 전압은 점호각 α로 조절하고, 전력 방향은 직류 전압의 극성을 바꿔 정한다.

점호각이 0~90°이면 직류 전압이 양(+)인 정류 동작이고, 90°를 넘으면 음(-)인 인버터 동작이다.

6펄스 브리지의 이론 무부하 직류 전압은 교류 선간 전압 실효값의 1.35배다.

중첩각 μ가 커질수록 직류 전압이 떨어진다. 점호각은 소호각 때문에 무한정 늘릴 수 없다.

정답은 음(-)이다.

전류실패 발생 과정

전류실패는 교류 계통 전압이 떨어지거나 왜곡될 때 생기는 현상이다.

교류 전압이 떨어지면 소호각이 부족해져 밸브가 도통 상태로 남는다.

밸브가 계속 도통하면 직류 전압이 사라져 전력 전송이 중단된다.

대책은 소호각 확보, 제어 보상, 교류 계통 강화다. 원인과 결과, 대책을 함께 써야 한다.

전류형과 전압형 비교

전류형과 전압형은 소자, 제어 원리, 무효전력 특성에서 차이가 난다.

전류형은 사이리스터를 쓰며 점호만 가능하고, 전압형은 IGBT로 점호와 소호가 모두 가능하다.

전류형은 직류 리액터로 직류 전류를 평활하고, 전압형은 직류 커패시터로 직류 전압을 유지한다.

전류형은 정상 운전에서 무효전력을 상당량 소비하므로 보상설비가 함께 설치된다.

백투백과 포인트 투 포인트

전류형 HVDC는 구성 방식에 따라 백투백과 포인트 투 포인트로 나뉜다.

백투백은 두 컨버터를 한 변전소에 두어 직류 선로가 없다. 주파수가 다른 계통을 묶는 데 쓴다.

포인트 투 포인트는 장거리 직류 선로로 두 교류 계통을 잇는다.

포인트 투 포인트는 직류 전압이 수백 kV 이상이고, 필터와 평활리액터 규모가 크다.

정답은 백투백이다.

핵심 정리

마지막으로 핵심을 정리한다.

전류형 HVDC는 사이리스터 LCC로 교류를 직류로 바꿔 장거리 대용량 송전에 쓴다.

직류 전압은 점호각으로, 전력 방향은 전압 극성 전환으로 조절한다.

전류실패는 교류 전압 저하가 원인이고, 필터는 고조파 저감과 무효전력 공급을 함께 한다.

기출에서는 백투백과 포인트 투 포인트 비교, 전류실패, 필터 목적을 물었다.