직류·교류 송전 방식

직류·교류 송전 방식

직류송전과 교류송전은 같은 전기를 멀리 보내는 방식이지만 구조가 다르다.

교류는 전압 그대로 보내고, 직류는 변환설비를 거쳐 직류로 보낸다.

이 차이가 손실, 비용, 계통 연계 능력을 바꾼다.

교류송전의 한계

교류송전이 오랫동안 표준이었던 이유는 변압기로 전압을 쉽게 바꿀 수 있기 때문이다.

송전 거리가 길어지면 선로의 리액턴스와 정전용량이 커져 송전 능력이 떨어진다.

선로충전전류가 선로 인덕턴스에 전압 상승을 만든다. 이것이 페란티 현상이다.

직류송전의 구조

직류송전은 송전단 정류기가 교류를 직류로 바꾸어 선로로 보낸다.

직류 선로가 전력을 전달하고, 수전단 인버터가 다시 교류로 바꾼다.

선로에는 무효전력과 충전전류가 흐르지 않아 용량을 전력 전송에 온전히 쓸 수 있다.

대신 변환소 비용과 변환 손실이 추가된다.

두 방식 비교

두 방식을 표로 비교한다. 가장 큰 차이는 변환설비의 유무다.

교류는 변압기로 전압을 바꾸고, 직류는 컨버터로 교류와 직류를 서로 바꾼다.

직류송전도 교류측 필터와 무효전력 보상설비가 필요하다.

장거리에서는 교류의 선로 리액턴스와 정전용량 때문에 송전 능력이 떨어진다.

전류형과 전압형

전류형은 사이리스터로, 전압형은 IGBT 같은 자기소호형 소자로 만든다.

전류형은 직류 전류를 일정하게 두고 점호각으로 전력을 조절한다.

전압형은 직류 전압을 일정하게 두고 전류 방향을 소자로 제어한다.

직류 방식 구분과 정리

앞 문제의 정답은 커패시터다. 전압형은 커패시터로 직류 전압을 일정하게 유지한다.

직류송전은 도체 수와 연계 방식에 따라 단극, 양극, back-to-back으로 나뉜다.

해저 구간은 손익분기 거리가 육상보다 짧다. 해저 연계에서 직류가 먼저 유리해진다.

정답은 충전전류 문제가 없다. 직류는 선로 충전전류의 영향을 받지 않는다.