HVDC 송전 장단점

HVDC 정의

HVDC 송전은 교류를 직류로 바꿔 고전압 직류 선로로 송전하는 방식이다.

송전단에서는 정류하고, 수전단에서는 다시 교류로 역변환한다.

장거리·대용량 송전과 비동기 계통 연계에 쓰이는 핵심 기술이다.

구성과 원리

송전단 교류를 정류기로 직류로 바꾸고, 직류 선로로 장거리 송전한다.

수전단 역변환기가 직류를 다시 교류로 바꾼다. 필터와 보상 설비가 이를 돕는다.

점호각 α를 조정해 직류 전압과 전력의 방향·크기를 제어한다.

이 식은 6펄스 기준의 근사식이다. α는 점호각이다.

교류와 직류 비교

교류와 직류 송전을 같은 기준으로 비교해 보자.

교류는 설비가 단순해 근거리에 유리하다. 직류는 변환소 비용을 부담한다.

직류는 장거리 선로 손실과 도체 비용을 줄이고 비동기 연계가 가능하다.

따라서 거리와 전송 전력, 계통 연계 조건으로 방식을 고른다.

계산 예제

계산 예제로 전류형 변환기의 무효전력 부담을 확인해 보자.

가상의 예로 전송 전력이 1,000MW 인 경우를 보자.

전류형 변환기는 유효전력의 약 50%에 해당하는 무효전력을 소비한다.

그러면 500Mvar 의 무효전력이 필요하다. 이 값에 맞춰 설계한다.

헷갈리는 점

시험에서 자주 틀리는 세 가지를 짚어 보자.

첫째, 손실 비교는 장거리일 때만 성립한다. 단거리에서는 손실률이 커질 수 있다.

둘째, 직류는 변압기로 전압을 바꿀 수 없다. 변환소가 전압 변환과 교류 연계를 맡는다.

셋째, 직류는 전류 영점이 없어 고가의 직류 차단기가 필요하다.

정리와 답

앞의 문제 정답을 확인해 보자. 1,000MW 의 50%인 500Mvar 이다.

HVDC 는 장거리 손실과 도체 수를 줄이고 비동기 연계를 가능하게 한다.

단점은 변환소 비용, 고조파 대책, 직류 차단기다. 거리와 계통 조건으로 판단한다.