교류송전과 직류송전의 차이점

교류 송전과 직류송전의 정의

발전소에서 발전된 전압은 6.6~24kv의 전기를 생산하게 된다. 생산된 전기를 여러 지역에 있는 소비자(수용가)에게 보내기 위해서는 송전을 하여야 하는데 이러한 송전방식에는 교류 송전과 직류송전 방식이 있다.

교류 송전은 전기방식으로 변압기를 사용해 쉽게 전압을 바꿀 수 있어 많이 사용하는 방식이다. 발전소에서 생산된 전기는 승압용 변압기를 설치하여 345kv 또는 765kv로 승압하여 송전선로를 통하여 소비자가 사용할 수 있는 위치 까지 송전한다. 이렇게 송전된 전기는 소비자 주변 부근에 변전소를 설치하여 전압을 154kv, 229kv로 바꾸어 배전하게 되는데 이러한 것을 송배전 선로라고 한다.

직류송전은 교류전력을 순변환장치를 이용 직류로 변환한 뒤 송전선로를 통해 소비자(수전)에게 보내면 역변환 장치를 이용 직류 전력을 다시 소비자가 사용할 수 있는 교류전력으로 변환하는 방식이다. 현재는 직류송전방식은 변압이 어려운 단점이 있어 주로 교류송전방식을 사용하고 있지만, 직류의 효율을 높이기 위한 여러기지 직류배전 방법에 연구하고 있다. 최근에는 직류송전방식이 점점 증가하고 있는 추세이다.

1. 발전소

전력을 발생시키기 위해서는 발전기와 원동기, 연료전지, 태양전지 등을 이용하여 전력을 만들게 된다. 발전소는 사용하는 자원의 종류에 따라 물의 위치에너지차를 이용한 수력발전소, 조수간만의 차를 이용한 조력발전소 석탄이나 중유 등의 연료와 보일러를 이용한 증기터빈 방식의 화력발전소, 원자로 안의 핵분열을 이용한 원자력발전소, 바람을 이용한 풍차 발전소, 땅 속에서 나오는 고온의 증기를 이용하여 발전하는 지역 발전소 등이 있다.

2. 변전소

발전소에서 생산한 전기를 소비자에게 송전하기 위해서는 송전선로를 만들게 되는데 선로에서 발생하는 저항으로 인해 전력손실이 발생한다. 이러한 전력 손실을 최소화하기 위해 굵은 전선을 사용하여 저항을 낮추거나 송전전압을 매우 높여야 한다. 하지만 무한정 전선 두께를 굵게 할 수 없는 이유는 경제적으로 효율이 좋지 않다. 그렇기에 발전소에서 생산하는 전기가 66,000V~240,000V의 매우 높은 전압을 생산할 수밖에 없는 이유다. 변전소는 위에서 말했든 6.6kv~24kv의 전압을 높이는 승압변전소와 승압을 낮추는 강압 변전소가 있다. 높은 전압에서 낮은 전압으로 낮추는 강압 변전소를 1차 변전소라고 하고, 1차 변전소에서 강압된 전압을 다시 소비자가 사용할 수 있는 배전전압으로 낮추는 2차 변전소가 있으며, 최종적으로 배전전압을 통해 소비자가 전력을 공급받아 사용하게 된다.

3. 전선로

전기를 발생하거나 사용하게 되는 발전소, 변전소, 개폐소에서 전선 또는 이를 지지하거나 보장하는 전기설비를 말하는데 이러한 전선로에는 지중전선로, 가공전선로, 구내 전선로 등이 있다.

4. 교류 송전방식의 장·단점

1) 발전기에서 생산한 전력을 전송하는데 경제적이고 전압의 승압과 강압이 용이하다.

2) 직류발전기보다 구조가 간단하고 송전중 손실이 직류발전기보다 적다.

3) 3상교류에서 회전자계를 쉽게 얻을 수 있다.

4) 주파수가 있어 페란티 현상, 유전체 손, 표피 효과 등의 손실이 적다.

5) 전압강하가 크다

6) 주파수가 변동시에는 다른 계통과 연계가 불가능하다.

5. 직류 송전방식의 장·단점

1) 송전 중의 손실이 적고 절연이 용이하여 송전효율이 좋다.

2) 안정도가 높아 장거리송전이나 케이블 송전에 적합하다.

3) 코로나 임계전압이 높아지므로 전력 손실이 적다.

4) 리액턴스가 없으므로 리액턴스 강하가 없어 계통 안정도가 높다.

5) 단락, 지략용량이 감소하여 고장전류가 적고 교류계통과 연계가 용이하다.

6) 대용량의 무효전력 공급이 필요하다.

7) 전압변성이 어렵다.

8) 케이블 송전 시 충전 전류가 없으므로 유전체 손과 연피 손이 없다.

9) 서로 다른 주파수로 비동기 송전이 가능하다.

10) 직류전용의 직류 차단기가 별도로 필요하다.

11) 직류에서 교류 변환장치가 필요하다.

12) 전압의 승압과 강압이 불리하다.

13) 고조파와 고주파 억제 대책이 필요하다.

지금까지 교류송전과 직류송전 방식의 장단점에 대해 적어보았습니다.