교류(AC), 직류(DC) 송전선로 시스템 장단점

전력은 단거리 및 장거리 송배전 시스템을 위해 AC 및 DC 모두에서 전송할 수 있습니다.

두 시스템에는 몇 가지 장점과 단점이 있습니다.

 

 

DC  장점

• DC 전송에는 2개의 도체가 사용되는 반면 AC 전송에는 3개의 도체가 필요합니다.
• DC 전송에는 인덕턴스 및 서지(매우 짧은 시간 동안 고전압파)가 없습니다.
• 인덕턴스가 없기 때문에, AC에 비해 DC 전송 라인의 전압 강하가 매우 낮습니다(부하 및 송신단 전압이 모두 동일한 경우)
• DC 전송 라인에는 피부 효과의 개념이 없습니다. 따라서, 직류 송전선로에는 작은 단면적을 갖는 도체가 요구된다.
• DC 시스템은 동일한 전압 레벨에 대해 AC 시스템에 비해 잠재적 스트레스가 적습니다. 따라서 DC 라인은 절연이 덜 필요합니다.
• DC 시스템에서는 다른 통신 회선 및 시스템과의 간섭이 없습니다.
• DC 라인에서, 코로나 손실은 AC 전송 라인에 비해 매우 낮습니다.
• 고전압 DC(HVDC) 송전선로에는 유전 손실이 없습니다.
• DC 전송 시스템에서, 동기화 및 관련 안정성 문제에 어려움이 없습니다.
• DC 시스템은 AC보다 효율적이므로 타워, 기둥, 절연체 및 도체의 가격이 낮아 시스템이 경제적입니다.
• DC 시스템에서 속도 제어 범위는 AC 시스템보다 큽니다.
• DC 시스템에는 낮은 절연이 필요합니다(약 70%).
• DC 케이블의 가격은 낮습니다(절연성이 낮기 때문에).
• DC 공급 시스템에서, 지하 케이블의 피복 손실은 낮습니다.
• DC 시스템은 고전류 전송을 기반으로 하는 고전력 전송에 적합합니다.
• DC 시스템에서, 충전 전류의 값이 매우 낮습니다., 그러므로, DC 전송 라인의 길이는 AC 라인보다 큽니다.

DC 단점

• 정류 문제로 인해 고전압(DC)에서 전력을 생산할 수 없습니다.
• 고전압 전송에서는 DC 전압 수준을 높일 수 없습니다(변압기는 DC에서 작동하지 않기 때문에).
• DC 스위치와 회로 차단기에는 한계가 있습니다(비용도 많이 듭니다).
• 모터 발전기 세트는 DC 전압의 레벨을 낮추는 데 사용되며 모터 발전기 세트의 효율은 변압기보다 낮습니다.
• DC 전송 시스템은 AC 전송 시스템에 비해 더 복잡하고 비용이 많이 듭니다..
• DC 전압의 레벨은 쉽게 변경할 수 없습니다 (스텝 업 또는 스텝 다운). 따라서 우리는 송배전선에서 직접 전기 및 전자 제품(예: 5볼트, 9볼트, 15볼트, 20볼트 및 22볼트 등)에 대해 원하는 전압을 얻을 수 없습니다.

 

AC 장점

• AC 회로 차단기는 DC 회로 차단기보다 저렴합니다.
• AC 변전소의 수리 및 유지 보수는 DC 변전소보다 쉽고 저렴합니다.
• AC 전압의 레벨은 승압 및 강압 변압기를 사용하여 높이거나 낮출 수 있습니다.

AC 단점

• AC 라인에서 도체의 크기는 DC 라인보다 큽니다.
• AC 송전선로의 비용은 DC 송전선로보다 큽니다.
• 피부 효과로 인해 AC 시스템의 손실이 더 큽니다.
• AC 송전선로의 커패시턴스로 인해, 전력선에 부하가 없거나 선로가 전혀 열려 있지 않을 때 지속적인 전력 손실이 발생합니다.
• 인덕턴스로 인한 추가 라인 손실이 있습니다.
• AC 전송 시스템에는 더 많은 절연이 필요합니다.
• 코로나 손실은 AC 송전선로 시스템에서 발생합니다.
• AC 전송 라인은 다른 통신 라인을 방해합니다.
• AC 시스템에 안정성 및 동기화 문제가 있습니다.
• AC 전송 시스템은 DC 전송 시스템보다 효율성이 떨어집니다.
• 무효 전력을 제어하는 데 어려움이 있습니다.

 

위의 비교는 DC 전송 시스템이 AC 전송 시스템보다 우수하다는 것을 보여줍니다., 그러나 여전히, 대부분의 전력 전송은 비용과 다른 목적을 위해 다른 레벨에서 전압 레벨을 변경하기 위한 변압기의 사용으로 인해 AC 전력선에서 수행됩니다.

수은 아크 정류기, 사이라트론, 다이오드 및 반도체를 사용하여 AC를 DC로, DC를 AC로 쉽게 변환할 수 있습니다.

 

따라서 일부 국가에서는 DC 전력선을 통해 전력을 전송합니다. 이러한 DC 전력 전송 범위는 최대 100kV에서 800kV+입니다.

• 중국에서는 12GW의 전력이 11km의 거리에서 3300kV DC로 전송
• 세계에서 가장 긴 HVDC 송전선은 2385km(브라질)