直流送電と交流送電の違いについて

質問

直流送電と交流送電にはどのような一長一短があるのでしょうか？また、これからどちらが主流になっていくのでしょうか？

基本的なところは、
直流：（長）位相差がない、（短）変圧が難しい
交流：（長）変圧が簡単　、（短）無効電力が生じる
みたいな感じでしょうか？

細かく見ればもっとたくさんあるように思います。些細なことでも良いのでみなさんが知っていることを教えてください！

回答No.6

mr_s · ベストアンサー

＞長距離・大容量の交流だと何故系統の安定度が低下するのですか？
ということですが、まず、有効電力は位相の進んでいるところから、遅れているところへ流れます。逆に言えば、有効電力を輸送するには、発電所から消費地まで位相差が必要になります。
位相差が９０°の時最も多くの電力を輸送することができ、９０°を越えると系統は安定した状態（同期）を保てず、発電機の脱調などが発生します。
大きな電力を長距離輸送しようとすると、それだけ大きな位相差が必要となるので、小さな位相差の変化（負荷の増加、落雷など）であっても、系統は安定した状態を保てなくなります。
長距離、大容量輸送になると、送電線の容量よりも、安定度によって送電可能な電力が決まるほどです。

＞交流系統の動揺抑制とは何なのでしょうか？
交流系統で大きな事故が発生すると、系統の周波数などが変動します。詳しいことは分かりませんが、直流送電設備の両端の変換所で、この変動を検出し、抑制するように直流→交流、または交流→直流の変換を制御する機能があります。

お礼

＞位相差が９０°の時最も多くの電力を輸送することができ、
＞９０°を越えると系統は安定した状態（同＞期）を保てず、
＞発電機の脱調などが発生します。

むぅ…。何か授業でやった気がします。できるだけ位相差を
90°付近で動かしたいんだけど、発電機の脱調のことを
考慮して72°程度（8割ぐらい）で運転するのが基本だとか。
でも、同じ皮相電力なら位相差が小さいほうが有効電力が
大きくなるような気が…。

まぁ、そこは私の勉強不足、認識が浅いのでしょう。
あまり聞きすぎるのも悪いのでもう少し自分なりに勉強してみます。
本当に色々と教えていただき、ありがとうございました！

回答No.7

1taroukun1

そろそろ直流送電をしても良いのでは、無いでしょうか？
現状、交流を直流にして、ほとんどの電化製品が動いていますし、モーターは、今やインバーターで動かしているし、パソコンやIC製品も、すべて直流ですから。
直流送電システムを考えるべきではないでしょうか？

お礼

返事が送れて申し訳ありません…。確かにほとんどの物が
直流で動いてるのですから、最終的には直流送電が一番良いんでしょうねぇ。
まぁ色々問題がありそうですが、今後の展望に期待します。
回答ありがとうございました！

回答No.5

mr_s

No.4さんのおっしゃる通り、直流送電で、異なる交流系統を連系する場合は、交流系統の短絡容量を増やすことなく連系できます。また、異なる周波数の交流系統を連系することもできます。
その他にも、直流送電で交流系統を連系した場合、直流の連系潮流は、交流系統の状態（両系統の位相差など）に関係無く、任意の値に高速度で制御することが可能です。
この特徴を利用して、以下のような面で、系統運用に役立っています。
・緊急時の電力融通
・平常時の周波数の安定化
・交流系統の動揺抑制　　など

電源が消費地より遠く、大容量になるほど、交流送電だけでは系統の安定度が低下してしまうので、直流送電は、これからも必要な選択肢だと思います。

補足

今度は交流系統の連系ですかぁ。
ほんとみなさん素晴らしい知識ですね！

ということは、交流で長距離・大容量だと
系統の安定度が低下するので、間を直流で
連系してやることによって、長距離・大容量の
交流送電が可能となるわけですね。

ところで、質問なんですが長距離・大容量の交流だと
何故系統の安定度が低下するのですか？
あと、交流系統の動揺抑制とは何なのでしょうか？
よろしければ教えてください！

回答No.4

sou_tarou

＞これからどちらが主流になっていくのでしょうか？

長所短所は回答があるようなのでこれからの主流という点について
主流というより、それぞれの長所を活かして利用していくということになると思います。

交流系統が大きくなると事故時の遮断容量が大きくなったりします。
直流送電にはこれを解消することもできます。
５０、６０ヘルツの変換所には必ず直流に変換することが必要です。

コストパフォーマンスを見たりしてケースバイケースで決まっていくと思います。

補足

遮断容量というのは認識になかったです。
さすが、経験者の方はすごいですね。

ところで、交流だと遮断容量が大きくなるというのは
どういうことなんでしょうか？
あと直流だとこれを解消できるというのは？
その前に自分で遮断容量について勉強する必要がありそうですが…。
よろしければ教えてください。

回答No.3

noname#40123

電車について考えてみると、次のようにはなります。

交流・・高電圧で送電出来るので、途中で大きな変電所が不要、高い電圧のまま送電できる。
　　　　電車の設備が高くなる。
直流・・電車の設備は安い。途中に大きな変電所が数多く必要になる。
　　　　磁力を生じる。

直流電流で磁力が発生するので、茨城県の気象庁地磁気観測所の関係で常磐線取手からは交流で電車に電気を送電しています。
ちなみに、東北本線は栃木県の黒磯まで直流です。

補足

なるほど。直流の場合は周りに発生する電磁界も
問題になってくるのですね。う～ん、勉強になります。

ところで、交流は高電圧で送電できて途中で大きな変電所が
不要となっていますが、直流は高電圧で送電できないんですか？
やはり、交流と違って遮断しにくいことによる危険度からなのでしょうか？

あと、単純に考えてしまうと高電圧ほど変電所が沢山必要に
なるようなイメージがあるのですが、そうではないのでしょうか？
素人ながらの浅はかな質問なんですが、よかったら教えてください！

回答No.2

dende777

はじめましてo(*^▽^*)o
直流送電の利点と欠点を説明させていただきます！

＜利点＞
・交流のような充電電流が流れない。
・フェランチ効果がないので、ケーブル送電線などでは有利
・交流にくらべて、「実効値」と「最大値」が等しいので絶縁設計上有利
・送電線は２本（行きと帰り）、大地帰路（帰りの線はアースを用いて地面を通す）の場合１本で済むので建設費が安い。
・無効電流による損失がないので、送電ロスが少ない。
・異なる周波数の電気（交流）を連携する時に、直流を用いると非同期連携できる。

＜欠点＞
・大地帰路の場合、地中埋設物へ電食を生じさせる。
・遮断する場合、交流より困難。（交流は一定周期で０点がやってくるが、直流は常に一定の電流が流れている）
・変圧が困難
・静電誘導によって、交流よりがいしの汚損が激しい

といったような利点・欠点があるようですね！やはり、「遮断が難しい」「変圧が困難」といったあたりで直流送電はあまり用いられないのでしょう。

和歌山～四国、青森～北海道などの海底ケーブルで直流送電が用いられていますよね！
長距離ケーブル送電線は対地静電容量が大きくなるため、充電電流の流れない直流送電の方が向いているのでしょう。

お礼

色々詳しい説明をしていただきありがとうございます！
予想以上の回答だったので私が理解できるかどうか心配なぐらいです（笑）

やはり、電流と電圧の位相差による問題や対地静電容量のような
交流を使っていれば問題となるようなものがないというのも
直流の利点のようですね。その分、他に色々と問題がありますが…。

本当にわかりやすく、沢山の特徴を教えていただきありがとうございました。
非常にためになりました。

回答No.1

blackdragon

ここで簡単には説明しきれませんが、沢山の説明が入手可能です。

googleなどで

送電　直流　交流　利点

というキーワードで検索してみてください。
沢山ひっかかるはずですので、いろいろ読んでみては？

お礼

それもやってはみたのですが、180件程度でわかりやすく解説してくれているのがあまりなかったので…。
どうもありがとうございました。