Conexão de Unidades de Geração Distribuída na Rede de

Distribuição

Seminário de Geração de Energia ElétricaProfessor: Dr. Helton do Nascimento Alves

Alunos: César Augusto Santana Castelo Branco

Dyego José Fonseca Neiva

Roteiro1 Introdução2 Geração Distribuída (GD)3 Conexão da GD no SDEE

3.1 Critérios Técnicos e Operacionais

3.2 Requisitos de Projeto

4 Referências

1 IntroduçãoMotivações para a GD:• Crescimento da demanda energética mundial;

• Inviabilidade de construção de grandes usinas;

• Atendimento de demandas específicas;

• Preocupação ambiental;

• Sustentabilidade;

• Abertura dos mercados energéticos;

2 Geração DistribuídaO que é?• Não há consenso;• Diversos grupos nacionais e internacionais

formularam suas próprias definições;

Segundo a ANEEL:• “Geração de energia elétrica conectada

diretamente no sistema de distribuição ou através de instalações de consumidores, podendo operar em paralelo ou de forma isolada e despachadas – ou não – pelo ONS (Operador Nacional do Sistema)”.

2 Geração DistribuídaFontes Primárias de Energia:

• Renováveis: solar (fotovoltaica ou térmica), eólica, biomassa, PCH, geotérmica e oceânica;

• Não-renováveis: motores de combustão interna, de ciclo combinado, turbina de combustão, micro-turbinas, e células combustíveis.

2 Geração DistribuídaVantagens:• Redução das perdas de potência;

• Melhora a confiabilidade do sistema e o perfil de tensão;

• Redução no carregamento das redes;

• Menor tempo de construção;

• Disponibilidade de usinas modulares;

• Diversificação da matriz energética;

• Menores prejuízos ao meio ambiente;

2 Geração DistribuídaDesvantagens:• Tecnologias de alto custo;

• Menor capacidade de geração;

• Aumento do nível de curto-circuito e da flutuação de tensão;

• Aparecimento de fluxos de potência contrários ao convencional;

• Prejudica a coordenação da proteção;

• Maior dificuldade no planejamento, operação e manutenção do sistema;

2 Geração DistribuídaLegislação Vigente• Lei 9074/95• Lei 9648/98• Resolução 112/99 (ANEEL)

Requisitos necessários à obtenção de registro ou autorização;

• Resolução 281/99 (ANEEL) Contratação do acesso, compreendendo uso e

conexão;• PRODIST [3] – Módulo 3 (ANEEL)

3 Conexão da GD no SDEEConsiderações Gerais• O paralelismo das instalações não pode causar

problemas técnicos ao SDEE;• Deve existir um sistema de comunicação entre o

acessante e acessada;• O acessante deve ajustar suas proteções de modo a

desfazer o paralelismo em caso de desligamento;• No caso de paralelismo permanente, o acessante

deve atender aos requisitos de operação da acessada;

3 Conexão da GD no SDEEÉ de responsabilidade do acessante:• Sincronizar suas instalações com o sistema;• Estudos operacionais necessários à conexão de

suas instalações ao sistema;• Estudos para avaliar na sua área de influência os

seguintes aspectos: Níveis de curto-circuito; Capacidade dos disjuntores, barramentos,

transformadores de instrumento e malhas de terra; Adequação do sistema de proteção envolvido; Ajustes dos parâmetros dos sistemas de controle

de frequência e tensão;

3.1 Critérios Técnicos e Operacionais• Frequência

A conexão deve ser realizada em corrente alternada com frequência de 60 Hz;

Modo de Operação Variação da Frequência de Operação

Normal 59,9 Hz a 60,1 Hz

Sob DistúrbioRetornar à faixa de 59,5 Hz a 60,5 Hz em, no

máximo, 30s

Em caso de corte de carga ou de geração durante distúrbios

Não exceder 66 Hz ou ser inferior a 56,5 Hz em condições extremas

Permanecer acima de 62,0 Hz por, no máximo 30s

Permanecer acima de 63,5 Hz por, no máximo 10s

Permanecer abaixo de 58,5 Hz por, no máximo 10s

Permanecer abaixo de 57,5 Hz por, no máximo 5s

3.1 Critérios Técnicos e Operacionais• Tensão de Conexão

Depende do sistema de distribuição ao qual a GD será conectada;

Tensões PadronizadasSDBT

3Φ

1Φ

220/127 V380/220 V

254/127 V440/220 V

SDMT

13,8 kV34,5 kV

SDAT

69 kV13,8kV

Potência Instalada da Unidade Geradora

Níveis de Tensão de Conexão

< 10 kW BT (1Φ)

10 a 75 kW BT (3Φ)

76 a 150 kW BT (3Φ) / MT

151 a 500 kW BT (3Φ) /MT

501 kW a 10 MW MT / AT

11 a 30 MW MT / AT

> 30MW AT

3.1 Critérios Técnicos e Operacionais• Fator de Potência no Ponto de Conexão

Deverá estar de acordo com os limites operacionais estabelecidos pelo PRODIST:

E calculado a partir dos valores registrados de Potência Ativa (P) e Reativa (Q), conforme:

Tensão nominal de conexão Faixa de Fator de Potência

< 69 kV 0,98 indutivo a 0,92 capacitivo

69 kV a 345 kV 0,95 indutivo a 1,0

> 345 kV 0,98 indutivo a 1,0

QPPfp

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3.2 Requisitos de Projeto• Sistema de proteção e controle

• Proteções mínimas em função da potência instalada.• Proteções adicionais podem ser solicitadas pela acessada em

função das características especificas de cada rede acessada.• Os relés de sub e sobrefrequência devem ser ajustados de

acordo com a parametrização já sugerida pela acessada.• No calculo de sobre e sobretensões levam em consideração as

impedâncias de aterramento.• Toda geradora > 300kW e de operação ilhada deve possuir

controle de tensão e potência.• A acessada deve prevenir a inversão do fluxo de potencia nos

reguladores de tensão.

<10kW 10kW a 500kW (4) >500kW (4)Elemento de desconexão (1) Sim Sim SimElemento de interrupção (2) Não Sim SimTransformador de acoplamento Sim (3) Sim (3) SimProteção de sub e sobretensão Sim (3) Sim (3) SimProteção de sub e sobrefrequencia Não Sim SimProteção contra desequilibrio de corrente Não Não SimProteção contra desbalanço de tensão Não Não SimSobrecorrente direcional Não Não SimSobrecorrente com restrição de tensão Não Não Sim

Potência InstaladaEquipamento

(1) Chave seccionadora vis ível e acess ivel que a acessada usa para garantir a desconexão durante manutenção.

(2) Elemento de desconexão e interrupção automático acionado por comando e/ou proteção.

(3) Não é necessário relé de proteção especifi co, mas um s is tema eletro-eletrônico que detecte ta is anomal ias e que produza uma sa ida capaz de operar na lógica de atuação do elemento de desconexão.

(4) Nas conexões > 300kW, se o lado da acessada do transformador de acoplamento não for aterrado, deve-se usar uma proteção de sub e sobretensão nos secundários de um conjunto de transformador de potência em del ta aberto.

3.2 Requisitos de Projeto• Paralelismo

• Disjuntor ou religador do alimentador dotados de abertura por relés, podendo ser por um ou mais disjuntores.

• Os ajustes dos relés são definidos pelo acessante e aprovado pela acessada.

• Relés de proteção operam nas seguintes condições anormais: sobre / subtensão; sobrecorrente de fase e de neutro; sobre e subfrequência.

• Não devem ser usados fusíveis monopolares entre o disjuntor de entrada e os geradores.

• Autoprodutores com geração própria que não tenham previsto o uso do paralelismo devem ter uma chave reversível.

3.2 Requisitos de Projeto

• Acoplamento• Os geradores da unidade geradora são acoplados ao

sistema por um transformador de acoplamento.• Os transformadores não devem ser protegidos por

meio de fusíveis.

• Operação ilhada• Centrais geradoras >300kW devem ser feito estudos

para viabilizar a sua operação.• Não permitindo operação ilhada é usado sistema

automático de abertura do disjuntor de paralelismo.

Referências• [1] Desempenho de Redes de Distribuição com Geradores Distribuídos. Luis Fernando Ochoa Pizzali, 2006;

•[2] Estudos Elétricos para Avaliação do Impacto da Geração Distribuídana Rede de Distribuição e na Formação de Microredes. Bruno de Paula da Rocha ,2010;

•[3] ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica, Procedimentos de Distribuição de Energia no Sistema Elétrico Nacional – PRODIST, Revisão 0. Disponível em: http://www.aneel.gov.br.