IMPACTO DA INSTALAÇÃO MASSIVA DE SISTEMAS FV DISTRIBUÍDOS

NO DESEMPENHO DA REDE ELÉTRICA

GUSTAVO FERNANDES DE NEGREIROS

Recife 2018

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO -UFPE

DEPARTAMENTO DE ENERGIA NUCLEAR -DEN

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIAS

ENERGÉTICAS E NUCLEARES - PROTEN

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Objetivos

Analisar e realizar os estudos através das simulações dos impactoscausados pela inserção massiva de sistemas FV conectados a redeelétrica de distribuição de baixa tensão avaliando:

Níveis de desbalanço de tensão;

Variação de tensão nos barramentos e nas linhas de transmissão

Perdas técnicas totais do sistema ;

Fluxo de potência.

Avaliar a severidade dos impactos destes parâmetros para um sistemade distribuição real de baixa tensão

Sistema de pequeno porte;

OBJETIVOS

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Diagrama Unifilar do sistema de distribuição Real

APRESENTAÇÃO DO SISTEMA

Simulações Computacionais - Descrição do sistema de distribuição Real

Fonte: Autoria Própria

É alimentador Real do sistema de distribuição secundário (Baixa Tensão).

O sistema possui:

20 Barras (Postes);

19 Trechos de Linhas Trifásicas:

Aéreas e desequilibradas (Característica Real);

Transporta Potência Trifásica a 4 Fios (3F+N) conectado no modelo (estrela);

202 Unidades consumidoras (Cargas) Com potências nominais diferentes e desbalanceadas; FP=0,92

189 Residenciais (Monofásicas);

12 Comerciais (Monofásicas e Trifásicas);

01 Industrial (Trifásica);

É energizado:

De SE de 69 kV/13.8kV para Transformador de distribuição de 75 kVA – 13.8kV/380V.

40 m

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Simulações Computacionais – Descrições do sistemas IEEE 123 barras

Metodologia para análises dos impactos da inserção massiva de sistemas FV

O objetivo foi analisar através das simulações:

O comportamento dos parâmetros elétricos do

sistema,

Quando ao alimentador foram

conectados GDFV de forma massiva.

Com foco em analisar:

Variações do nível de tensão elétrica nos

barramentos;

Finais de linha;

Trechos intermediários;

Saída do Transformador.

Fluxo de potência nos trechos onde estão

conectados os sistemas FV

Perdas técnicas gerais do circuito

Os resultados obtidos através das simulações foram

comparados:

Aos critérios e valores operacionais segundo

PRODIST Modulo 3;

Aos padrões e procedimentos relativos à

qualidade de energia elétrica de acordo com o

PRODIST Modulo 8.

APRESENTAÇÃO DO SISTEMA

Simulações Computacionais - Metodologia

TENSÃOFluxo de Potência

Perdas Totais

Fonte: (ANEEL, 2017)

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CENÁRIOS DE SIMULAÇÃO

Representação esquemática de simulação: Cenários 1 – Caso Base

Sistema de distribuição Real Sem conexão de geração distribuída Fotovoltaica

Os Monitores“M1, M2, M3 e M4”

Monitores de Linha

Os Monitores “M5, M6, M7 e M8”

Monitores no Barramento

Verificar :

Fluxo de Potência e Variações de tensão nas

linhas

Nível de variação de tensão nos barramentos

(Cargas)

Finais de linha

Trechos intermediários

Saída do transformador Localização dos monitores conectados ao alimentador real

Fonte:Autoria Própria

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Sistemas FV Monofásicos

CENÁRIOS DE SIMULAÇÃO

Representação esquemática de simulação: Cenários 2

Sistema de distribuição Real com inserção massiva de sistemas FV monofásicos e

trifásicos

Sistemas FV Trifásicos

Exemplo de instalação:

Monofásico :10 Sistema FV de 5,2 kVA – 70% de 75kVA

Trifásico: 5 Sistemas FV de 7,8 kVA + 1 Sistema de 12,2 kVA - 70%

Monofásico :10 Sistema FV de 7,5 kVA – 100% de 75kVA

Trifásico: 5 Sistemas FV de 12 kVA + 1 Sistema de 15 kVA - 100%Sistemas FV Monofásico e Trifásicos

Localização dos sistemas FV monofásicos e trifásicos conectados ao alimentador real

Fonte:Autoria Própria

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CENÁRIOS DE SIMULAÇÃO

Representação esquemática de simulação: Cenários 3

Sistema de distribuição Real com inserção de microgeração FV Pontual de 65kW

Sistemas FV Pontual de 65 kW Trifásico

Representação da localização dos componentes elétricos envolvidos no processo de análise e estudo no sistema elétrico real.

Fonte:Autoria Própria

Como foi abordado nos cenários 1 e 2

Os monitores elétricos “M1 ao M18”

Distribuídos estrategicamente ao longo do

alimentador

Objetivo de verificar e ter uma visão geral dos

parâmetros elétricos

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Tensão & Fluxo de potência Reverso

Exigindo Regulação de tensão

Variações na tensão devido as

flutuações na geração FV

Carga

Diante do excesso de Potência Ativa na

linhas ,Os problemas são intensificados

INTERAÇÕES COM O SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO

Eleva a tensão no ponto de conexão

Fluxo de potência

Fluxo de potência reverso

O sistema tradicional foi projetado para manter:

O fluxo de potência e;

A tensão nos padrões adequados.

Deixa de ser a única fonte de energia

Fazendo uso dos equipamentos reguladores:

Tap’s de transformadores da subestação ;

Bancos capacitores;

Reguladores;

Coordenados para manter o perfil de tensão nos

padrões

Elevando as atuações dos equipamentos de regulação;

Prejudicando a qualidade de energia;

Flicker

Violações de tensão

Reduzindo o tempo de vida útil de operação dos

equipamentos.

Fonte: PRODIST Modulo 8, 2017

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Geração FV

Consumo da carga local

Fluxo de potencia nas linhas tornaria bidirecional;

Equipamentos não configurados para o fluxo bidirecional

Influência na coordenação, controle e operação do sistema de

proteção;

Tempos de resposta (Falta), operação indesejada do

sistema de proteção

RESULTADOS

Tensão

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Ocorreu violação dos padrões normativos de tensão:

Para os cenários com

GDFV Monofásicos

GDFV Monofásicos e trifásicos simultâneos

Todos injetando 100% da PNT.

As violações se deram nos trechos

Finais de linha; nos Barramentos 10 e 20

Trecho intermediário; Barramentos 17 e 05

Impactando diretamente em torno de 46 Unidades consumidoras

Para o cenário com um sistema trifásico Pontual de 65kW

A violação de tensão ocorreu de forma mais intensificada

Atingiu os Barramentos 10,09, 08, 07 e 06 ao longo do alimentador

Impactando diretamente cerca de 75 Unidades consumidoras

Os maiores desequilíbrios de tensão ocorreram:

No trecho intermediário

Quando Houve a presença da inserção massiva de GDFV monofásicos e trifásicos

simultâneos

Todos estes problemas de tensão ocorreram quando foi utilizado a curva com baixo carregamento

durante o período diurno.

*PNT – Potência Nominal do Transformador de distribuição

Os maiores fluxos de potência reversos ocorreramquando houve a injeção de 100% da PNT pelosGDFV e quando foi submetido a uma curva dedemanda com baixo carregamento diurno.

Para os casos inserção massiva de:

GDFV Monofásicos ind.

GDFV Trifásicos ind.

GDFV Monofásicos e TrifásicosSimultâneos

Com destaque

Presença do fluxo de potência reverso

Bastante expressivo

O Fluxo de potência com o sistema Trifásicopontual de 65 kW conectado

Foi observado o maior fluxo de potênciareverso

Ocorreu quando o alimentador foi submetido

Curva de demanda com baixocarregamento diurno

Observa-se que este se propagou eultrapassou a subestação elétrica

Os impactos negativos acometeram:

Elevação do percentual das perdas totais

Dos níveis e padrões normativos de tensão ao longo do alimentador

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RESULTADOS

Fluxo de potência

Inserção MASSIVA de GDFV

Monofásicos

Sistema Com 70% PNT Inserção massiva de GDFV Monofásicos

Sistema Com 100% PNT Inserção massiva de GDFV Monofásicos

Elevando de 4kW com 70%

6kW Com inserção de 100%

Com pico na Fase A

Fluxo de potência ativa

Com pico de 20 kW nas 3 Fases

RESULTADOS

Perdas técnicas

Sistema de distribuição Real : Análise das perdas técnicas totais

Quando houve a presença de

GDFV

Ocorreu :

Redução das perdas técnicas

totais quando comparado ao

caso Base Sem GD

E é no caso base

Onde obteve os maiores

percentuais de perdas técnicas

totais

Pico de 6,7 kW as 21h

Nestes períodos

Justificado por coincidir com a maior

solicitação de demanda pelas unidades

consumidoras conectadas

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Entre a contribuição dos GDFV os maiores percentuais de perdas técnicas

ocorreu quando houve inserção massiva de GDFV Monofásico

RESULTADOS

Perdas técnicas

Sistema de distribuição Real : Análise das perdas técnicas totais para o sistema pontual

O maior percentual de perdas técnicas totais no circuito

Ocorreu durante o período das 7h às 16h,

Evidenciando a contribuição máxima do sistema

trifásico pontual

O percentual de perdas foi bem mais significativo no período

das 10h às 14h ,

Com valor de pico de 10% às 13 horas.

Estes valores percentuais elevados

Ocorreram pelo elevado fluxo de potência reverso na

linha

Sistema Trifásico de 65kW

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A injeção de potência ativa pelos GDFV de forma controlada, é uma medidaque contribui para minimizar os problemas de afundamento de tensão nos finaisde linha, além de contribuir diretamente para redução dos níveis das perdastotais no período de contribuição solar.

Para as violações e variações de tensão de pequena proporção, a estratégia naoperação de regulação de tensão, através de mudanças no TAP dostransformadores é uma estratégia para minimizar e corrigir tais problemas.

O uso de estratégias como a gestão pelo lado da demanda, com a utilização derecursos de armazenamento (Baterias) para corrigir e minimizar os transtornosnas variações de tensão ao consumidor.

Realizar o estudo de carregamento das linhas de transmissão das redessecundaria, com objetivo de possibilitar a inserção de GDFV de formabalanceada e coerente, conforme a possibilidade de acomodação do sistemaelétrico.

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MITIGAÇÃO

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OBRIGADO!!!