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!!!