Estudos de proteção e seletividade sob a perspectiva de minigeração fotovoltaica
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Fernando Henrique Silveira
Luis Guilherme Monteiro Oliveira
Luis Guilherme Monteiro Oliveira
Resumo
O Brasil encontra-se em um cenário no qual a demanda por energia é crescente e questões de ordem ambiental e financeira se apresentam como entraves à viabilização de grandes empreendimentos. O papel a ser desempenhado por unidades geradoras conectadas aos sistemas de distribuição, a que se denomina Geração Distribuída (GD) é notável. Dentre as vantagens apresentadas pela GD cita-se, por exemplo, a redução do transporte da energia e, consequentemente, a redução das perdas elétricas e da necessidade da realização de investimentos para o atendimento de novas cargas. Incentivos governamentais a esse novo modelo e a elaboração das Resoluções Normativas nº 482 e 687 pela ANEEL, a qual reconhece a figura do autoprodutor de energia, assegurando seu livre acesso ao sistema elétrico, proporcionaram um grande aumento da participação de unidades de GD no mercado energético brasileiro. No entanto, a inserção de fontes de GD representa uma grande mudança de paradigma para as distribuidoras no que se refere ao seu planejamento, operação e manutenção. Isso porque a instalação dessas unidades transforma um sistema elétrico de distribuição anteriormente radial em um sistema em anel, com mais de uma fonte de contribuição para o curto-circuito. Essa mudança pode alterar significativamente o desempenho dos esquemas e equipamentos de proteção contra curtos-circuitos das distribuidoras, exigindo que novas medidas sejam adotadas a fim de garantir seu adequado funcionamento. Em Abril de 2020, a quantidade de sistemas de geração fotovoltaica em potência instalada corresponde a cerca de 93,3% dentre as gerações distribuídas. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é analisar como a conexão de acessante de minigeração fotovoltaica tem ocorrido no sistema elétrico, as perturbações trazidas por essas conexões, o desempenho dos esquemas de proteção. A metodologia utilizada neste trabalho se baseia na realização de uma revisão bibliográfica e apresentação de um estudo de caso para uma usina de minigeração fotovoltaica de 2,5 MVA onde são expostos os estudos de fluxo de potência, curto-circuito e proteção e seletividade necessários para a conexão desse tipo de usina ao sistema elétrico. A escolha por esta usina é porque a distribuidora de energia disponibilizou todos os dados do alimentador desde a Subestação, o que proporciona maior confiabilidade para os resultados obtidos. Estes estudos são realizados por meio do software Easypower versão 10.0.
Abstract
Brazil is in a scenario in which the demand for energy is growing and environmental and financial issues are obstacles to the viability of large enterprises. The role to be played by grid-connected generation units, which is called Distributed Generation (DG), is remarkable. Among the advantages presented by DG is, for example, the reduction of transported energy that implies in the reduction of electrical losses and of investments to meet new loads. Governmental incentives for this new model and the elaboration of ANEEL's Normatives Resolutions No. 482 and 687, which recognizes the figure of the energy self-producer, ensuring their free access to the electric grid, provided a large increase in the participation of DG units in the Brazilian energy market. However, the insertion of DG sources represents a major paradigm shift for conventional energy distributors regarding their planning, operation and maintenance. This is due to the installation of these DG units which transforms a previously radial electrical distribution system into a meshed one with more than one source contributing to a short circuit. This modification may significantly change the performance of distributors' short circuit protection schemes and equipment, requiring new actions to be taken to ensure their proper operation. In April 2020, the amount of photovoltaic generation systems installed power corresponds to about 93,3% among distributed generations. In this context, the objective of this work is to analyze how the photovoltaic mini-generation connection have been occurred in the electrical system, the disturbances brought by these connections, and the performance of their protection schemes. The methodology used in this work is based on a literature review and a case study for a 2,5 MVA photovoltaic mini-generation plant where the necessary analysis for connection of this type of plant to the electrical system, namely, power flow, short circuit and protection and selectivity, are shown. The choice for this plant is because the energy distributor made available all data on the feeder from the Substation, which provides greater reliability for the results obtained. These studies are performed using Easypower software version 10.0.
Assunto
Engenharia elétrica, Geração distribuída de energia elétrica, Geração de energia fotovoltaica, Energia elétrica - Transmissão
Palavras-chave
Geração distribuída, Minigeração fotovoltaica, Fluxo de potência, Curto-circuito, Proteção e seletividade