Compartilhamento de Responsabilidades sobre as Distorções Harmônicas

Transcrição

1 CONEXÃO DE FONTES RENOVÁVEIS e seus impactos para a QUALIDADE DE ENERGIA ELÉTRICA Compartilhamento de Responsabilidades sobre as Distorções Harmônicas Prof. Ivan Nunes Santos Universidade Federal de Uberlândia São Paulo, 05 de dezembro de 2017.

2 Estrutura da Apresentação: Motivação Introdução à Temática Levantamento Bibliográfico Atualizado Estado da Arte e Premissas Gerais de Distintas Metodologias Teste dos Procedimentos de Atribuição Desafios à Temática

3 Motivação Crescente aumento da presença de harmônicos: em plantas de geração; nas redes de transmissão; nos sistemas de distribuição. Aumento das requisições de colocação de dispositivo de mitigação (filtros harmônicos); No caso particular das gerações renováveis, exigência de estudo de acesso muito conservador para com os acessantes (NT ONS 09/2016).

4 Motivação CBQEE 2017 Dados atualizados em set/2017.

5 Motivação CBQEE 2017

6 Introdução à Temática Compartilhamento de Responsabilidades Harmônicas

7 Introdução à Temática Compartilhamento de Responsabilidades Harmônicas E como funciona hoje para novos acessantes (Parques Eólicos e Fazenda Fotovoltaicas)? NT ONS 009/2016

8 NT ONS 009/2016: Instruções para realização de estudos e medições de QEE relacionados aos novos acessos à rede básica para parques eólicos, solares e consumidores livres Muito conservadora para o lado da Rede de Conexão; Background Distortion nulo; Uso da lei de agregação (IEC) de corrente; Uso de correntes certificadas advindo de medições em ambiente isolado (ou Scc infinito) >> medição no aero; As modelagens computacionais empregam apenas seq(+) (HarmZs) >> não considera efeitos de atenuação com a propagação; Os acessantes são responsáveis por eventuais violações dos limites; Todavia, na atualidade, ainda, não há meios de identificar de forma justa os responsáveis.

9 Levantamento Bibliográfico Atualizado SANTOS, I. N.; SANTOS, A. C. ; OLIVEIRA, J. C. ; SOUZA, A. C. ; BONELLI, A. F. ; SILVA, F. M.. Compartilhamento de responsabilidades sobre distorções harmônicas: estado da arte, premissas e desafios. In: Conferência Brasileira sobre Qualidade de Energia Elétrica, 2017, Curitiba/PR. Conferência Brasileira sobre a Qualidade de Energia Elétrica, trabalhos analisados, conforme na sequência apresentado

10 Documentos Encontrados (2017) 05 livros 08 normas e recomendações 11 publicações compreendendo dissertações de mestrado e teses de doutorado 97 artigos técnicos, sendo 26 de alcance nacional e 71 de alcance internacional

11 Trabalhos Relacionados Especificamente com Metodologias de Compartilhamento de Responsabilidades Harmônicas

12 Método do Fluxo de Potência Harmônica PAC Ppac h I s h Zs h Zc h I c h P pac h = V h I h cos h 90 < h < 90 maior distorção advinda do supridor 90 < h < 270 : maior distorção advinda do consumidor

13 Método da Corrente Conforme e Não- Conforme

14 Método do Espectro de Frequências Icn h = In h Iun h

15 Método da Superposição I s h V Z pac h s h I pac h I c h V Z pac h c h I pac h

16 Método da Superposição V Z Z s h c h s pac h s h Zs h Zc h I V Z Z s h c h c pac h c h Zs h Zc h I Superposição de Tensões V V V pac h s pac h c pac h

17 Método da Superposição Vc pac h Atribuição de Responsabilidades via Superposição de Tensões pac V h c proj h Vs proj h V Vs pac h V s proj h projeção de V s pac h sobre V pac h ; V c proj h projeção de V c pac h sobre V pac h. Limitações para Implementação

18 (Procedimentos de Determinação da Impedância Harmônica) Literatura sugerida: POWER SYSTEM HARMONIC ANALYSIS, Jos Arrilaga et, al.. Testes e estudos realizados. Ex: reatores núcleos de ar, emprego laboratorial UFU.

19 Método da Superposição Modificado Estratégia Central da Metodologia Sistema Rede Supridor SIN PAC I pac in 3h I pac out 3h Parque Consumidor Eólico I f 3h Insere-se no PAC um Dispositivo com Impedância Harmônica Dominante na Ordem Harmônica sob Investigação (neste exemplo: ordem 3) Filtro

20 Método da Superposição Modificado Circuito Equivalente de Norton após a inserção da impedância dominante:

21 Método da Superposição Modificado Aplicando o princípio da Superposição ao novo circuito, tem-se: Sendo Zf h uma impedância dominante sobre as demais, pode-se escrever: If h = Ifrede h + Ifaero h = Ipaa in h + ( Ipaa out h) If h = Irede h + Iaero h

22 Método da Superposição Modificado Uma vez encontradas as correntes a jusante (Ipaa in h) e a montante ( Ipaa out h ) do filtro harmônico, deve-se proceder as projeções destes fasores sobre aquele representativo da corrente total (If h); Atribuição de Responsabilidades via Método da Superposição Modificado I frede proj h : define a parcela de contribuição advinda da rede. I faero proj h : define a parcela de contribuição advinda do aerogerador.

23 Arranjo Elétrico Adotado: Equivalente do Sistema Supridor PAC Unidade Industrial

24 Condição de Operação Analisada: Tensão de suprimento com padrão pré-distorcido e consumidor contendo cargas lineares e não lineares. h Tensão fase-neutro Corrente [V] DIT h [%] [A] DII h [%] ,0-0,81 o - 29,96-17,65 o ,9129,46 o 5,97 10,20-159,87 o 34, ,5-151,52 o 5,84 8,01-52,37 o 26, ,6149,67 o 1,08 3,89-64,16 o 12, ,0-138,81 o 2,74 5,46-61,06 o 18,23 Tensões e correntes obtidas no PAC para essa condição: (DTT = 8,85%)

25 Resultados advindos da aplicação das Metodologias: Análise das respostas para a ordem harmônica: h = 7 (420 Hz)

26 Método do Filtro Ativo em Média Tensão Artigo SNPTEE 2017: Metodologia Baseada em Medições e no uso de Filtros Ativos para a Determinação das Responsabilidades sobre as Distorções Harmônicas Relativas à Conexão de Novas Instalações ao SIN a impedância do ramal coletor Z N pode ser determinada com precisão satisfatória na etapa de construção da nova instalação Uma vez que a rede da nova instalação se mantém praticamente constante durante toda a vida útil e que a sua impedância pode ser obtida com precisão satisfatória a partir de valores dos parâmetros dos equipamentos...

27 Desafios Vinculados à Temática: Sobre o Método da Superposição Modificado: P&D em andamento com a Neoenergia (em parceria com a Força Eólica) e GE, tendo o ONS como colaborador, sobre este Método; Etapa de simulação (380 em sistema hipotético em sistema industrial); Etapa de estudo acerca da dominância do filtro (fator de qualidade, dessintonias, BC, multissintonias, etc.), arranjo eólico reduzido; Etapa de ensaios laboratoriais (agregação de fases, discussão de um protocolo mínimo, medições, etc.); Etapa de fabricação e teste de protótipo em BT na saída do aerogerador (RN Currais Novos); Etapa de fabricação do dispositivo para aplicação em MT, na PAC do parque eólico (em 2019) equipamento móvel.

28 Desafios Vinculados à Temática: Na UFU, temos desenvolvido outras 3 metodologias, as quais estão no momento em submissões em periódicos internacionais (convergem com a ideia da superposição). Ao se estabelecer um procedimento seguro e factível de aplicação, será necessário discussão de protocolo de atribuição de responsabilidade (período, ponderações, agregação de fases, etc.) Será também necessário uma completa rediscussão da Nota Técnica de Acesso de renováveis, pois o custo da solução de mitigação deverá ser compartilhada.

29 OBRIGADO!!! Prof. Ivan Nunes Santos