A conex˜ao de fontes de gera¸c˜ao distribu´ıdas de energia `a rede el´etrica requer que v´arias considera¸c˜oes sejam feitas, no sentido de se garantir seguran¸ca e confiabilidade na execu¸c˜ao dessa tarefa. A norma IEEE 1547, “Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems”, aprovada em 2003, trata sobre o projeto, comercializa¸c˜ao e uso de fontes distribu´ıdas de energia conectadas a rede el´etrica[11]. Ser˜ao tratados, a seguir, alguns itens dessa norma.
1.7.1 Regula¸c˜ao da Tens˜ao
A Fonte Alternativa de Energia (FAE)1 deve ser capaz de manter a tens˜ao no Ponto de
Conex˜ao Comum (PCC)2 regulada, ou seja, dentro de limites aceit´aveis para a rede el´etrica local.
Segundo a norma IEEE 1547, a FAE n˜ao deve degradar a tens˜ao da rede el´etrica onde ela ´e conectada, mantendo-a dentro dos limites estabelecidos pela norma ANSI C84.1, Range A[12], ilustrados na figura 1.193.
1
FAE tamb´em pode ser uma fonte de gera¸c˜ao de energia distribu´ıda.
2PCC ´e o ponto em que a fonte de energia ´e conectada ao sistema el´etrico comercial. 3
Na figura 1.19 ´e utilizado um sistema base de 120 V. Qualquer tens˜ao pode ser convertida para base 120 V dividindo-se a tens˜ao atual pela raz˜ao de transforma¸c˜ao para a base 120 V. Por exemplo, a raz˜ao de transforma¸c˜ao para um sistema de 480 V ´e 480/120 ou 4, ent˜ao 460 V medidos no sistema de 480 V deve ser 460/4 ou 115 V na base de 120 V.
1. Introdu¸c˜ao Geral 19 125 120 115 110 VOL TAGE ON A 120 V BASE
MAXIMUM VOLTAGE LIMIT - RANGE A - 126 V MAXIMUM VOLTAGE LIMIT - RANGE A - 126 V
ALLOWABLE VOLTAGE DROP IN THE DISTRIBUTION FEEDER TOLERANCE LIMITS FOR LIGHTING EQUIPMENT TOLERANCE LIMITS FOR OTHER THAN LIGHTING EQUIPMENT SERVICE VOLTAGE LIMITS
ALLOWBLE VOLTAGE DROP IN THE DISTRIBUTION TRANSFORMER AND LOW-VOLTAGE CONNECTIONS
ALLOWBLE VOLTAGE DROP IN THE BUILDING WIRING FOR LIGHTING EQUIPMENT ALLOWBLE VOLTAGE DROP IN THE
BUILDING WIRING FOR OTHER THAN LIGHTING EQUIPMENT
117 V
114 V
125 V
110 V 108 V
Figura 1.19: Limites estabelecidos pela norma ANSI C84.1, Range A[1].
1.7.2 Resposta a Perturba¸c˜oes de Tens˜ao
A FAE deve possuir sistemas de seguran¸ca que monitorem a tens˜ao eficaz, de linha ou de fase, no PCC. Quando a medida enquadrar-se em algum dos limites estabelecidos na tabela 1.4, deve-se iniciar o processo de desconex˜ao da FAE da rede el´etrica local, no tempo de sec- cionamento especificado. “Tempo de seccionamento” ´e o tempo entre o in´ıcio da perturba¸c˜ao e a desconex˜ao da FAE.
Tabela 1.4: Resposta a anormalidades da tens˜ao (IEEE 1547).
Potˆencia da FAE Tens˜ao (PCC) [%] Tempo de seccionamento [s]
≤ 30 kW V < 50 0, 16
50 ≤ V < 88 2, 0
110 < V < 120 1, 0
120 ≤ V 0, 16
1.7.3 Resposta a Perturba¸c˜oes de Freq¨uˆencia
Al´em de prote¸c˜oes contra perturba¸c˜oes de tens˜ao, a FAE deve ser equipada tamb´em por sistemas que desconectem-na caso ocorram varia¸c˜oes na freq¨uˆencia fundamental da tens˜ao da rede el´etrica local. A tabela 1.5, apresenta os limites de varia¸c˜ao da freq¨uˆencia e seus res- pectivos tempos de seccionamento para uma FAE de at´e 30 kW. Nota-se que, para pequenas varia¸c˜oes de freq¨uˆencia, a FAE deve ser desconectada em at´e dez ciclos de rede.
Tabela 1.5: Resposta do sistema para perturba¸c˜oes de freq¨uˆencia (base 60 Hz) para IEEE 1547.
Potˆencia da FAE Intervalo de freq¨uˆencia [Hz] Tempo de Seccionamento [s]
≤ 30 kW > 60, 5 0, 16
< 59, 3 0, 16
1.7.4 Harmˆonicas de Corrente
Quando a FAE est´a alimentando cargas lineares, a distor¸c˜ao harmˆonica da corrente no PCC n˜ao deve ultrapassar os limites estabelecidos na tabela 1.6. Devem ser exclu´ıdas as harmˆonicas de corrente causadas pela distor¸c˜ao harmˆonica da tens˜ao presente na rede el´etrica sem a FAE[12].
Tabela 1.6: M´axima distor¸c˜ao harmˆonica de corrente em porcentagem da fundamental (IEEE 1547).
Harmˆonicas Individuais (´Impares) Valor [%]
< 11 4, 0 11 ≤ h < 17 2, 0 17 ≤ h < 23 1, 5 23 ≤ h < 35 0, 6 35 ≤ h 0, 3 THD [%] 5, 0
Harmˆonicas Pares Limitadas em 25% das ´ımpares
Corrente CC [%] 0, 5
A corrente base utilizada na tabela 1.6 ´e a maior demanda integrada de corrente (15 ou 30 minutos) na rede el´etrica local sem a FAE, ou a capacidade m´edia de corrente da FAE (transferida ao PCC quando existe um transformador entre a FAE e a rede el´etrica).
Como ´e visto na tabela 1.6, a corrente CC injetada na rede el´etrica ´e limitada em 0, 5%. A limita¸c˜ao de offset na corrente injetada serve para prevenir a satura¸c˜ao dos transformadores contidos no sistema el´etrico de distribui¸c˜ao.
1. Introdu¸c˜ao Geral 21 Como foi citado anteriormente, nesse projeto ser´a utilizado um transformador para se fazer a conex˜ao do inversor ao PCC. O uso desse componente elimina a possibilidade de inje¸c˜ao de corrente cont´ınua na rede el´etrica local.
1.7.5 Islanding
Islanding ´e o fenˆomeno que ocorre quando h´a uma desenergiza¸c˜ao da rede el´etrica no PCC de uma fonte de energia, e a mesma permanece alimentando as suas redondezas, fazendo com que exista uma ilha energizada com a rede el´etrica local desligada.
Segundo a norma IEEE 1547, a FAE deve possuir um sistema de seguran¸ca que detecte quando a mesma est´a ilhada e a desconecte em no m´aximo dois segundos. Os sistemas anti-islanding podem ser divididos basicamente em dois tipos: m´etodos passivos e ativos[1]:
• Nos m´etodos passivos, s˜ao monitoradas algumas vari´aveis no PCC. Assim que se de- tecte condi¸c˜oes que indiquem a forma¸c˜ao do islanding, a FAE ´e desconectada do sistema el´etrico. Esse m´etodo baseia-se na incapacidade da FAE satisfazer uma mudan¸ca re- pentina na carga sem que haja um transit´orio na tens˜ao e/ou freq¨uˆencia de sa´ıda. • Os m´etodos ativos, assim como os passivos, atuam diretamente no PCC. Esses m´etodos
consistem em aplicar uma pertuba¸c˜ao na rede el´etrica e verificar o resultado. A partir dessa resposta, ´e determinado se o sistema est´a ou n˜ao ilhado.
Um exemplo de m´etodo ativo anti-islanding consiste em aplicar um sinal de corrente diferente da freq¨uˆencia da rede e verificar a tens˜ao nesta freq¨uˆencia. O islanding ser´a detectado de acordo com a mudan¸ca da impedˆancia do sistema.
Na maioria dos casos, o fenˆomeno chamado islanding ´e indesejado em um sistema el´etrico. Esse ´ultimo pode arriscar a vida de oper´arios que eventualmente tenham de fazer manuten¸c˜ao em uma rede que deveria estar desenergizada.