Com o inevitável e essencial crescimento dos sistemas de Geração Distribuída e a privatização do setor elétrico, as atividades de geração, transmissão e distribuição por sua vez tornam-se um comércio, o que motiva a busca pela qualidade nos serviços e no produto final por parte de todos aqueles envolvidos no processo de produçao de energia elétrica, estes serviços envolvem o diagnóstico, solução e o impacto econômico de qualquer anomalia sobre o sistema elétrico.
As alterações que podem ocorrer no sistema elétrico, seja ela manifestada na tensão, corrente ou freqüência, que resulte em falha ou má operação de equipamentos dos consumidores, e dito com problemas na qualidade de energia elétrica. Na realidade são distúrbios ocorridos no sistema elétricos os quais podem acontecer em várias partes do sistema de energia, seja nos consumidores, transmissão, distribuição e ou concessionária.
Capítulo III – Qualidade de Energia - Enfoque Geração Distribuída
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Estes distúrbios afetam comumente a tensão e a freqüência do sistema, para analisar estas duas grandezas comumente empregadas para descrever a Qualidade de Energia Elétrica (QEE) devem ser observadas três características principais: [21]
• A forma de onda. Esta deve ser o mais próximo de uma senóide; • A simetria do sistema elétrico entre as fases;
• As magnitudes das tensões e frequência dentro de limites aceitáveis.
Quando a tensão e ou freqüência do sistema elétrico são afetados, podemos ter um caso de instabilidade do sistema, ou seja, perda de estabilidade. A estabilidade de um sistema de potência está ligada ao comportamento dinâmico das máquinas síncronas. Após a ocorrência de uma perturbação, com a extinção da perturbação, as máquinas deverão voltar ao seu estado de funcionamento normal. Ao contrário, se houver qualquer mudança na configuração do sistema, tais como, perda de carga, linhas de transmissão, fortes fluxo de reativos, etc., ocorrerá um desequilíbrio entre a geração e a carga, e assim as máquinas geradoras estarão trabalhando em outro ponto de operação. É primordial que, em qualquer situação, as máquinas geradoras interligadas no sistema permaneçam em sincronismo.
Para definir perda de estabilidade de acordo com a perturbação, [42] faz uma distinção entre perda de estabilidade transitória e perda de estabilidade dinâmica.
Perda de estabilidade transitória - Perda de estabilidade quando o sistema é submetido a uma grande perturbação, como, por exemplo, um curto-circuito no lado de alta tensão do sistema de transmissão, perda de uma grande unidade geradora, etc. Se a instabilidade se verificar na primeira oscilação do ângulo de torque da máquina, o qual depende muito do ponto de operação do sistema e do tempo de duração da perturbação, tem-se um caso típico de instabilidade transitória [42].
Nesses casos, os reguladores de tensão rápidos são altamente importantes, pois, atuam diminuindo o tempo de desequilíbrio entre a carga e a geração. Caso haja perda de estabilidade,
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o uso de controladores suplementares não faz efeito, pois geralmente durante uma grande perturbação os reguladores de tensão se encontram operando nos limites.
Perda de estabilidade dinâmica - Perda de estabilidade quando o sistema é submetido a pequenas perturbações, como, por exemplo, uma suave mudança no carregamento do sistema, uma pequena variação na tensão das máquinas, etc. Essa instabilidade é geralmente provocada pela existência de um modo de oscilação instável associado a algum elemento de controle (ver figura 3) [42].
Observa-se, por exemplo, que quando há variações no nível de carga de um sistema (aumentando ou diminuindo a carga), têm-se, mesmo de forma gradual, oscilações, porém, não de forma apreciáveis. O limite de estabilidade dinâmica refere-se ao máximo fluxo de potência possível em um ponto particular do sistema elétrico, sem perda de estabilidade.
Figura 3:Análise da estabilidade de um sistema de duas máquinas, durante uma perturbação [41].
Os órgãos governamentais avaliam a QEE produzidas pelas concessionárias através de índices específicos, taís como, dentre outros, DEC (Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora) e FEC (Freqüência Equivalente de Interrupção por Unidade
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no período de observação, em cada unidade consumidora do conjunto considerado respectivamente.
O Indicador de Continuidade é um índice de representação quantificável do desempenho de um sistema elétrico, utilizado para a mensuração da continuidade apurada e análise comparativa com os padrões estabelecidos. Estes índices foram estabelecidos conforme definições da Resolução n° 024 da Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL. É importante observar que estes índices estão relacionados somente com o intervalo de tempo em que o sistema permanece desligado e a freqüência de tais ocorrências. Sendo assim, estes índices não visam avaliar e ou em termos de detectar certas alterações nas formas de onda e na freqüência, estabilidade, ruídos e distorções harmônicas, que podem acarretar problemas operacionais nos equipamentos dos consumidores. Tratando-se de níveis de tensão, outro documento importante para QEE é a Resolução n° 505 da ANEEL que trata dos níveis de tensão em regime permanente, focando a importância em se tratando de casos como afundamento, elevação e interrupção da energia elétrica.
Com o desenvolvimento tecnológico, principalmente da eletrônica e o conseqüente o surgimento de equipamentos sensíveis às alterações de sinais da rede elétrica, como os baseados em microprocessadores, computadores, controladores entre outros, tanto entre os consumidores industriais como os comerciais, a preocupação com a QEE se torna cada vez mais inerente por parte dos consumidores de fornecedores.
Com o intuito de evidenciarmos os distúrbios relacionados à QEE, faz-se necessário para o momento verificar as definições e características principais destes distúrbios, apresentadas pelo IEEE 1159-1995, no quadro abaixo tem-se as categorias e características típica de fenômenos eletromagnéticos, o conteúdo espectral, a duração típica e amplitude de tensão; conforme recomenda o IEEE 1159-1995 [29].
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Evidencia-se de forma global, a figura 4, que traz estes fenômenos, descritos em um fluxograma e a tabela 2 com as categorias e características típicas de fenômenos eletromagnéticos.
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Tabela 2: Categorias e características típicas de fenômenos eletromagnéticos [29]
O IEEE através do comitê 22 [29], juntamente com outras entidades internacionais, coordena normalizações junto à chamada comunidade de qualidade de energia elétrica. Basicamente os distúrbios são definidos pela amplitude e duração destes fenômenos eletromagnéticos, os quais são os mais focados citados nos tópicos a seguir [25].
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