Revisão da Literatura
A. M ODULAÇÃO POR LARGURA DO PULSO SENOIDAL
2.4. Indicadores de desempenho do D-STATCOM
A Rede básica é definida como as instalações do Sistema Interligado Nacional (SIN), de propriedade de concessionárias de serviço público de transmissão (ONS, 2017), de tensões nominais iguais ou superiores a 230 kV (Extra Alta Tensão) (em algumas regiões são incluídas linhas de 138 kV).
O sistema de transmissão brasileiro, em corrente alternada, adota tensões nominais de 138 kV até 765 kV incluindo neste intervalo as tensões de 230 kV, 345 kV, 440 kV e 500 kV. Com relação à corrente contínua, o SIN inclui uma rede
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Di stor çã o ha rmôni ca invi dua l d a tensão [% ] Componentes Harmônicas
58
HVDC de alta tensão (±600 kVcc), e de ultra-alta tensão (±800 kVcc). Nas redes de distribuição são definidos os seguintes níveis: Alta Tensão - abrangem tensões nominais entre 69 kV e 138 kV; Média Tensão - níveis de tensão entre 1 kV e 69 kV; e Baixa Tensão - aquelas menores do que 1 kV.
A conexão de instalações no sistema de transmissão deve atender aos requisitos definidos para o nível de tensão da rede elétrica do ponto de conexão respeitando os Procedimentos de Rede do ONS do SIN. Por outro lado, em sistemas de distribuição, a conexão de equipamentos deve respeitar os Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST).
Este trabalho modelará o sistema de potência da referência (CASTILLA et al., 2014), composto por um protótipo de D-STATCOM ligado a um sistema equivalente de impedância predominantemente indutiva e baixa tensão (110 V), com a finalidade de adaptar as estratégias de controle de acordo às características operacionais do sistema de distribuição brasileiro, acatando os critérios estabelecidos pelo Módulo 8 “Qualidade da Energia Elétrica” do PRODIST (ANEEL, 2018).
Este módulo apresenta os indicadores de desempenho, sendo os mais relevantes para o foco da pesquisa: Variação da frequência, Tensão em regime permanente, Desequilíbrio de tensão e Distorção Harmônica de Tensão.
O indicador de Variação da frequência em regime permanente e durante distúrbios estabelece o seguinte: Em condições normais de operação e em regime permanente os desvios da frequência em relação ao valor nominal (60 Hz) não poderão exceder a 0,1 Hz. Durante distúrbios, segundo a Tabela 1 “Limites para avaliação do desempenho da frequência durante distúrbios” (ONS, 2017), a faixa da variação da frequência permitida não pode exceder 66 Hz ou ser inferior a 56,5 Hz em condições extremas.
Por outro lado, os indicadores de desempenho quanto à tensão são os que seguem. O primeiro destes estabelece os limites adequados, precários e críticos para os níveis de tensão em regime permanente. A Tabela 2.6 apresenta a classificação da tensão de atendimento para tensões nominais menores a 1 kV, segundo a Tabela 12 do Anexo I “Faixas de Classificação de Tensões – Tensões de Regime Permanente” do
59
Módulo 8 do PRODIST. 𝑇𝐿 representa a tensão de leitura (ou tensão medida no PAC) e 𝑇𝐶 a tensão contratada (ou tensão nominal do sistema no PAC).
TABELA 2.6CLASSIFICAÇÃO DA TENSÃO NOMINAL MENOR A 1 KV EM REGIME PERMANENTE
Tensão nominal
Classificação da tensão de atendimento em regime permanente
Adequada Precária Crítica
𝑉𝑛<1 kV (0,92) 𝑇𝐶 ≤ 𝑇𝐿≤ (1,05) 𝑇𝐶 (0,87) 𝑇𝐶 ≤ 𝑇𝐿< (0,92)𝑇𝐶 Ou (1,05) 𝑇𝐶 < 𝑇𝐿≤ (1,06)𝑇𝐶 𝑇𝐿< (0,87)𝑇𝐶 Ou (1,06) 𝑇𝐶 < 𝑇𝐿
O indicador Desequilíbrio da tensão no PAC é medido através do Fator de desequilíbrio da tensão (𝑛), que corresponde à relação entre as componentes de sequência negativa (𝑉−) e sequência positiva (𝑉+) da tensão, expresso em termos percentuais da componente de sequência positiva (2.19), cujo máximo valor permissível no sistema de distribuição é 3%.
𝑛 =𝑉 −
𝑉+(100%) (2.19)
O próximo índice é o indicador de desempenho usado para medir o nível de harmônicos em regime permanente no PAC: Distorção Harmônica de tensão. Por meio da DTT é possível definir as componentes harmônicas injetadas na rede sem prejudicá-la. Esta é calculada através da raiz quadrada do somatório quadrático da relação percentual entre a tensão harmônica de ordem ℎ (𝑉ℎ) e a tensão à frequência fundamental (𝑉1) de ordens 2 a 50. 𝐷𝑇𝑇 = √∑ (𝑉ℎ 𝑉1. 100%) 2 50 ℎ=2 (2.20)
Infere-se de “Limites das distorções harmônicas totais (em % da tensão fundamental)”, apresentada na referência (ANEEL, 2018), os limites para uma tensão nominal 𝑉𝑁 ≤ 1,0 kV.
60
Indicador Ordem das harmônicas (h) Limite
𝐃𝐓𝐓𝐡
Componentes pares não múltiplas de 3 2,5%
Componentes ímpares não múltiplas de 3 7,5%
Componentes múltiplas de 3 6,5%
𝐃𝐓𝐓 - 10%
O indicador Variação da Tensão de Curta Duração (VTCD) é usado em regime transitório. Este é definido como o desvio significativo aleatório do valor eficaz da tensão de fase por um intervalo de tempo inferior a três minutos. Pode ser classificado como Variação momentânea de tensão (duração menor a três segundos) e Variação temporária de tensão (superior a três segundos, mas inferior a três minutos) segundo a “Classificação das Variações de Tensão de Curta Duração” do Módulo 8 do PRODIST. Este indicador tem como objetivo identificar pontos de conexão com desempenho crítico e propor ações corretivas. Assim, a amplitude, a duração e a frequência de ocorrência caracterizam a severidade da incidência de eventos de VTCD, medida através do Fator de impacto (ANEEL, 2018).
O presente trabalho não considerará este indicador para regime transitório, porém analisará casos pontuais de eventos de VTCD para avaliar o desempenho do D-STATCOM: o afundamento momentâneo de tensão, quando a amplitude da tensão (valor eficaz) em relação à tensão de referência é superior a 0,1 e inferior a 0,9 pu, e a elevação momentânea de tensão, com amplitude da tensão superior a 1,1 pu.
Do mesmo modo, os indicadores do Fator de Potência e a Flutuação de Tensão não foram considerados dentro da análise de sensibilidade do comportamento do compensador, porque este dispositivo funciona como um compensador de reativos e não gera potência ativa. Além disso, a determinação da qualidade da tensão quanto à flutuação de tensão é realizada pela avaliação da perturbação provocada pelo efeito da cintilação luminosa no consumidor final (lâmpadas), o que não será considerado na presente análise.
61