MINIMIZAÇÃO DAS PERDAS ATRAVÉS DA INSTALAÇÃO DE BANCOS DE CAPACITORES

Existem dois tipos de perda nos sistemas de distribuição de energia elétrica: as comerciais e as técnicas. As perdas comerciais são decorrentes de ligações irregulares, de medidores descalibrados, ou de erros cometidos na aplicação das tarifas. Esse tipo de perda é combatido através de uma fiscalização mais eficiente da concessionária sobre os consumidores ou através da aplicação de métodos estatísticos para detecção de consumidores que estejam fora do seu padrão de consumo que, neste caso, são potencialmente candidatos a algum tipo de ligação irregular.

Outro tipo de perda são as técnicas, ocasionadas principalmente pela geração de calor, por efeito Joule, como conseqüência da passagem da corrente pelos condutores, ante cujo aquecimento liberam calor para o meio ambiente, dissipando energia. Em se tratando de tais perdas - cuja principal fonte é ocasionada pela passagem de corrente pelos condutores - existem basicamente dois tipos de solução para combater o problema. Uma, mais definitiva, supõe a troca de todos os cabos do alimentador por outros de menor resistência. A outra, de caráter mais imediato e econômico, é traduzida pela redução da passagem de corrente pelos condutores, através da instalação de bancos de capacitores ao longo do alimentador. Isso faz com que a necessidade de reativos passe a ser suprida localmente e o caminho percorrido pelo fluxo de potência reativa seja bem menor do que se este fosse fornecido pela subestação, assim diminuindo a circulação de corrente e, conseqüentemente, as perdas.

7 RESULTADOS

Nos capítulos anteriores foram apresentadas ferramentas matemáticas que possibilitam a simulação de sistemas de distribuição de energia elétrica, bem como o dimensionamento e a localização ótima de capacitores e reguladores de tensão. Para testar a eficiência das ferramentas desenvolvidas, foram escolhidos quatro alimentadores de média tensão (13,8 kV), cujos dados de entrada podem ser encontrados nos anexos A, B, C e D. Na seqüência, é representada a tabela 3 com os dados principais de cada um deles.

Tabela 3 - Dados gerais dos sistemas testados. Num. de Nós

Carga Instalada

(MVA) Potência Fator de

Chaves com Medição Reguladores Instalados NTU-01J3 66 6,2 0,92 2 - NEO-01N6 58 4,5 0,92 1 - DMA-01M1 113 2,2 0,92 - 1 AÇU-01Z1 44 4,6 0,92 - 1 Fonte: O autor (2005)

Neste capítulo, inicialmente, são feitas simulações para testar o algoritmo do fluxo de carga trifásico, considerando os sistemas como balanceados e desbalanceados, no intuito de verificar, através da comparação dos resultados, os erros cometidos em análises monofásicas. É importante salientar que para essa primeira simulação foram consideradas as cargas máximas de cada nó, o que permitiu verificar se os limites operacionais não estavam sendo violados. Lembrar que este tipo de análise, importante para o planejamento dos alimentadores, apresenta limitações pelo fato de não fornecer uma estimativa da energia consumida e dissipada nos condutores durante o período em estudo. Para que se possa avaliar a energia envolvida ao longo desse período, utiliza-se uma aproximação da curva diária de carga em quatro patamares, empregando-se para isto o método descrito no capítulo 3. Assim sendo, são utilizadas curvas de cargas reais, de acordo com os dados colhidos pelo sistema de medição localizado na saída para cada alimentador. Com o resultado dos quatro fluxos de carga - um para

cada nível de carregamento - e a sua respectiva duração, é possível calcular toda a energia fornecida pela SE, as perdas totais do sistema e a energia vendida.

Outro tipo de análise de extrema importância para verificação do estado dos alimentadores ocorre quando, além dos dados naturais do alimentador - carregamento, cabos, distâncias, topologia - existem também dados de correntes medidas em chaves telecomandadas, localizadas ao longo do mesmo, que possuem módulos de medição. Neste caso, no resultado, o valor das correntes medidas nas chaves deverá ser igual ao calculado pelo fluxo de carga, segundo o algoritmo descrito no capítulo 3. Esse resultado se diferencia do processo comum de cálculo, pelo fato de o carregamento de cada nó ser determinado pela aplicação de fatores de proporcionalidade sobre a potência nominal do seu transformador, com isto ocasionando a igualdade entre as correntes medidas e as calculadas. Portanto, ao invés de serem aplicados fatores estatísticos para a determinação do carregamento, este é determinado de acordo com os parâmetros calculados a partir dos dados de medições, conforme descrito no capítulo 3 (seção 3.6).

Em uma segunda parte do capítulo são mostradas análises realizadas utilizando métodos de otimização, indicando a dimensão e a localização de equipamentos, como bancos de capacitores e reguladores de tensão. O processo de análise é apresentado sob três diferentes óticas. Na primeira, é determinada a quantidade de reativos a ser alocada no sistema, para que suas perdas ativas sejam mínimas. Posteriormente, os bancos de capacitores são dimensionados para que o valor da tensão em cada nó esteja o mais próximo possível do valor especificado, possibilitando uma comparação entre os resultados dos dois primeiros métodos. Finalmente, conclui-se o capítulo determinando a localização ótima dos reguladores de tensão em cada sistema, de modo que a tensão em cada nó esteja mais próximo possível do valor especificado.

Para testar os algoritmos propostos, foi desenvolvido um programa computacional em linguagem FORTRAN. O computador utilizado foi um Notebook fabricado pela Hawlet Packard que utiliza um processador CELERON 1,3 MHz com 126,0 kBytes de memória de acesso aleatório e um disco rígido de 20 GBytes. Os protótipos de programa, utilizados para teste, foram aperfeiçoados, resultando em um sistema computacional denominado TopReDE (Técnicas de Otimização para

Redes de Distribuição de Energia), cujas telas principais estão apresentadas no apêndice A.

Como o número de simulações, assim como a quantidade de dados relacionados a cada uma delas, é bastante extenso, optou-se por apresentar os resultados através de tabelas resumidas e gráficos do perfil de tensão. Portanto, para cada simulação, as tabelas serão elaboradas de acordo com critérios pré- definidos. A primeira tabela refere-se às características gerais do sistema, apresentando suas principais características. Na segunda, constarão os dados relativos aos nós como as tensões de fase, de linha e no secundário dos transformadores de distribuição, isto é, se eles existirem para aquele nó. Nesta tabela também constará a potência ativa soma equivalente no nó. Apenas um subconjunto de nós será considerado para apresentação. Os nós escolhidos para preencher esta tabela foram determinados de maneira que a seqüência acompanhe o perfil de tensão do alimentador, sempre constando, o nó de menor tensão e o(s) nó(s) de tensão controlada, caso existam. A terceira tabela refere-se aos dados de linha; nela serão apresentadas as linhas de maior carregamento, incluindo sempre a localizada na saída para o alimentador. Para sistemas nos quais existam reguladores de tensão, será apresentada uma tabela contendo o módulo das tensões e das correntes e o fluxo de potência ativa na entrada e na saída dos reguladores, e a faixa de regulação de cada um deles. Em caso de regulação remota, serão apresentados os valores calculados de R e de X. Como na configuração em delta fechado e delta aberto, os ângulos das tensões na saída dos reguladores estão adiantados ou atrasados com relação a tensão de entrada, adicionalmente também serão apresentados valores de R e de X para estas possibilidades.

Ao final de cada simulação será apresentado um gráfico contendo o perfil de tensão de linha no tronco do alimentador. No caso de sistemas que apresentem reguladores de tensão, também será apresentado o perfil da tensão de fase do tronco do alimentador. Esse gráfico é importante pelo fato de se poder visualizar uma das principais diferenças entre a configuração em delta aberto e delta fechado, que é a falta da regulação de uma das tensões de fase na configuração em delta aberto.