Para analisar a viabilidade técnica da operação do sistema em modo ilhado intencional, serão utilizados os parâmetros elétricos de qualidade de energia. Desta forma, o sistema ilhado, além de ser capaz de encontrar um novo ponto de equilíbrio e manter o sincronismo das unidades geradoras, deverá respeitar os limites de máxima e mínima tensão e frequência, após a ocorrência de perturbações no sistema.
4.4.1 Parâmetro Frequência
De acordo com o submódulo 23.3 dos Procedimentos de rede do ONS, que trata das diretrizes e critérios para estudos elétricos, e o módulo 8 do PRODIST da ANEEL, que trata da qualidade de energia, o sistema de distribuição e as instalações de geração conectadas ao mesmo devem operar dentro dos limites de frequência situados entre 59,9 Hz e 60,1 Hz.
Quando da ocorrência de distúrbios no sistema, as instalações de geração conectadas ao sistema de distribuição devem garantir que a frequência retorne para a faixa de 59,5 Hz a 60,5 Hz, no período de 30 (trinta) segundos, após sair desta faixa, possibilitando assim, a recuperação do equilíbrio carga-geração.
Havendo necessidade de corte de geração ou de carga para permitir a recuperação do equilíbrio carga-geração, durante os distúrbios no sistema de distribuição, a frequência:
a) não pode exceder 66 Hz ou ser inferior a 56,5 Hz em condições extremas; b) pode permanecer acima de 62 Hz por, no máximo, 30 (trinta) segundos e acima de 63,5 Hz por, no máximo, 10 (dez) segundos;
c) pode permanecer abaixo de 58,5 Hz por, no máximo, 10 (dez) segundos e abaixo de 57,5 Hz por, no máximo, 5 (cinco) segundos.
4.4.2 Parâmetro Tensão
Da mesma forma que para o parâmetro da frequência, os limites estipulados para avaliação da viabilidade técnica da operação do sistema ilhado intencionalmente são estipulados pelos procedimentos da distribuição PRODIST Módulo 8. Desta forma, a faixa de operação da tensão a ser respeitada será de 0,95 a 1,05 pu. Sendo assim, na análise das simulações, as tensões não poderão transpor estes valores em regime permanente.
Outra análise a ser verificada com referência à tensão, é o tempo de extinção da falta, ou atuação dos relés de sub e sobre tensão, instalados nos pontos de interconexão das unidades geradoras. A tabela 4.7 apresenta a recomendação dos tempos de atuação dos relés de sub e sobre tensão, de acordo com a Std 1547 da IEEE.
Tabela 4.7 – Ajustes dos Relés de Sub e Sobre Tensão
4.5 Estudos de Caso
Para analisar a viabilidade técnica da operação do sistema em modo ilhado intencional, serão realizados estudos de fluxo de potência, transitórios eletromecânicos e também o estudo de curto-circuito da rede conectada ao sistema interligado e também operando em modo ilhado intencional.
Faxa de Tensão (% da Tensão Base ) Tempo de Extinção (s)
V < 50 0,16
50 ≤ V < 88 2,00
110 < V < 120 1,00
V ≥ 120 0,16
4.5.1 Fluxo de Potência
Os estudos de fluxo de potência serão realizados inicialmente no sistema conectado ao SIN, para que se possam avaliar os impactos iniciais da entrada da geração distribuída no sistema.
Em uma segunda etapa, serão realizados estudos de fluxo de potência para diversos patamares de carga para o sistema ilhado, a fim de verificar o comportamento da porção do sistema elétrico que será suprido pela geração distribuída.
4.5.2 Transitórios Eletromecânicos
Da mesma forma que para os estudos de fluxo de potência, inicialmente serão realizados estudos com o sistema conectado ao SIN, a fim de analisar o comportamento do sistema com a geração distribuída perante os distúrbios simulados. Outra análise importante que será realizada com o sistema conectado ao SIN, é a avaliação dos ajustes parametrizados nos controles das Usinas, tendo em vista que os ajustes dos controles utilizados são predefinidos.
Após a realização dos estudos iniciais, será analisado o comportamento do sistema ilhado. Estas simulações iniciarão pela análise do sistema na formação da ilha, isto é, análise do comportamento do sistema durante a manobra de ilhamento intencional.
Com o sistema ilhado, serão realizadas simulações de aumento e rejeição de carga, curtos circuitos monofásicos e trifásicos ao longo dos alimentadores da Subestação, bem como curtos-circuitos monofásicos nas Linhas de 69 kV, a fim de verificar a estabilidade eletromecânica do sistema.
4.5.3 Curto-circuito e Proteção
Após a análise dos estudos de fluxo de potência e transitórios eletromecânicos, será realizado um estudo comparativo dos níveis de curto-circuito do sistema operando de modo conectado ao SIN e o sistema operando em modo ilhado intencional.
Este estudo tem como objetivo verificar os níveis das correntes de falta para os dois casos de operação, avaliando-se assim a necessidade de mudança na filosofia de proteção e, também, a necessidade de adequação dos ajustes da proteção de acordo com o modo de operação do sistema.
4.6 Considerações finais
Este capítulo apresentou as características e parâmetros elétricos e mecânicos do sistema elétrico da Certel Energia e as variáveis elétricas a serem utilizadas para avaliação da viabilidade técnica da operação do sistema em modo ilhado intencional.
No próximo capítulo, serão realizadas e apresentadas as simulações do sistema elétrico para os estudos propostos neste capitulo.
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1 Considerações Gerais
Neste capítulo serão apresentadas as simulações de fluxo de potência, transitórios eletromecânicos e curto-circuito, realizadas no sistema em estudo. As simulações foram realizadas considerando o sistema operando conectado ao SIN, isto é, interligado, e também operando em modo ilhado intencional para diversos patamares de carga e diferentes tipos de perturbações.
Foram utilizados os softwares ANAREDE®, para os estudos de fluxo de potência, ANATEM®, para os estudos de transitórios eletromecânicos e ANAFAS®, para os estudos de curto-circuito. Além dos softwares de simulação, foi utilizado o software Plot CEPEL para análise gráfica dos resultados. Todos os programas citados foram desenvolvidos pelo Centro de Pesquisas de Energia Elétrica – CEPEL - Eletrobrás.