Variáveis a serem consideradas

A quantidade de variáveis a ser utilizada em uma pesquisa é diretamente proporcional ao nível de confiabilidade e realismo da mesma, ou seja, quanto maior o

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número destes indicadores a serem controlados e analisados e menor o número de hipóteses sobre os mesmos, mais preciso será o resultado do trabalho. No entanto, a adição de uma nova variável confere um esforço não linear ao atingimento do resultado final. Resultado este que, a partir de uma certa quantidade de indicadores, já se torna tão preciso quanto se considera necessário no âmbito de uma pesquisa.

Sobre estas variáveis de interesse do trabalho, pode-se caracterizá-las como de entrada, ou seja, os dados em que se têm valores definidos, e de saída, ou seja, os indicadores que são gerados a partir das variáveis de entrada e sobre os quais é necessário exercer controle.

No caso desta pesquisa, viu-se necessária a utilização de duas variáveis como os principais indicadores do resultado final. São elas a corrente dos cabos em comparação com a capacidade de corrente dos mesmos e a tensão nas barras comparada com os limites de tensão permitidos para as mesmas. De posse desses valores pode-se chegar ao objetivo específico do trabalho. A razão por trás destas variáveis reside no fato de haver uma diferença nas tensões das barras e nas correntes dos ramos decorrentes das diferentes configurações do alimentador.

Com relação às variáveis de entrada, a carga instalada dos transformadores, as seções retas e comprimentos dos ramos do alimentador são suficientes para atingir o objetivo específico.

Outro fator que não possui um estudo intensivo é o aspecto econômico das perdas geradas no sistema. Elas são contabilizadas apenas no âmbito técnico durante as simulações no que tange às quedas de tensão da rede. Independentemente, da avaliação ou não no presente estudo, vale ressaltar o elevado grau de importância que deve ser dado ao fator econômico relativo a cada mudança planejada para o sistema elétrico.

A seguir são apresentados os dois indicadores que serão guia do algoritmo e dos resultados. Conforme a necessidade, algumas hipóteses já serão apresentadas durante estas explicações, embora a consolidação de todas estará presente no próximo item deste capítulo.

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3.1.1.1. Tensão

O fato da geração distribuída causar uma variação no perfil de tensão na rede já fora explicado no capítulo 2, o que cabe ressaltar aqui é o porquê desta variação e quais os fatores que estão envolvidos.

No momento em que a potência gerada na unidade consumidora com geração distribuída for maior do que a potência consumida pela mesma, haverá a inversão do sentido da corrente usual, que passará a fluir da carga para a subestação. No entanto, como as subestações possuem reguladores bem definidos que mantêm a tensão na sua barra constante, isso faz que a tensão na barra da carga aumente. Dessa forma, se fosse possível considerar que todos os transformadores de carga instalados possuíssem ajuste de tap automático, este problema estaria resolvido. Porém, neste estudo uma das hipóteses validadas é que não há ajuste de TAP automático nos transformadores de MT/BT.

Daí, surge a preocupação com a variação da tensão em cada configuração de rede, porque alguns dos fatores que afetam a magnitude com que esta tensão será aumentada são (Shayani, 2010):

 A localização da geração distribuída na rede de distribuição (a distância da subestação é diretamente proporcional à magnitude do aumento da tensão na barra de carga com geração distribuída);

 A quantidade de potência injetada na rede pela geração distribuída (quanto maior a potência consumida, maior a magnitude);

 A impedância dos ramos do alimentador utilizado (quanto mais resistivo o ramo, maior a magnitude).

Além destes fatores mais intuitivos, existem ainda outros que afetam da mesma forma esta magnitude, como:

 A possibilidade de o conversor utilizado pela geração distribuída fotovoltaica modificar o fator de potência da energia produzida, visando realizar o controle da tensão por meio do consumo de energia reativa;

 A coordenação com os dispositivos de regulação de tensão utilizados pela concessionária;

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 A existência de sistema de armazenamento para absorver a potência que causa o aumento da tensão acima da faixa de valores considerada adequada.

A visualização deste fenômeno se torna mais simples com a análise da Figura 3.1, em que no circuito de cima está representada a situação em que a potência gerada não supera a potência consumida e no circuito de baixo o oposto, ou seja, o caso em que a geração supera o consumo.

Fonte: SHAYANI, R. A. (2010). Método para Determinação do Limite de Penetração da Geração Distribuída Fotovoltaica em Redes Radiais de Distribuição. Tese de Doutorado em Engenharia Elétrica,

Publicação PPGENE.TD-051/10, Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 161p.

FIGURA 3.1 - VARIAÇÃO DE TENSÃO P ARA UM ALIMENTADOR P URAMENTE RESISTIVO PARA OS CASOS DE POTÊNCIA GERADA MENOR E MAIOR QUE A POTÊNCIA CONSUMIDA

Dessa forma, com o alimentador puramente resistivo, as tensões nas barras 1 e 2 estão em fase e a mudança ocorre em sua magnitude. Quando a barra 2 está absorvendo potência ativa, a sua tensão será menor que a tensão da barra 1, que é modelada como sendo a subestação. Já no caso em que a barra 2 injeta potência ativa no sistema, a sua tensão aumenta em módulo.

Considerando que o alimentador fosse puramente indutivo e a barra 2 continuasse consumindo ou gerando somente potência ativa, não seria observado o

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aumento da magnitude da tensão na barra 2 em nenhum caso. Este caso é representado na Figura 3.2.

Fonte: SHAYANI, R. A. (2010). Método para Determinação do Limite de Penetração da Geração Distribuída Fotovoltaica em Redes Radiais de Distribuição. Tese de Doutorado em Engenharia Elétrica,

Publicação PPGENE.TD-051/10, Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 161p.

FIGURA 3.2 - VARIAÇÃO DE TENSÃO P ARA UM ALIMENTADOR P URAMENTE INDUTIVO PARA OS CASOS DE POTÊNCIA GERADA MAIOR E MENOR QUE A POTÊNCIA CONSUMIDA

Baseando-se nesta análise, pode-se perceber que o controle que deverá ser feito à variável tensão nas barras implica o estabelecimento de limites de tensão dentro dos quais o sistema será passível de operação e fora dos quais a simulação deverá acusar a ocorrência. Então um dos fatores limitantes deste método é a tensão nas barras.

3.1.1.2. Corrente

O outro fator que limita a operação do sistema e, dessa forma, é responsável pela análise do trabalho, é a corrente nos ramos. Esta variável, por sua vez, deve ser limitada pelos valores de capacidade de condução de corrente de cada ramo do alimentador.

Atrelada a este limitador está a capacidade térmica dos transformadores, porém no que tange a este estudo, são considerados que os transformadores não possuem limitações técnicas.

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