GERAÇÃO DISTRIBUÍDA COM SANEAMENTO AMBIENTAL ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

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SANEAMENTO AMBIENTAL

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Alternativa: criar mecanismo que motive os proprietários das fontes poluidoras (em propriedades rurais, agroindústria e esgotos domésticos) a gerar energia elétrica aproveitando o potencial energético contido nos dejetos que está sendo desperdiçado – Geração Distribuída.

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COMO SE DÁ O PROCESSO?

• Biogás produzido move motor a combustão;

• Motor aciona um gerador;

• Gerador acoplado ao eixo do motor gera energia elétrica;

• Energia elétrica é consumida localmente;

• Excedente de energia elétrica vendida à concessionária; e

 Dejetos de animais geram biogás na ausência do ar;

• Biofertilizante é utilizado localmente na propriedade.

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MODOS DE OPERAÇÃO DO GERADOR

• Em paralelo com o sistema da Copel, para venda dos excedentes: há restrições de toda natureza, a

começar pela segurança que resultam num

impedimento real.

• Isolado do sistema da Copel para auto-suprimento da energia: sem dificuldades, não há qualquer restrição. Há inúmeras instalações operando desta forma no país.

Este impedimento prático atual é que se pretende eliminar dentro da legalidade, com sustentabilidade financeira, sem subsídios e de forma definitiva.

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A REALIDADE BRASILEIRA:

• Para estes micro-geradores a biogás (25 a 100 kVA) os

requisitos legalmente exigidos (iguais para todos) na

prática inviabilizam tal operação em paralelo;

• Se hoje existe no Brasil algum gerador deste porte

operando em paralelo com a rede elétrica ele o faz ou com prejuízo financeiro ou de forma irregular;

• A complexidade do setor elétrico brasileiro é grande:

torna-se complicado e caro para que um gerador possa operar em paralelo com a rede elétrica;

• Este impedimento prático atual é que se começa a

eliminar dentro da legalidade, com sustentabilidade financeira, sem subsídios e de forma definitiva.

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DESAFIOS:

• Eliminar riscos de avaria dos equipamentos dos proprietários rurais;

• Não alteração das características e ajustes do sistema de distribuição da Copel;

• Sistema de proteção do gerador adequado para “enxergar” também condições anormais (faltas) de operação da rede de distribuição;

• Permitir conectar os micro-geradores em qualquer ponto da rede de distribuição sem provocar violação dos requisitos de segurança da Copel;

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DESAFIOS:

• Simplificação dos requisitos de conexão desses micro-geradores à rede; e

• Preço justo para compra da energia elétrica excedente. • Simplificação dos requisitos para comercialização da

energia excedente.

• Maior redução possível dos investimentos para permitir viabilidade econômica e auto-sustentabilidade do programa de geração distribuída;

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O PROJETO PILOTO: 6 instalações na região

Oeste do Estado do Paraná

Granja Colombari

Star Milk

Sanepar

Cooperativa Lar Aves

Cooperativa Lar Leitões

Cooperativa Lar Vegetais

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AQUI SERÃO ABORDADOS APENAS OS ASPECTOS ELÉTRICOS

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PREMISSAS BÁSICAS:

• Geradores não podem, NUNCA, injetar tensão em rede de distribuição da Copel que esteja desligada;

• Se uma rede de distribuição é automaticamente desligada o GD a ela conectado tem que ser desconectado ANTES que tal rede seja religada;

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ETAPA 1: os sistemas elétricos e os micro-geradores são estudados com grande detalhamento e sofisticação técnica para avaliação completa do desempenho frente às mais diversas condições de operação da rede. Sistemas de proteção são também modelados; ETAPA 2: definidos os requisitos elétricos,

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ETAPA 3: aquisição do sistema de comando, proteção, supervisão, etc;

ETAPA 4: ensaios de laboratório do sistema adquirido;

ETAPA 5: elaboração e aprovação do projeto; ETAPA 5: instalação e comissionamento;

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ETAPA 6: ensaios de campo;

ETAPA 7: operação em caráter experimental; e ETAPA 8: operação comercial.

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O SISTEMA DE PROTEÇÃO:

• Não existe uma única solução, há várias soluções possíveis. A alternativa adotada é a mais econômica que atende todos os requisitos e premissas estabelecidos;

• O requisito de detectar condições de defeito na rede externa à instalação do cliente é muito severa e, portanto, NÃO SE CONSEGUE SELETIVIDADE DE ATUAÇÃO DA PROTEÇÃO;

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UNIDADE PRODUTORA DE LEITÕES Z1 = 0,2335 + j0,2170pu Z0 = 0,3085 + j0,8785pu Z1 = 0,1401 + j0,1302pu Z0 = 0,1851 + j0,4935pu Z1 = 0,1541 + j0,1432pu Z0 = 0,2036 + j0,5429pu Z1 = 0,1681 + j0,1562pu Z0 = 0,2221 + j0,5922pu Z1 = 0,7243 + j0,6722pu Z0 = 0,9557 + j2,5494pu PI/Cerme Cerme Ramal B.Esperança Z1 = 3,3550 + j1,1075pu Z0 = 3,7275 + j4,1350pu

UNIDADE INDUSTRIAL VEGETAIS

0,38kV 0,22kV 34,5kV 34,5kV STA Inês j9,72pu Z0 = 0,1260 + j0,4518pu Z1 = 0,0992 + j0,1328pu Z0 = 0,1485 + j0,5324pu Z1 = 0,4270 + j0,5714pu Z0 = 0,6390 + j2,2910pu j9,76pu 500kVA 500kVA Z1 = 0,0842 + j0,1127pu 4x100kVA 1x50kVA Itaipulândia/PI ITAIP 300kVA j14,50pu Y Y YY YY Y Y YY YY Y Y YY YY DIAGRAMA DA REDE DE SUPRIMENTO À UPL E UIV

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O SISTEMA DE PROTEÇÃO (cont.):

• Admitiu-se que há coordenação deste sistema quando os resultados das simulações e dos ensaios de laboratorio mostrarem que o gerador é desligado pelo menos 0,3s antes de haver religamento do circuito desligado;

• A redundância de atuação da proteção é necessária: admitiu-se que há necessidade de redundância de atuação de pelo menos 3 proteções para cada evento nos estudos e nos ensaios de laboratório.

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UNIDADE PRODUTORA DE LEITÕES Z1 = 0,2335 + j0,2170pu Z0 = 0,3085 + j0,8785pu Z1 = 0,1401 + j0,1302pu Z0 = 0,1851 + j0,4935pu Z1 = 0,1541 + j0,1432pu Z0 = 0,2036 + j0,5429pu Z1 = 0,1681 + j0,1562pu Z0 = 0,2221 + j0,5922pu Z1 = 0,7243 + j0,6722pu Z0 = 0,9557 + j2,5494pu PI/Cerme Cerme Ramal B.Esperança Z1 = 3,3550 + j1,1075pu Z0 = 3,7275 + j4,1350pu

UNIDADE INDUSTRIAL VEGETAIS

0,38kV 0,22kV 34,5kV 34,5kV STA Inês j9,72pu Z0 = 0,1260 + j0,4518pu Z1 = 0,0992 + j0,1328pu Z0 = 0,1485 + j0,5324pu Z1 = 0,4270 + j0,5714pu Z0 = 0,6390 + j2,2910pu j9,76pu 500kVA 500kVA Z1 = 0,0842 + j0,1127pu 4x100kVA 1x50kVA Itaipulândia/PI ITAIP 300kVA j14,50pu Y Y YY YY Y Y YY YY Y Y YY YY DIAGRAMA DA REDE DE SUPRIMENTO À UPL E UIV

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CASO

ATUAÇÃO OU NÃO DAS PROTEÇÕES DO GERADOR PARA OS GERADORES DE 100kVA NA SIMULAÇÃO

59 27 df/dt _sobre81 81 sub 78 s.v. Ifase ₍₁₎ Ides/I2 ₍₂₎ _atuaçõesTotal de

D A D A D A D A D A D A D A D A D A 1-Falta fase-terra em

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Medianeira 2-Falta fase-fase-terra em Medianeira N N S S S S N N S S S N S N N N 5 3 3-Falta trifásica-terra em Medianeira N N S S S S N N S S N N N N N N 3 3 4-Abertura de duas fases em Medianeira - N - S - S - N - S - S - S - N - 5 5-Abertura de uma fase

em Medianeira - N - S - S - N - N - N - N - N - 2 6-Falta fase-terra em Itaipulândia S N S S N S N N N S S N S N N N 4 3 7-Falta fase-fase-terra em Itaipulândia S N S S S S N N S S N N S N N N 5 3 8-Falta trifásica-terra em Itaipulândia N N S S S S N N S S N N N N N N 3 3 9-Abertura de uma fase

em Itaipulândia - N - S - N - N - N - N - N - N - 1 10-Abertura de duas fases em Itaipuândia - N - S - S - N - S - S - S - N - 5 11-Falta fase-terra em al. Adjacente N - S - S - S - S - S - S - N - 6 - 12-Falta fase-fase-terra em al. adjac. N - S - S - N - S - S - S - N - 5 - 13-Falta trif-terra em al. Adjacente N - S - S - N - S - N - N - N - 3 - 14- Ab religador, sem falta, em Missal - N - S - S - N - S - S - N N - 4 - 15- Falta Fase-Terra Med, Rf=100ohms N N N S N S N N N S N S N N N N 0 4 16-Carga 942 kVA, ab do rel Med - N - S - S - N - S - S - N - N - 4 16a- Ger 50% da carga

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Caso 1 87 103 92 65 Caso 2 91 94 84 89 Caso 3 88 94 85 94 Caso 4 82 87 85 90 Caso 5 90 90 96 96 Caso 6 93 80 91 112 Caso 7 87 87 88 75 Caso 7A 85 85 88 64 Caso 8 89 89 85 81 Caso 8A 102 82 84 69 Caso 9 106 106 89 100 Caso 10 107 81 94 75 Caso 11 100 81 87 98 Caso 12 95 76 96 84 Caso 13 88 96 94 73 Caso 14 102 100 95 73 Caso 15 144 107 113 54 Caso 16 185 175 66 76

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CONCLUSÃO:

Fica confirmada a necessidade das seguintes proteções:

•Sobrecorrente; •Subtensão; •Sobretensão; •Subfreqüência; •Sobrefreqüência; •Desbalanço de corrente; •Salto de vetor;

•Taxa de variação de freqüência; e •Reversão de potência ativa

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RECOMENDAÇÕES PRELIMINARES:

• Instalar nos religadores esquema para evitar religamento

em condição de linha viva (NA CONDIÇÃO ANTERIOR);

• Pesquisar formas alternativas de baixo custo para

desligamento de contactores/disjuntores dos geradores sempre que necessário;

 Bloquear o religamento automático para o caso de linha

viva sempre que a jusante de qualquer religador o total de GD for superior a 50% da correspondente carga; ou

• Revisar dos procedimentos de intervenção do pessoal da

Copel e de terceiros na rede de distribuição.

• Analisar outras formas alternativas de baixo custo para

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SITUAÇÃO PRESENTE:

• Uma instalação em operação comercial;

• Três instalações em operação experimental;

• Uma instalação em construção; e

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PRÓXIMAS ETAPAS:

• Definição de requisitos para certificação de agentes prestadores do

serviço de habilitação de geradores para conexão ao sistema da Copel;

• Elaboração de um “Guia de Conexão de Geradores Distribuídos ao

Sistema da Copel”;

• Elaboração de normas internas à Copel para acomodação de um

futuro Programa de GD permenente;

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INFORMAÇÕES ADICIONAIS:

Francisco J. A. de Oliveira – COPEL – chico@copel.com

Leo Mikami – ITAI / POWER SOLUTION – leo.mikami@gmail.com