Análise do desequilíbrio de tensão e de metodologia para identificação de responsabilidade em sistema elétrico com geração fotovoltaica assimétrica

Introdução

O desequilíbrio de tensão é um distúrbio comum da qualidade da energia elétrica em sistemas de distribuição, geralmente causado pela conexão desbalanceada de cargas monofásicas e, nas redes atuais, também pela inserção assimétrica da geração distribuída (GD), principalmente de origem fotovoltaica. Com o crescimento da GD, muitas vezes conectada de forma monofásica ou bifásica, esse problema se intensifica e dificulta a identificação dos responsáveis pelo desequilíbrio. Nesse contexto, métodos baseados na decomposição de correntes em diferentes parcelas tornam-se importantes para analisar a contribuição de cada agente, visando identificar uma metodologia que permita estabelecer de forma justa a atribuição de responsabilidades.

Objetivo

O objetivo geral deste trabalho é analisar o desequilíbrio de tensão em barramentos de sistemas elétricos que operam com a presença da GD conectada em configuração bifásica. Além disso, busca-se aplicar e avaliar a eficácia de um método específico para a atribuição de responsabilidades pelo desequilíbrio observado.

Método

O projeto foi desenvolvido por meio de simulações no software MATLAB/Simulink, utilizando o sistema de 14 barras do CIGRÉ. O fator de desequilíbrio (FD%) foi calculado conforme os critérios estabelecidos pelo Módulo 8 do PRODIST. Após uma revisão bibliográfica, realizou-se a implementação computacional da GD e a definição de três casos de estudo com quatro cenários de análise. No Caso 1, o desequilíbrio foi introduzido apenas pela GD (sistema base), enquanto que nos Casos 2.1 e 2.2, pela sub-rede desbalanceada, com concentração nas fases A e C, respectivamente. E contemplando o Caso 3, o desequilíbrio foi aplicado nas cargas do Tipo 2 (industrial/comercial). A análise de atribuição de responsabilidades foi realizada nos pontos das cargas Tipo 1 (residencial) + GD, Tipo 1 e MIT + Tipo 2, analisando os percentuais esperados com os resultados obtidos pelo método conhecido como Correntes Conforme e Não-conforme.

Resultados e discussão

Os resultados obtidos nos três diferentes casos evidenciaram que a atribuição de responsabilidades pelo desequilíbrio de tensão apresentou comportamentos distintos conforme a origem e a localização da assimetria no sistema. No Caso 1, em que o desequilíbrio foi provocado pela geração distribuída, o método apresentou resultados próximos aos esperados nos pontos de cargas Tipo 1 + GD e Tipo 1, enquanto foram observadas divergências no ponto MIT + Tipo 2. Nos casos 2.1 e 2.2, nos quais o desequilíbrio foi introduzido principalmente pela sub-rede, respectivamente nas fases A e C, verificou-se que a mudança da fase afetada influenciou os percentuais calculados, destacando a sensibilidade do método às condições de assimetria. No Caso 3, com desequilíbrio sobretudo nas cargas Tipo 2, o método indicou corretamente a predominância da responsabilidade do consumidor no ponto correspondente, embora com diferença na quantificação. Esses achados estão de acordo com limitações identificadas por estudos anteriores, especialmente na presença de cargas motrizes.

Conclusão

Os resultados demonstraram que o método das Correntes Conforme e Não-conforme apresentou resultados coerentes em determinados pontos, porém ocorreram divergências significativas em outros cenários. Em alguns casos, a responsabilidade calculada não correspondeu à origem esperada do desequilíbrio. Assim, verificou-se que o método possui limitações e que seu desempenho pode variar conforme as características e condições do sistema elétrico analisado.

Palavras-chave

• Desequilíbrio de tensão
• Geração distribuída
• Qualidade da energia elétrica
• Atribuição de responsabilidades