Aspecto do Aumento da Tensão nos Alimentadores de Distribuição Causado por Painéis Fotovoltaicos
Impacts of Increasing Photovoltaic Penetration on
Distribution Grid – Voltage Rise Case Study [1]
O artigo trata sobre os impactos da inserção de Painéis Fotovoltaicos (PV) nas Redes de Distribuição. Quando a geração do PV é maior que as cargas conectadas, a voltagem ao longo da linha de distribuição aumenta. A Figura 1 mostra o aumento da tensão ao longo de uma linha de distribuição. É possível perceber que este aumento ocorre e é superior ao limite permitido pela ANSI C 84.1 [2].
Os problemas acontecem quando a produção do PV é maior que a carga instantânea em uma linha de distribuição. Como a energia do PV excede a carga, a tensão no Point of Common Coupling (PPC) entre o inversor e a rede irá subir. Consequentemente, a queda de tensão ao longo da linha será reduzida e isso resultará em reversão no fluxo de potência (da carga para a rede de distribuição). Esta condição pode causar vários problemas como a danificação de transformadores, alterações no fator de potência, dentre outros impactos.
Para solucionar o problema de sobre-tensão causado pela inserção de PVs, os autores projetaram uma estratégia de controle baseada em sequência positiva, negativa e zero com compensador de potência reativa. A seleção da sequência positiva de tensão mantém a tensão de fase dentro dos limites desejados e o compensador de potência reativa elimina a oscilação da tensão no PCC. O método proposto gera um estabilização rápida (<100ms) da tensão do PCC após eventos dinâmicos como por exemplo faltas, interrupção de linha e outros. Os controladores são designados para injetar corrente de sequência positiva, negativa ou zero, durante condições de desbalanceamento do sistema.
O sistema foi testado em simulações Real-Time para verificar a efetividade da estratégia de controle proposta. Foi analisado o aumento de tensão devido a desconexão de cargas, como mostra a Figura 2. O primeiro quadro mostra como convencionalmente ocorre e o segundo quadro mostra como ocorre no sistema proposto.
No momento 1 segundo, é feita a desconexão das cargas. Em operações normais, a tensão deveria estar em 1.1 pu, o que acontece com os dois sistemas. Após a desconexão da carga, o controlador convencional apresenta um aumento maior que o limite desejado, ao mesmo tempo que o controlador proposto consegue estabilizar a tensão dentro do limite desejado.
Figura 1
Os problemas acontecem quando a produção do PV é maior que a carga instantânea em uma linha de distribuição. Como a energia do PV excede a carga, a tensão no Point of Common Coupling (PPC) entre o inversor e a rede irá subir. Consequentemente, a queda de tensão ao longo da linha será reduzida e isso resultará em reversão no fluxo de potência (da carga para a rede de distribuição). Esta condição pode causar vários problemas como a danificação de transformadores, alterações no fator de potência, dentre outros impactos.
Voltage control of PV inverter connected to unbalanced distribution system [3]
O sistema foi testado em simulações Real-Time para verificar a efetividade da estratégia de controle proposta. Foi analisado o aumento de tensão devido a desconexão de cargas, como mostra a Figura 2. O primeiro quadro mostra como convencionalmente ocorre e o segundo quadro mostra como ocorre no sistema proposto.
Figura 2
Referências
[1] A. Patil, R. Girgaonkar and S. K. Musunuri, "Impacts of increasing photovoltaic penetration on distribution grid — Voltage rise case study," 2014 International Conference on Advances in Green Energy (ICAGE), Thiruvananthapuram, 2014, pp. 100-105.
[2] Power Quality in Electrical Systems. ANSI C84.1. Disponível em: http://www.powerqualityworld.com/2011/04/ansi-c84-1-voltage-ratings-60-hertz.html. [Acesso em 28-03-2020].
[3] P. Mishra, A. K. Pradhan and P. Bajpai, "Voltage control of PV inverter connected to unbalanced distribution system," in IET Renewable Power Generation, vol. 13, no. 9, pp. 1587-1594, 8 7 2019.
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