Dimensionamento



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Com a reformulação do setor, novos agentes estão surgindo : Co-

Geradores, Produtores Independentes de Energia , Auto-Produtores,

além do aumento crescente que vem se verificando da geração

distribuída .

Surge, portanto, um novo desafio : como tratar estes novos agentes

quando do dimensionamento dos Esquemas Regionais de Alívio de

Carga .

O objetivo deste artigo será analisar em todos os detalhes esta

questão e identificar o aspectos a serem considerados quando de tal

dimensionamento . Será apresentado um caso teste envolvendo o

ERAC da região Sudeste / Centro-Oeste .

Será ainda mostrado o impacto produzido pela entrada em operação

dos novos geradores térmicos a gás, onde foi necessário obter uma

solução que viabilizasse o ingresso destas novas unidades geradoras,

sem comprometer a segurança do sistema .

2.0          CARACTERÍSTICAS     DO     SISTEMA     INTERLIGADO

NACIONAL

O     sistema     interligado     nacional     tem     características     peculiares

cuja

consideração é fundamental para viabilizar a entrada das novas

unidades térmicas .

Conforme se observa pelo diagrama , o sistema é constituído por

subsistemas interligados através de troncos de transmissão de longa

distância, por onde escoam montantes consideráveis de energia, em

função das necessidades de otimização da operação de reservatórios

situados em diferentes bacias hidrográficas .     Alguns reforços serão

implementados como o  circuito da interligação Norte-Sul, a

conclusão do  circuito de 765 kV entre Itaipu e o subsistema

Sudeste e a nova interligação Sudeste-Nordeste, resultando em maior

estabilidade para o sistema, porém sem alterar suas características

básicas.


FIGURA 1  SISTEMA INTERLIGADO BRASILEIRO  DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

3.0  AJUSTES ATUAIS DOS ESQUEMAS REGIONAIS DE

ALÍVIO DE CARGA

A Tabela 1 abaixo apresenta os ajustes atuais dos esquemas

regionais de alívio de carga implantados no sistema interligado

nacional . Em particular, no subsistema Sudeste / Centro-Oeste, o

ERAC está dimensionado para evitar o bloqueio por

subfreqüência da Usina

Termonuclear de Angra dos Reis, na situação extrema de ocorrência

de perda do sistema de transmissão associado à Usina de Itaipu ( elo

CC e circuitos de 765 kV ) .


TABELA 1 - ESQUEMAS REGIONAIS DE ALÍVIO DE CARGA DO SISTEMA INTERLIGADO NACIONAL

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4.0 – CRITÉRIOS PARA O DIMENSIONAMENTO DOS

ESQUEMAS REGIONAIS DE ALÍVIO DE CARGA

4.1 Freqüência mínima

A freqüência mínima a ser adotada é função das características de

equipamentos associados aos serviços auxiliares das usinas ( 55 Hz )

. O valor que vem sendo utilizado nos estudos é 56,0 Hz .

4.2 Sobrecarga máxima

Este parâmetro indica o máximo desbalanço geração x carga que

deverá ser controlado pelo ERAC, para garantir a recuperação da

freqüência. Este parâmetro deve ser determinado para cada

subsistema através da contingência ( simples ou múltipla ) que

acarrete o maior déficit de geração

4.3 Freqüência inicial para o corte de carga

Este é o valor até o qual o sistema tem condições de recuperar a

freqüência, sem corte de carga . A partir destes parâmetros pode-se

definir :

o  de estágios de corte de carga e o montante de carga

associado a cada estágio

a carga máxima a ser rejeitada

ilhamentos de usinas térmicas

Um aspecto fundamental para o sucesso do ERAC é o controle do

perfil de tensões do sistema que, se não adequadamente realizado,

irrá deteriorar o desempenho do esquema ou, até mesmo , levar a

resultados opostos aos esperados. Se, por exemplo, houver uma

elevação incontrolada das tensões, como resultado do corte de cargas

promovido pelo ERAC, pode-se ter um aumento da carga

remanescente, de tal modo que a atuação do ERAC acabará por

provocar uma redução ainda maior da freqüência. Para o controle

do perfil de tensões do sistema, deve-se considerar no

dimensionamento do ERAC a possibilidade de utilização dos

seguintes recursos :

desligamento automático de bancos de capacitores

desligamento de circuitos ( no caso de circuitos múltiplos )

sistemas especiais de proteção existentes
5.0  NOVOS AGENTES E FATORES DE PREOCUPAÇÃO

5.1 Novos geradores a gás

Em razão de aspectos tecnológicos de construção , os novos

geradores térmicos a gás sofrem sérias restrições quando operam em

regime de sobre e subfreqüência . As restrições quanto à operação

em subfreqüência ( desligamento instantâneo em 58,5 Hz ou 57,5

Hz, dependendo do fabricante ) , podem levar a um aumento da

sobrecarga imposta ao sistema e, conseqüentemente, à necessidade

de um aumento significativo nos montantes de corte de carga dos

ERAC e/ou de antecipação do início do corte de carga para níveis

mais elevados de freqüência ( 59,0 Hz, por exemplo ) . Além disto,

os problemas resultantes das sobretensões causadas pelo corte de

carga seriam agravados, exigindo medidas adicionais para o seu

controle .

5.2 Co-Geradores

Normalmente os co-geradores são representados equivalentados com

a carga local. Isto mascara o desempenho do sistema pois, muitos

possuem proteções de subfreqüência que provocam o seu

desligamento, aumentando a sobrecarga imposta ao sistema . Outro

problema diz respeito aos períodos de indisponibilidade de sua

geração. Neste caso, caso sua carga seja atendida pela

concessionária local, este valor de carga     “adicional” ( energia de

back-up ) deve ser considerado como carga desta concessionária

para efeito de dimensionamento do ERAC . Uma alternativa para

não considerá-la     seria impor que a mesma fosse desligada junto

com o  estágio do ERAC .

O ilhamento, caso seja feito, deve ser compatibilizado com o ERAC,

com atenção especial ao problema que lhe é associado do controle

do perfil de tensões na sua área de influência .

5.3 Geração Distribuída

Do mesmo modo que os co-geradores, a geração distribuída (

pequenos geradores a gás, PCH, geração eólica, etc. ) é normalmente

representada equivalentada com a carga local e não se tem pleno

conhecimento     de     seu     montante     ,     nem     de     sua     localização     .

Dependendo     de     seu     grau     de     penetração,     a     mesma     deve     ser

considerada no dimensionamento dos esquemas de alívio de carga .

Deve-se     ter     pleno     conhecimento     dos     seus     controles,     de     suas

proteções intrínsecas e de suas restrições quanto à operação em

regime de subfreqüência .

Estas     são     novas     informações     que     devem     ser     fornecidas     pelos

Agentes ao Operador Nacional do Sistema Elétrico para que este

órgão possa dimensionar adequadamente os esquemas regionais de

alívio de carga, de forma que os mesmos possam continuar a

cumprir o papel que os tornou um dos mais confiáveis Sistemas

Especiais de Proteção .

6.0  A EXPERIÊNCIA  VIVENCIADA

6.1     Requisitos mínimos de freqüência para novos geradores

O Programa Prioritário de Termoeletricidade - PPT do Ministério

das Minas e Energia, essencial e inadiável para afastar o país do

risco de racionamento no próximo triênio,     trouxe em seu bojo um

grande desafio para os técnicos do setor : o de compatibilizar as

características tecnológicas das novas unidades geradoras térmicas

com     as peculiaridades de nosso sistema elétrico . Em particular,

fez-se necessário discutir os requisitos mínimos a serem atendidos

pelas novas máquinas sob o aspecto de exposição a variações de

frequência , uma vez que os dados informados pelos fabricantes

eram incompatíveis com os critérios anteriormente definidos nos

Procedimentos de Rede do ONS .

6.2     As ações empreendidas pelo ONS

Diante     deste     quadro     o     Conselho     de     Administração     do     ONS

determinou que fossem     empenhados todos os esforços para a

adequação dos Procedimentos de Rede visando     encontrar uma

solução que viabilizasse o ingresso das novas unidades geradoras,

sem comprometer a segurança do sistema     , que é um de seus

compromissos primordiais . No sentido de encontrar este ponto de

equilíbrio, o ONS empreendeu uma série de ações coordenadas que

incluiram :

  Um levantamento estatistico completo, com base nos registros

de perturbações desde 1994, das grandes variações de freqüência

observadas no sistema ;

  Análise e estudo da experiência internacional sobre o assunto,

em particular em países que utilizam unidades térmicas com as

características semelhantes     às que serão implantadas no Brasil (

ciclo combinado gás  vapor ) ;

  Reuniões conjuntas com os principais fabricantes de unidades

geradoras     termoelétricas                                                                   (

Siemens/Westinghouse, ASEA/Brown Boveri, GE ) ;

  Após as reuiniões conjuntas, reuniões em separado com cada

um dos fabricantes para o esclarecimento das divergências e a

compreensão das características tecnológicas individuais;

  Reuniões com Produtores Independentes de Energia;

  Reuniões com Agentes concessionários de distribuição;



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