KAPITTEL 6 GOD OF WAR
6.5 SENTRALE TEMA I NARRATIVET:
As tabelas 6.12 apresenta os casos escolhidos para serem apresentados nesta tese, por constituir-se em casos representativos de desempenho da intera¸c˜ao do WECS com o sistema para as diversas condi¸c˜oes operativas estabelecidas.
Tabela 6.12: Estudos computacionais
Caso Objetivos Caracter´ısticas
Rede el´etrica com caracter´ısticas ideais
Realizar investiga¸c˜oes computacionais objetivando Sistema El´etrico: ajustar o modelo implementado. Neste caso ´e utilizado Caracter´ısticas Ideais
um sinal de vento sem qualquer turbulˆencia, Scc= 10 MVA
Caso A ou seja, formado somente pelas componentes base Vento:
e ru´ıdo. Este ´e considerado como sendo o caso base. Vbase= 8 [m/s]
A potˆencia de curto-circuito do equivalente do Vrampa= 0 [m/s]
sistema el´etrico ´e mantida constante. Vrajada= 0 [m/s]
Realizar investiga¸c˜oes computacionais considerando Sistema El´etrico:
um sinal de vento apresentando turbulˆencias, Caracter´ısticas Ideais
objetivando avaliar o impacto destas no desempenho Scc= 10 MVA
Caso B do WECS. Para tal finalidade s˜ao impostas duas Vento:
rajadas consecutivas, de maneira a solicitar a atua¸c˜ao Vbase= 8 [m/s]
dos controles do sistema sob essa condi¸c˜ao operativa. Vrampa= 0 [m/s]
A potˆencia de curto-circuito do equivalente do Vrajada= 3 [m/s]
sistema el´etrico ´e mantida constante.
Realizar investiga¸c˜oes computacionais utilizando um Sistema El´etrico: sinal de vento formado pelas componentes base e ru´ıdo Caracter´ısticas Ideais
e ainda, considerando-se o efeito do sombreamento Scc= 10 MVA
Caso C da torre. Vento
A potˆencia de curto-circuito do equivalente do sistema Vbase= 8 [m/s]
el´etrico ´e mantida constante. Vrampa= 0 [m/s]
Vrajada= 0 [m/s]
Sombreamento presente
Rede el´etrica com qualidade comprometida
Neste e nos casos seguintes, utiliza-se um sinal de Sistema El´etrico:
vento com caracter´ısticas iguais ao caso B e uma Desequil´ıbrio de
rede el´etrica apresentando algum tipo de dist´urbio, Tens˜ao = 5%
Caso D portanto, com padr˜ao de qualidade comprometido. Scc= 10 MVA
O objetivo deste caso ´e avaliar o desempenho do Vento:
WECS perante uma condi¸c˜ao de desequil´ıbrio nas Vbase= 8 [m/s]
tens˜oes da rede el´etrica. Vrampa= 0 [m/s]
Vrajada= 3 [m/s]
Sistema El´etrico: Distor¸c˜ao Harmˆonica
O objetivo deste caso ´e avaliar o desempenho do Total de Tens˜ao
WECS perante uma rede el´etrica apresentando DHTV = 10%
uma distor¸c˜ao da forma de onda da tens˜ao, para Scc= 10 MVA
Caso E um valor de distor¸c˜ao comumente encontrado nas Vento:
redes el´etricas. O sinal de vento utilizado ´e o mesmo Vbase= 8 [m/s]
dos casos B, ou seja, apresentando turbulˆencias. Vrampa= 0 [m/s]
Vrajada= 3 [m/s]
Sistema El´etrico: Afundamento Monof´asico
Este caso destina-se a avaliar o desempenho do de Tens˜ao para 60%
WECS perante uma rede el´etrica apresentando da Tens˜ao Nominal
uma VTCD (varia¸c˜ao de tens˜ao de curta dura¸c˜ao) com dura¸c˜ao de 200ms
Caso F na fase A. O sinal de vento utilizado apresenta Scc= 10 MVA
as mesmas turbulˆencias do caso anterior Vento:
anterior. Vbase= 8 [m/s]
Vrampa= 0 [m/s]
Ainda com rela¸c˜ao aos casos a serem apresentados, salienta-se que as perturba¸c˜oes impostas `a rede el´etrica nos casos D, E e F, objetivaram a simula¸c˜ao de situa¸c˜oes bastante cr´ıticas, mas que podem de fato ocorrer em pontos fracos das redes de conex˜ao. Em particular, com respeito `a severidade do afundamento monof´asico de tens˜ao imposto do caso F, tomou-se como parˆametro o resultado de levantamentos estat´ısticos, que apontam para o fato de que mais de 90% dos casos deste tipo de perturba¸c˜ao nas redes el´etricas apresentam valores inferiores ao adotado nesta tese. De outro lado, o tempo de 200 ms est´a associado aos tempos necess´arios para a atua¸c˜ao das prote¸c˜oes.
feitas esses esclarecimentos, a seguir s˜ao tecidas algumas considera¸c˜oes a respeito dos trabalhos de simula¸c˜ao, aplic´aveis a todos os casos previstos.
A componente aleat´oria do vento (ru´ıdo) est´a presente em todos os casos estudados, motivo pelo qual n˜ao se encontra explicitado na tabela. Adicionalmente `as turbulˆencias normalmente encontradas no vento, tais como as rajadas, o Caso C, inclui o efeito de sombreamento da torre.
O barramento ao qual o gerador e´olico ´e conectado ´e assumido como apresentando caracter´ısticas de uma rede “fraca” possuindo um n´ıvel de curto-circuito igual a 10 MVA. A ado¸c˜ao desse valor de potˆencia de curto-circuito objetiva atender recomen- da¸c˜oes internacionais quanto `a profundidade dos estudos que devem ser realizados, quando da conex˜ao de sistemas e´olicos `a rede el´etrica, em fun¸c˜ao da penetra¸c˜ao do WECS, que no presente caso ´e de 6%. Entende-se por penetra¸c˜ao, o percentual da gera¸c˜ao e´olica, comparativamente ao n´ıvel de curto circuito estabelecido.
Finalmente, vale ressaltar que o conjunto dos casos selecionados contemplam o funcionamento do sistema sob condi¸c˜oes o mais pr´oximo poss´ıvel de situa¸c˜oes reais para o vento e para a rede el´etrica de conex˜ao.
• Pontos de monitoramento
A figura 6.1 mostra o arranjo completo constitu´ıdo pelo sistema e´olico e o equiva- lente da rede el´etrica sob estudo. Nesta figura est˜ao indicados os pontos f´ısicos para os quais foram extra´ıdas as informa¸c˜oes utilizadas para as an´alises correspondentes. Ressalta-se, que as grandezas associadas ao ponto 3 s˜ao obtidas depois do filtro LC do conversor de freq¨uˆencia.
Gerador síncrono Conversor de freqüência Equivalente da Rede Elétrica
Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3
Acionamento primário
Ponto 4
Transformador Vento
Figura 6.1: Arranjo utilizado nos trabalhos de simula¸c˜ao e pontos monitorados. • Grandezas monitoradas
As grandezas utilizadas para avaliar o desempenho do sistema e´olico/concession´aria, para cada um dos pontos identificados na figura anterior, encontram-se descritas na tabela 6.13. Ressalta-se que os valores eficazes apresentados nesta tese, para as cor- rentes e tens˜oes, referem-se aos valores verdadeiros das grandezas ou “true rms”.
Tabela 6.13: Pontos de monitoramento e grandezas monitoradas
00000Ponto00000 0000000Grandezas Analisadas0000000
• Vento
Ponto 1 • Velocidade rotacional
• Coeficiente de potˆencia • Potˆencia aerodinˆamica
Ponto 2 • Correntes CA • Tens˜oes CA • Tens˜oes CA Ponto 3 • Correntes CA • Tens˜ao no elo CC • Tens˜oes CA Ponto 4 • Correntes CA
• Potˆencias ativa e reativa
Tendo em mente que o estudo realizado aborda um sistema trif´asico, as tens˜oes apresentadas ao longo deste documento s˜ao aquelas medidas entre fases e as correntes correspondentes de linha. Para as situa¸c˜oes em que o sistema se apresente equilibrado, via de regra, o valor de tens˜ao que venha a ser apresentada refere-se ao valor entre as fases A e B, e a corrente ao valor na linha A. Todavia, para situa¸c˜oes de desequi- l´ıbrio do sistema, s˜ao explicitados os valores das trˆes tens˜oes de linha bem como as suas correspondentes correntes. Os casos que n˜ao se enquadram nessas situa¸c˜oes s˜ao devidamente esclarecidos ao longo do texto.