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1. ASPECTOS ELÉTRICOS DA GERAÇÃO DISTRIBUÍDA Objetivo geral: criar mecanismo que motive os proprietários das fontes poluidoras (em propriedades rurais,

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2 ASPECTOS ELÉTRICOS DA GERAÇÃO DISTRIBUÍDA

3 Objetivo geral: 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. GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS Objetivo específico: eliminar as barreiras de natureza elétrica que existem e impedem que este objetivo geral seja atingido

4 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. Gerador opera em paralelo com a rede elétrica da concessionária; GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

5 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 em 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. GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

6 Este impedimento prático atual é que se pretende eliminar: Dentro da legalidade; Com sustentabilidade financeira; Sem subsídios; e De forma definitiva. GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

7 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; GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

8 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; GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

9 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; GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

10 AQUI SERÃO ABORDADOS APENAS OS ASPECTOS ELÉTRICOS GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

11 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; GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

12 ETAPA 1: o 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; GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

13 o 81u kW Y Y Rede Copel Consumidor Cargas Transf. Copel 34,5/0,22kV KG KC 78TX 78 Disj. Termomagnético Contactor c/bob. comando e contatos de status 0,22kV Abertura e fechamento Status contactor relés externos Relés do gerador o 81u Relés da rede CONTROLADOR DIGITAL ESQUEMA DE PROTEÇÃO Y

14 CASO ATUAÇÃO OU NÃO DAS PROTEÇÕES DO GERADOR PARA OS GERADORES DE 100kVA NA SIMULAÇÃO 5927df/dt 81 sobre 81 sub78 s.v. Ifase (1) Ides/I 2 (2) Total de atuaçõe s DADADADAD AD ADADADA 1-Falta fase-terra em Medianeira NNSSNSNNSSSNSNNN43 2-Falta fase-fase- terra em Medianeira NNSSSSNNSSSNSNNN53 3-Falta trifásica- terra em Medianeira NNSSSSNNSSNNNNNN33 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 SNSSNSNNNSSNSNNN43 7-Falta fase-fase- terra em Itaipulândia SNSSSSNNSSNNSNNN53 8-Falta trifásica- terra em Itaipulândia NNSSSSNNSSNNNNNN33 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 Falta fase-fase- terra em al. adjac. N-S-S-N-S-S-S-N Falta trif-terra em al. Adjacente N-S-S-N-S-N-N-N Ab religador, sem falta, em Missal -N-S-S-N-S-S-NN Falta Fase-Terra Med, Rf=100ohms NNNSNSNNNSNSNNNN04 16-Carga 942 kVA, ab do rel Med -N-S-S-N-S-S-N-N-4 16a- Ger 50% da carga ab Med -N-S-S-N-S-S-N-N-4 RESULTADOS DE ESTUDOS

15 ETAPA 2: definidos os requisitos elétricos, especificações e requisitos de projeto ETAPA 2: definidos os requisitos elétricos, especificações e requisitos de projetos; GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS ETAPA 3: aquisição do sistema de comando, proteção, supervisão, etc;

16 ETAPA 4: ensaios de laboratório do sistema adquirido; GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

17 RESULTADOS DE ENSAIOS DE LABORATÓRIO CASOSIMULAÇÃO 1 (msegundos) SIMULAÇÃO 2 (msegundos) SIMULAÇÃO 3 (msegundos) SIMULAÇÃO 4 (msegundos) Caso Caso Caso Caso Caso Caso Caso Caso 7A Caso Caso 8A Caso Caso Caso Caso Caso Caso Caso Caso

18 ETAPA 5: elaboração e aprovação do projeto; ETAPA 6: instalação e comissionamento; GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

19 ETAPA 6: ensaios de campo; GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS 3.1 RESULTADO DO ENSAIO 1 1- SISTEMA: Colocar o grupo gerador em paralelo com a rede de distribuição da COPEL. 1.1 AÇÃO: Desligar a rede. Através da abertura manual do religador de trecho RA São Vicente, deve ser realizada uma abertura trifásica, o religador deverá estar com o religamento bloqueado. 1.2 Resultado esperado: Deve ocorrer a atuação das proteções no disjuntor do gerador, provocando sua saída de operação. Ocorreu a abertura do contactor KG_52a por atuação do rele salto de vetor, com tempo de atuação de 76 mseg. Para melhor visualização foi dado um zoom no oscilograma acima. Veja a figura abaixo.

20 ETAPA 7: operação em caráter experimental; e GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

21 ETAPA 8: operação comercial. GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

22 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; GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

23 o 81u kW Y Y Rede Copel Consumidor Cargas Transf. Copel 34,5/0,22kV KG KC 78TX 78 Disj. Termomagnético Contactor c/bob. comando e contatos de status 0,22kV Abertura e fechamento Status contactor relés externos Relés do gerador o 81u Relés da rede CONTROLADOR DIGITAL ESQUEMA DE PROTEÇÃO Y

24 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. GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

25 CASO ATUAÇÃO OU NÃO DAS PROTEÇÕES DO GERADOR PARA OS GERADORES DE 100kVA NA SIMULAÇÃO 5927df/dt 81 sobre 81 sub78 s.v. Ifase (1) Ides/I 2 (2) Total de atuaçõe s DADADADAD AD ADADADA 1-Falta fase-terra em Medianeira NNSSNSNNSSSNSNNN43 2-Falta fase-fase- terra em Medianeira NNSSSSNNSSSNSNNN53 3-Falta trifásica- terra em Medianeira NNSSSSNNSSNNNNNN33 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 SNSSNSNNNSSNSNNN43 7-Falta fase-fase- terra em Itaipulândia SNSSSSNNSSNNSNNN53 8-Falta trifásica- terra em Itaipulândia NNSSSSNNSSNNNNNN33 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 Falta fase-fase- terra em al. adjac. N-S-S-N-S-S-S-N Falta trif-terra em al. Adjacente N-S-S-N-S-N-N-N Ab religador, sem falta, em Missal -N-S-S-N-S-S-NN Falta Fase-Terra Med, Rf=100ohms NNNSNSNNNSNSNNNN04 16-Carga 942 kVA, ab do rel Med -N-S-S-N-S-S-N-N-4 16a- Ger 50% da carga ab Med -N-S-S-N-S-S-N-N-4 RESULTADOS DE ESTUDOS

26 CONCLUSÃO: 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 GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

27 RECOMENDAÇÕES PRELIMINARES: Caso a condição anterior seja superada, instalar nos religadores esquema para evitar religamento em condição de linha viva; Pesquisar formas alternativas de baixo custo para forçar o desligamento de contactores/disjuntores dos geradores sempre que se mostrar necessário; Em princípio, não permitir que a GD seja superior a 50% da carga mínima a jusante do respectivo religador; Revisar dos procedimentos de intervenção do pessoal da Copel e de terceiros na rede de distribuição. Analisar outras formas alternativas de baixo custo para envio de sinal via PLC ( power line carrier communication ); GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

28 SITUAÇÃO PRESENTE: Uma instalação em operação comercial; Uma instalação em operação comercial; Três instalações em operação experimental; Três instalações em operação experimental; Uma instalação em construção; e Uma instalação em construção; e Uma instalação em projeto. Uma instalação em projeto. GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

29 Previsão de conclusão do projeto piloto no final de contratos assinados pela primeira vez no Brasil com micro- usinas em 03/02/2009 dentro do atual modelo do setor elétrico: TOTAL: 524 kW Equivalente ao suprimento a cerca de 130 residências CLIENTE CAPACIDADE INSTALADA DATA DE ENTRADA EM OPERAÇÃO Colombari32 kW10/03/2009 Coop. Lar - Aves160 kW14/08/2009 Coop. Lar - Leitões240 kW02/07/2009 Coop. Lar - Vegetais40 kW01/12/2009 (*) Sanepar20 kW15/09/2009 (*) StarMilk32 kW27/07/2009 GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

30 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; Relatório de fechamento do Programa Piloto. GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS

31 31 OBRIGADO GD – ESTUDOS E REQUISITOS ELÉTRICOS


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