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Distribuição de Energia II 5º ano da LEEC - ramo de Energia (FEUP) Gestão de Energia Reactiva nas redes de Distribuição Optimização do dimensionamento.

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1 Distribuição de Energia II 5º ano da LEEC - ramo de Energia (FEUP) Gestão de Energia Reactiva nas redes de Distribuição Optimização do dimensionamento e localização de baterias de condensadores Cláudio Monteiro

2 Gestão de Energia Reactiva Influência do trânsito de reactiva nas perdas e na queda de tensão O trânsito de reactiva implica um acréscimo no módulo da corrente provocando perdas de activa proporcionalmente à resistência As cargas reactivas implicam quedas de tensão nas linhas, especialmente devido às reactâncias das linhas. Componente real da queda de tensão na linha (a mais significativa) depende da componente reactiva e da rectancia Perdas na linha, depende da componente activa e reactiva da carga, mas não depende directamente da reactância.

3 Gestão de Energia Reactiva Aspectos relacionados com o trânsito de reactiva O consumo de reactiva está em cargas indutivas (motores assíncronos) e em linhas aéreas. A produção de reactiva está nos geradores síncronos, em baterias de condensadores e em cabos de distribuição Optimizar o trânsito de reactiva permite optimizar as perdas e optimizar o nível de tensão mas... regular a tensão nos barramentos poderá forçar trânsitos de reactiva no sentido inverso ao trânsito de activa e aumentar as perdas

4 Gestão de Energia Reactiva Recomendações quanto ao trânsito de reactiva Deverá produzir-se a reactiva o mais próximo possível dos consumos de reactiva. A produção de reactiva não deve ser superior ao consumo, pelo que deve ter-se em conta o diagrama de consumo de reactiva, de forma a manter um factor de potência aceitável para todo o diagrama Para evitar quedas de tensão e perdas deve evitar-se o transito de reactiva através dos transformadores (mas ter em conta a variação do preço das baterias com o nível de tensão) Para cargas modelizadas como potência, tensões mais elevadas implicam menores correntes e menores perdas, mas na realidade tensões mais elevadas implicam geralmente cargas activas e reactivas mais elevadas (cuidado com a modelização de cargas num trânsito de potências)

5 Gestão de Energia Reactiva Vantagens das baterias de condensadores Permitem gerar a energia reactiva próxima dos consumos evitando trânsitos e perdas Aliviam as capacidades de transporte das linhas e capacidade de geração dos geradores Permitem controlar o nível de tensão nos barramentos.

6 Gestão de Energia Reactiva Correcção do factor de potência carga P P Q 2 =Q 1 -Q c QcQc Q1Q1 1 2 QcQc Q2Q2 Q1Q1 P S1S1 S2S2 ILIL I L =I C menor capacidade maior capacidade

7 Gestão de Energia Reactiva Redução de perdas Redução de perdas num troço da rede devido à introdução de uma bateria de condensadores P 1 +jQ 1 P 2 +jQ 2 P 3 +jQ 3 P 4 +jQ 4 R 1 +jX 1 R 2 +jX 2 R 3 +jX 3 R 4 +jX 4 antes depois Diminuição de perdas QcQc IcIc I2I2 Factor de potência desejado Tensão nominal EXEMPLO: Diminuição de perdas no troço 2 Sem redução de perdas Com redução de perdas

8 Gestão de Energia Reactiva Processo de optimização da localização de baterias Calcular a capacidade da bateria de condensadores para compensar todas as cargas da saída Avaliar a diminuição de perdas para a localização da bateria em vários pontos da saída Começar por colocar em torno da zona de distância aproximadamente a 2/3 da saída Calcular, pelo método da página anterior, a redução de perdas em cada troço a montante da localização da bateria Verificar o perfil de tensão ao logo da saída Se estiver baixo, deslocar a bateria mais para jusante ou aumentar a capacidade da bateria Se estiver alta baixar a capacidade da bateria Se estiver alta em alguns locais e baixa noutros, colocar várias mais baterias distribuídas pela saida Uma análise mais detalhada pode ser feita para vários regimes de carga

9 Gestão de Energia Reactiva Optimização da localização para cargas uniformemente distribuidas Considere uma saída com carga uniformemente distribuída em que todos os troços tem a mesma resistência R. A redução de perdas é dada por: QcQc IcIc P 2+ jQ 2 IcIc Supondo I f =0 e uma compensação do factor de potência para c=2/3, então a localização óptima será x c =2/3 P 5+ jQ 5 P 7+ jQ 7

10 Gestão de Energia Reactiva Processo de optimização da localização de baterias Calcular a corrente reactiva I c da bateria de condensadores para compensar todas as cargas da saída com o factor de potência desejado Calcular o quociente entre a corrente reactiva no final da saída I f e a corrente reactiva no início da saída I s. Calcular o quociente c entre a corrente reactiva da bateria I c e a corrente reactiva no início da saída I s. Calcular a expressão da redução de perdas percentual Δp% Derivar Δp% em ordem ao comprimento x c e encontrar a solução para a qual Δp%=0. Ou seja, encontrar o local x c, para o condensador, que maximiza a redução de perdas. Calcular a redução de perdas Δp% substituindo x c na equação.


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