Avaliação da Estabilidade Eletromecânica de um Sistema Elétrico de Potência através do Programa de Análise de Transitórios Eletromecânicos (ANATEM)

Resumo

Introdução: Os agentes da indústria de energia elétrica no Brasil desenvolvem ferramentas computacionais para realizar de estudos de operação e de planejamento de sistemas elétricos de potência (SEP), visando melhorias nos resultados, de modo a atender os clientes e o órgão regulador (ANEEL)[1]. Este trabalho aborda a utilização do Programa de Análise de Transitórios Eletromecânicos (ANATEM), do Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (CEPEL)[2], para simular distúrbios eletromecânicos (de grande porte) no SEP, com o objetivo de obter respostas dinâmicas para estas perturbações e garantir a melhor qualidade de energia elétrica. Metodologia: Segundo Benmouyal[3], os limites para a estabilidade de um gerador síncrono são os de regime e os térmicos. O limite de estabilidade em regime relaciona-se diretamente da equação de transferência de potência (Geração x Carga). E sobre os limites térmicos temos: a) o limite da corrente da armadura, relacionado à potência nominal do gerador; b) o limite da corrente de campo; e c) o limite do núcleo de ferro do fim do estator. E analisando-se o modelo clássico de um gerador (1000MVA) e uma barra infinita, simula-se, no domínio do tempo, a estabilidade eletromecânica (não linear), com a remoção de curto-circuito desta barra, considerando-se uma máquina geradora interligada ao SEP, com todos os tipos de controle pré-definidos. Resultados: As simulações podem ser plotadas pelo PlotCEPEL e observa-se o comportamento da tensão e do o ângulo delta versus tempo. No case 1 (Gerador Básico), o gerador perde a sua estabilidade eletromecânica a partir de curtos-circuitos na barra com duração maior ou igual a 1,048s. E quanto ao comportamento da tensão verifica-se um grande afundamento de tensão e, comparativamente, observa-se o maior tempo para estabilização de tensão. No case 2 (Gerador Básico+AVR), o gerador perde a sua estabilidade eletromecânica com tempo maior ou igual a 1,003s. E verifica-se um pequeno afundamento de tensão, que representa o menor tempo para estabilização de tensão. E no case 3 (Gerador Básico+AVR+PSS), o gerador perde a sua estabilidade eletromecânica com tempo maior ou igual a 1,093s. E verifica-se um afundamento de tensão de patamar intermediário. Conclusão: As simulações sobre tempo de estabilidade/instabilidade eletromecânica em máquinas geradoras, considerando-se os limites da máquina, apontam o que o tipo de controle caracterizado por um Gerador Básico+AVR possui o melhor tempo limite para estabilidade (1.003s) e também o melhor resultado com relação à estabilização do nível de tensão dos geradores, dado o melhor tempo de resposta após uma perturbação. Referências Bibliográficas: [1] ANEEL(2011).?www.aneel.gov.br?. Agência Nacional de Energia Elétrica. [2] CEPEL(2011).?www.cepel.gov.br?. Centro de Pesquisas de Energia Elétrica. [3] Benmouyal, Gabriel. O Impacto do Sistema de Excitação dos Geradores Síncronos nos Relés e Sistemas de Proteção. Schweitzer Engineering Laboratories (SEL). 2007.