Modelagem de componentes de sistemas de distribuição de energia elétrica para cálculo de fluxo de potência e curto-circuito - Levano Vergara, Raúl Alejandro (2022)
A grande quantidade de interrupções de fornecimento elétrico é devido às falhas que ocorrem nos sistemas de distribuição. Para minimizar os efeitos que uma falta simples pode ocasionar em termos de interrupção de serviço, as empresas distribuidoras de energia têm adotado a solução técnica de operar suas redes de distribuição de forma fracamente malhada. A análise do efeito destas faltas em sistemas de distribuição é realizada através do cálculo de curto-circuito. O cálculo de curto-circuito determina a magnitude da corrente que um sistema é capaz de produzir em situações de faltas, sendo utilizado para a seleção e dimensionamento de equipamentos, assim como para estabelecer uma adequada seletividade e coordenação da proteção. Para obter valores exatos no cálculo das correntes de curtos-circuitos é necessário o cálculo de fluxo de potência pré-falta e considerar modelos exatos dos componentes conectados na rede, como o gerador síncrono. Estes modelos são importantes para estudos onde é necessário observar o desequilíbrio nas variáveis de estado como ocorre num sistema de distribuição, que é inerente e construtivamente desequilibrado. Para diferentes aplicações em sistemas de distribuição, nas quais são utilizados os cálculos de fluxo de potência e curto-circuito, é necessária uma modelagem trifásica dos elementos, porque os sistemas de distribuição modernos e reais caracterizam-se por serem trifásicos, desbalanceados e apresentar geração distribuída. O método clássico de cálculo de curtocircuito é baseado no método de componentes simétricas, que desconsidera o acoplamento inerente em sistemas de distribuição trifásicos desbalanceados. Neste trabalho, propõem-se novos algoritmos para o cálculo de fluxo de potência e corrente de curto-circuito em sistemas de distribuição trifásicos, malhados e desbalanceados, considerando os acoplamentos magnéticos. A validação destes algoritmos é realizada através de uma metodologia desenvolvida para localização de faltas em redes de distribuição que utiliza algoritmos de fluxo de potência e cálculo de correntes de curtos-circuitos, e que exige precisão e qualidade dos resultados fornecidos por estes algoritmos. Resultados são obtidos para um sistema de 135 barras comumente utilizado na literatura que comprovam a eficiência e adequação dos algoritmos e modelos desenvolvidos nestes trabalhos para aplicações em controle e planejamento de sistemas elétricos de distribuição.