Este artigo teve iniciativa quando observamos muitas dúvidas de colegas engenheiros e em inspeções realizadas que possuíam sistema fotovoltaico interligado com gerador à diesel na mesma unidade. Com isso, fomos motivados no desenvolvimento dessa explicação, para que se possa evitar problemas entre gerador fotovoltaico conectado à rede elétrica e o gerador de emergência.

Quando é aplicado um sistema de energia solar fotovoltaica em uma unidade que já existe um gerador à diesel, é necessário no mesmo barramento R, S, T, que esteja alimentando o gerador à diesel, desenvolvermos alguns ajustes inteligentes.

R – Fase 1 do painel de distribuição do sistema de potência AC

S – Fase 2 do painel de distribuição do sistema de potência AC

T – Fase 3 do painel de distribuição do sistema de potência AC     

O sistema de energia solar fotovoltaica Grid-Tie e o Gerador à diesel no mesmo barramento podem ser interligados juntos?

Não! O sistema fotovoltaico Grid-Tie é conectado com a rede elétrica e trabalha sincronizado com a mesma e quando tem uma queda de energia ou a falta de transmissão da concessionária, o inversor fotovoltaico não gera energia. O gerador de emergência à diesel supre a falta de energia da concessionária, porém, quando o gerador de energia solar e o gerador à diesel estiverem no mesmo barramento e sem comandos elétricos, o inversor fotovoltaico estará gerando energia. 

Quais os efeitos quando dois geradores estiverem ligados na mesma unidade?

1. Corrente reversa:

A corrente reversa (A) é um fluxo de corrente (A) que trabalha no sentido contrário ao fluxo de operação normalizado.

2. Sobre-tensão na rede, ocasionando grandes problemas:

A sobre tensão é maior que a tensão nominal (V) – a que um determinado equipamento deve ser ligado para operar de forma estável e corretamente. A sobre tensão pode danificar os equipamentos energizados.

3. Afundamento de tensão:

Afundamento de tensão é a variação de tensão (V) que ocorre momentaneamente. Essa variação pode ser maior ou menor que a tensão nominal. 

O correto nesses estudos é aplicar os contatores de comandos para que quando o sistema fotovoltaico Grid-Tie estiver ligado com a rede elétrica o gerador à diesel estará desligado e vice-versa, conforme figura 1. 

Figura 1: Diagrama elétrico do gerador à diesel x gerador fotovoltaico Grid-Tie

Explicando o funcionamento com contatores elétricos que acionará por meio de comandos o gerador à diesel e desligará o sistema fotovoltaico na ausência de energia da rede elétrica.

Quando K1 (contator do gerador à diesel está acionado), o K2 (contator do gerador fotovoltaico (Grid-Tie) NÃO estará acionado). Se K2 (contator do gerador fotovoltaico estiver acionado), então K1 (contator do gerador à diesel NÃO estará acionado).

Comportamento da linha de transmissão.

Comportamento de uma linha de transmissão de uma tensão de 13,8 kV. Logo teremos um pico de tensão se aplicarmos:

Aplicando os cálculos no software ATP DRAW, logo teremos a simulação de uma rede trifásica em corrente (A), conforme figura 2. 

Figura 2: Simulação de chaveamento transitórios trifásico – ATP DRAW

Conclusão:

Com isso, recomenda-se que para todas às aplicações de energia solar fotovoltaica – Grid-Tie seja aplicado esse estudo para evitar problemas como sobre-tensão, corrente reversa e afundamento de tensão. Todas as obras antes da implantação fotovoltaica, devem ser vistoriadas e analisadas e se existir um gerador à diesel no local, recomenda-se aplicar esse estudo.

Referências:

Costa, C. A. et al., 2012. Estratégias de Controle Digital Aplicado em PLL Trifásico para Sincronismo Eficiente de Conversores Estáticos Utilizados em Sistemas de Geração de Energia. Campina Grande.

NASCIMENTO, Klaus V. Do. Metodologia de Analise de Variações de Tensão Causadas pela Proteção Anti-Ilhamento de Geradores Síncronos Distribuídos. Dissertação apresentada para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Elétrica a Escola de Engenharia de São Carlos. 2013.

Jia, Y., Zhao, J. & Fu, X., 2014. Direct Grid Current Control of LCL-Filtered Grid-Connected Inverter Mitigating Grid Voltage Disturbance. IEEE TRANSCTIONS ON POWER ELECTRONICS.

Yazdani, A. & Iravani, R., 2010. Voltage-Sourced Converters in Power Systems: modeling, control, and applications. 

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