Análise de Sistemas de Potência (ASP)
Professor: Haffner
Trabalho 2008-2
Modelagem e análise de um sistema elétrico
Considerando o sistema de distribuição cujo diagrama unifilar encontra-se na Figura 1 e os demais dados nas
Tabelas 1 a 4 e Figura 2, realizar o estudo descrito a seguir.
Figura 1 – Diagrama unifilar do sistema industrial.
Tabela 1 – Equivalente elétrico do sistema de alimentação (CELESC).
Tensão de circuito aberto [pu*]
Impedância de seqüência positiva [pu*]
1,00
0,02+j0,10
* base 100 MVA
Tabela 2 – Dados do transformador de entrada (69/13,8 kV).
Relação
Reatância de dispersão [%]
S NOMINAL [MVA]
10
69/13,8 kV
Barra
S NOMINAL [MVA]
cos ϕ
3
4
5
6
7
Total
2,0
2,0
2,0
1,0
1,0
8,0
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
–
5,00
Tabela 3 – Dados das cargas.
Carga Leve [% / horas]
Carga Pesada [% / horas]
35% / 2920 horas por ano
100% / 5840 horas por ano
2,8 MVA
8,00 MVA
Tabela 4 – Dados das linhas de distribuição de 13,8 kV.
Início
Fim
2
Comprimento [km]
G5 G6 G7 G8 G9
G1
G2
G3
G4
3
5
5
5
5
7
7
7
7
3
4
5
15
5
15
5
15
5
4
5
3
3
10
10
3
3
5
6
10
10
3
3
10
2
6
18
4
18
4
2
7
15
5
15
5
G10
G11
G12
9
9
9
9
15
5
15
5
15
10
10
3
3
10
10
10
3
3
10
10
3
3
18
4
18
4
18
4
18
4
15
5
15
5
15
5
15
5
Trabalho 2008-2: Sérgio Haffner – Versão: 18/8/2008
Condutor
Observação
CA
4/0 AWG
CA
4/0 AWG
CA
4/0 AWG
CA
4/0 AWG
CA
4/0 AWG
CA
4/0 AWG
Rede aérea
Figura 2
Rede aérea
Figura 2
Rede aérea
Figura 2
Rede aérea
Figura 2
Rede aérea
Figura 2
Rede aérea
Figura 2
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Análise de Sistemas de Potência (ASP)
1,20 m
Professor: Haffner
0,80 m
Cabo: CA 4/0 AWG
Formação 7 fios de 4,417 mm de diâmetro
Diâmetro nominal: 13,25 mm
Seção transversal: 107,25 mm²
8,0 m
Ampacidade com sol e sem vento: 314 A
Resistência CA, 75°C: 0,32713 Ω/km
Raio médio geométrico: 4,81 mm
Figura 2 – Detalhe da rede aérea.
Estudo solicitado
Parte 1: Modelagem (3,0 pontos)
1. (1,0 pontos) Determinar o circuito equivalente em pu por fase do sistema elétrico. Cada grupo de dois
alunos deverá selecionar um dos conjuntos de comprimentos definidos na Tabela 4 (G1 a G12) e anunciar na
lista da disciplina ([email protected]) a relação dos componentes e o grupo selecionado,
para que os demais saibam os grupos ainda disponíveis.
2. (1,0 ponto) Determinar os dados das barras do sistema indicando seu tipo e valores conhecidos. Apresentar
o resultado na forma de uma tabela como a seguinte:
Barra
Tipo
V [pu]
Dados das barras (G=Gerada; D=Demandada).
Carga leve
PG [pu]
QG [pu]
θ [rad]
PD [pu]
QD [pu]
Carga pesada
PD [pu]
QD [pu]
3. (1,0 ponto) Determinar os dados dos ramos (linhas e transformador) do sistema. Apresentar o resultado na
forma de uma tabela como a seguinte:
Linha
Dados dos ramos.
r [pu]
x [pu]
bsh [pu]
Parte 2: Análise (5,0 pontos)
4. (2,0 pontos) Determinar o impacto produzido (perdas, nível de tensão, sobrecargas, etc.) pela instalação de
compensação de reativos realizada de maneira distribuída (bancos de capacitores em todos os pontos de
conexão de carga, ou seja, nas Barras 3, 4, 5, 6 e 7). Os bancos de capacitores instalados devem ser fixos,
permanecendo ligados na condição de carga leve. Devem ser descritos os critérios utilizados no
dimensionamento dos bancos de capacitores.
Trabalho 2008-2: Sérgio Haffner – Versão: 18/8/2008
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Professor: Haffner
5. (2,0 pontos) Determinar o impacto produzido (perdas, nível de tensão, sobrecargas, etc.) pela instalação de
geração distribuída em cada uma das Barras de 2 a 7. A capacidade do gerador a ser instalado é de 4 MW e 3
Mvar. Com base nos resultados obtidos, definir qual é o melhor local para instalação desta geração
distribuída, quando os objetivos são a redução nas perdas e a melhora dos níveis de tensão do sistema.
Justificar a escolha.
6. (1,0 ponto) Apresentar comentários e tabelas comparativas com os resultados obtidos nos Itens 4 e 5,
relacionando as vantagens e desvantagens de cada uma das propostas e seus impactos no sistema de
distribuição analisado.
Para quantificação das perdas de energia anuais, dadas em kWh/ano, devem ser determinadas as perdas de
potência ativa (em kW) para cada nível de carregamento e consideradas respectivas as durações em
horas/ano. Com base neste consumo de energia, é possível quantificar o custo anual das perdas em R$.
Observações:
•
•
•
•
Em cada parte, será atribuído até 1,0 ponto pela apresentação, organização e criatividade.
As datas de entrega são as seguintes:
Parte 1: até 09.09.2008 (terça-feira)
Parte 2: até 02.10.2008 (quinta-feira)
Na capa de cada uma das partes do trabalho deverá ser colocado um selo de avaliação e
auto-avaliação, conforme modelo a seguir. A coluna “Auto-avaliação” deverá ser preenchida
pelo aluno, com uma nota entre zero e o número constante na coluna anterior (“Valor”). Autoavaliações com valores iguais (com tolerância de 10%) às notas atribuídas implicarão
bonificação de até 15% da nota obtida.
Simulador para simulações do trabalho
Simulador:
PowerWorld (http://www.powerworld.com/downloads.html)
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/haffner/materiais/trabalhoASP2008-2.pwb
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/haffner/materiais/trabalhoASP2008-2.pwd
Modelo de selo de avaliação e auto-avaliação.
Etapa/Item
Valor
Apresentação, organização e criatividade – Parte 1
1,0
1. Circuito equivalente por fase
1,0
2. Tab. Dados das barras
1,0
3. Tab. Dados dos ramos
1,0
Total
4
Etapa/Item
Valor
Apresentação, organização e criatividade – Parte 2
1,0
4.1. Dimensionamento dos bancos
0,5
4.2. Impacto (carga pesada)
0,5
4.3. Impacto (carga leve)
0,5
4.4. Impacto dos bancos
0,5
5.1. Impacto GD (carga pesada)
0,5
5.2. Impacto GD (carga leve)
0,5
5.3. Impacto GD
1,0
6. Comparação BC/GD
1,0
Total
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Auto-avaliação
Nota
Auto-avaliação
Nota
6
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