PAPER
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Title
Metodologia Regulatória de Cálculo de Perdas Técnicas do
Cabeamento Primário de Redes de Distribuição - Aderência e
Ajustes
Registration Nº: (Abstract)
Authors of the paper
Country
Brasil
e-mail
[email protected]
Jussara Farias Fardin(2)
Brasil
[email protected]
Lucas Frizera Encarnação(3)
Brasil
[email protected]
Name
Clainer Bravin Donadel(1)
(1)
Universidade Federal do Espírito Santo/Instituto Federal do Espírito Santo. Avenida Vitória, 1.729 - Jucutuquara - Vitória - ES - CEP: 29.040-780 - Telefone: +55
(27) 3331-2190.
(2)
Universidade Federal do Espírito Santo. Av. Fernando Ferrari, 514 - Campus Universitário Goiabeiras - Vitória - ES - CEP: 29.075-910 - Telefone: +55 (27) 40092868 - Fax: +55 (27) 4009-2644.
(3)
Universidade Federal do Espírito Santo. Av. Fernando Ferrari, 514 - Campus Universitário Goiabeiras - Vitória - ES - CEP: 29.075-910 - Telefone: +55 (27) 40092644 - Fax: +55 (27) 4009-2644.
Key words
Perdas Técnicas; Cabeamento Primário; Redes de Distribuição
RESUMO
INTRODUÇÃO
As ações das concessionárias de serviço público de
distribuição de energia elétrica brasileiras são reguladas
pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) que,
dentre outras atribuições, estabelece os procedimentos
para o cálculo da revisão tarifária periódica, visando
ajustar as tarifas à estrutura de custos e de mercado da
concessionária. Um dos elementos constituintes deste
estrutura de custos são as perdas técnicas de energia
elétrica, cujo segmento de cabeamento de média tensão
possui metodologia de estimativa com acentuada
influência probabilística, sendo dependente da
estratificação "tronco/ramal". Desta forma, este trabalho
tem por objetivo avaliar a adequação da metodologia de
cálculo de perdas do cabeamento de média tensão
regulatória e recomendar ajustes que permitam melhorar
sua aderência.
As ações das concessionárias de serviço público de
distribuição de energia elétrica brasileiras são reguladas
pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL)
através de normativas denominadas Procedimentos de
Distribuição (PRODIST) e Procedimentos de Regulação
Tarifária (PRORET), que normatizam e padronizam as
atividades técnicas e os processos tarifários,
respectivamente [1].
O PRORET, em seu sub-módulo 2.1 [2],
estabelece os procedimentos para o cálculo da revisão
tarifária periódica das concessionárias de serviço público
de distribuição de energia elétrica, realizados em
intervalos de 3 a 5 anos, dependendo dos termos
constantes nos contratos de concessão assinados com o
poder público. Na revisão tarifária periódica devem ser
consideradas as alterações na estrutura de custos e de
mercado da concessionária, os níveis de tarifas
observados em empresas similares no contexto nacional e
internacional, bem como os estímulos à eficiência e à
modicidade tarifária.
Um dos elementos constituintes da estrutura de
custos destas concessionárias são as perdas técnicas de
energia elétrica [3], definidas pela ANEEL como sendo o
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montante de energia elétrica dissipada no sistema de
distribuição, decorrente das leis físicas relativas aos
processos de transporte, transformação de tensão e
medição, correspondendo à soma das parcelas joule,
corona e magnética [4]. A metodologia de apuração dos
valores de perdas técnicas de energia é apresentada pelo
PRODIST em seu Módulo 7 [5], e contempla os
principais segmentos dos sistemas de distribuição de
energia elétrica: medidores; ramais de ligação;
cabeamento de baixa tensão; transformadores MT/BT; e
cabeamento de média tensão. A metodologia regulatória
apura o montante de perdas técnicas de energia a partir
dos montantes de perdas técnicas de potência de cada
segmento. Tal metodologia é de cunho fortemente
probabilístico, haja vista o cenário elétrico atual
brasileiro, no qual ainda há concessionárias de energia
elétrica que não possuem informações detalhadas sobre
suas redes de distribuição.
Dentre os segmentos listados, o cabeamento de
média tensão é um dos que possuem acentuada influência
probabilística em sua determinação. A perda de potência
neste segmento é calculada por regressão linear múltipla,
a partir dos comprimentos de tronco e ramal do
alimentador, bem como da impedância característica do
tronco do alimentador [5]. A separação "tronco/ramal" é
fortemente vinculada aos valores das cargas adotados no
estudo de fluxo de potência, tornando a metodologia de
cálculo de perdas técnicas inconstante. Desta forma, este
trabalho visa avaliar a adequação da metodologia de
cálculo de perdas do cabeamento de média tensão
utilizada pelo agente regulador e recomendar ajustes que
permitam melhorar sua aderência, em relação às
metodologias de referência (fluxo de potência completo).
APLICAÇÃO
DA
REGULATÓRIA
METODOLOGIA
O modelo de regressão linear múltipla adotado
pelo agente regulador na estimativa das perdas técnicas de
potência no cabeamento primário dos alimentadores
primários [5] é dado pela Equação (1):
∆
= 0,95
[
]
(1)
alimentador [ohm/km];
Comprimento do condutor ramal do
alimentador [km].
(+
O condutor tronco é definido em [5] como sendo
"(...) o trecho de alimentador que parte da subestação até
o ponto mais próximo desta onde a maior corrente a
jusante é menor ou igual à maior corrente de qualquer
ramal a montante". De forma complementar, o condutor
ramal é definido como sendo os trechos que não foram
classificados como tronco. A classificação dos trechos em
"tronco" ou "ramal" é comumente feita a partir dos
resultados de fluxo de potência do alimentador (em
específico, dos valores das correntes passantes em cada
trecho do alimentador), utilizando-se na determinação das
cargas a demanda/energia faturada em cada unidade
consumidora, ajustada pela corrente trifásica máxima
medida no início do alimentador (saída da subestação de
distribuição).
A resistência do condutor tronco é obtida pela
média ponderada da resistência dos condutores
classificados como tronco [5], conforme Equação (2):
+)
=
∑4
.56-().
/
()
01
× +. /
01
3
[7ℎ9/ 9]
Onde:
+)
;
().
+. /
()
/
01
01
Resistência do condutor tronco [ohm/km];
Número de trechos classificados como tronco [];
Comprimento do trecho < classificado como
tronco [km];
Resistência do trecho < classificado como
tronco [ohm/km];
Comprimento total dos trechos classificados
como tronco [km].
Neste trabalho, a metodologia proposta pelo agente
regulador [5] foi aplicada a 4 alimentadores de
distribuição em 11,4 kV, obtidos em [6, 7], que possuem
a mesma topologia e correntes muito próximas. A única
diferença significativa entre eles é o perfil de distribuição
da carga. A topologia destes alimentadores está
apresentada na Figura 1. A caracterização dos
alimentadores e os resultados da aplicação da
metodologia regulatória estão mostrados na Tabela 1 e na
Tabela 2, e serão discutidos a seguir.
Onde:
&
*
∆
%
()
+)
(2)
−6,34
1,82#$ %
0,77#$ ()
0,39#$ +)
0,16#$ (+
Perda de potência do alimentador [kW];
Corrente média do alimentador [A];
Comprimento do condutor tronco do
alimentador [km];
Resistência do condutor tronco do
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Tabela 1 - Caracterização dos Alimentadores #1 e #2 e Resultados da
Aplicação da Metodologia Regulatória
Descrição do
Parâmetro
Corrente Média do
Alimentador [A]
Perdas Técnicas de
Potência - Fluxo de
Potência [pu]
Comprimento do Tronco
[m]
Resistência Equivalente
do Tronco [ohm/km]
Comprimento dos
Ramais [m]
Perdas Técnicas de
Potência - Metodologia
Regulatória [pu]
Valor do
Parâmetro
para o
Alimentador
#1
112,69
Valor do
Parâmetro
para o
Alimentador
#2
112,67
1 pu
1 pu
2.076,96
2.882,42
0,39556
0,46578
9.193,45
8.387,99
2,38 pu
2,71 pu
Tabela 2 - Caracterização dos Alimentadores #3 e #4 e Resultados da
Aplicação da Metodologia Regulatória
Descrição do
Valor do
Valor do
Parâmetro
Parâmetro
Parâmetro
para o
para o
Alimentador
Alimentador
#3
#4
Corrente Média do
112,84
112,67
Alimentador [A]
Perdas Técnicas de
1,83 pu
0,85 pu
Potência - Fluxo de
Potência [pu]
Comprimento do Tronco
2.731,65
2.731,65
[m]
Resistência Equivalente
0,45508
0,45508
do Tronco [ohm/km]
Comprimento dos
8.538,76
8.538,76
Ramais [m]
Perdas Técnicas de
2,66 pu
2,66 pu
Potência - Metodologia
Regulatória [pu]
Tabela 3 - Dados dos Condutores Utilizados nos Alimentadores #1, #2,
#3 e #4.
Descrição do
Condutor
1/0 AWG CA
1/0 AWG CAA
185 mm²
2 AWG CA
2 AWG CAA
336,4 MCM CA
4 AWG CA
4 AWG CAA
50 mm²
Extensão do Condutor nos
Alimentadores [m]
1.155
704
460
1.689
1.583
1.617
585
2.489
934
(a)
(b)
Os condutores utilizados estão mostrados na Tabela 3. A
representação gráfica do tronco dos alimentadores
avaliados, definidos pela metodologia regulatória, é
mostrada na Figura 1.
(c)
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(d)
Figura 1 - Representação Gráfica do Tronco dos Alimentadores,
definidos pela Metodologia Regulatória: (a) Alimentador #1 (b)
Alimentador #2 (c) Alimentador #3 e (d) Alimentador #4.
Numa primeira comparação, pode-se observar os
alimentadores #1 e #2, cujas perdas de potência
calculadas através de fluxo de potência são iguais.
Entretanto, seus valores de comprimento do tronco,
resistência equivalente do tronco e comprimento dos
ramais são significativamente diferentes, representando
uma variação de 14,0% nos valores de perdas técnicas
obtidas pela metodologia regulatória entre os
alimentadores #1 e #2. Além disso, a metodologia
regulatória sobredimensiona o valor das perdas técnicas
no cabeamento primário nos dois casos, quando
comparado ao valor de perdas obtido por fluxo de
potência (metodologia de referência), resultando em
diferenças de 138 % e 171 %, respectivamente.
Por outro lado, ao se comparar os alimentadores
#3 e #4 percebe-se que as perdas de potência calculadas
através de fluxo de potência (metodologia de referência)
são significativamente diferentes (1,83 pu versus 0,85 pu).
Entretanto, seus valores de comprimento do tronco,
resistência equivalente do tronco e comprimento dos
ramais são iguais, resultando em valores iguais de perdas
técnicas de potência obtidos pela metodologia regulatória.
Novamente a metodologia regulatória sobredimensiona o
valor das perdas técnicas no cabeamento primário tanto
para o alimentador #3 quanto para o alimentador #4,
resultando em diferenças de 45 % e 212 %,
respectivamente.
ADEQUAÇÃO E AJUSTES
RECOMENDADOS
É importante destacar que no cenário elétrico
brasileiro atual há uma tendência de aplicação de
metodologias de cálculo de perdas técnicas a partir de
fluxo de potência (semelhantes à utilizada neste trabalho
como metodologia de referência), haja vista a crescente
utilização de sistemas de informações geográficas por
parte das distribuidoras, seja para melhorar a gestão sobre
o ativos ou para atender aos requisitos de envio de dados
estabelecidos pelo órgão regulador [8]. Enquanto
metodologias mais precisas não são implementadas para
promover a melhoria do cálculo de perdas técnicas de
potência, as metodologias de cunho probabilístico
adotadas devem ser ajustadas para que não hajam grandes
discrepâncias entre os valores apurados pelo órgão
regulador e os valores apurados pelos métodos de
referência. Tais discrepâncias interferem diretamente nos
valores de tarifas de energia elétrica, podendo causar
desequilíbrios financeiros nos contratos de concessão.
Assim, recomenda-se a reformulação do modelo
adotado pelo agente regulador na estimativa das perdas
técnicas de potência no cabeamento primário dos
alimentadores primários, a fim de incorporar novos
parâmetros (como a capacidade de condução dos trechos),
que permitam maior aderência do modelo às diferentes
realidades das concessionárias de serviço público de
distribuição de energia elétrica brasileiras.
CONCLUSÕES
Um dos principais elementos constituintes da
estrutura de custos das concessionárias de serviço público
de distribuição de energia elétrica brasileiras são as perdas
técnicas de energia elétrica, cujo segmento de cabeamento
de média tensão possui metodologia de estimativa que
não é aderente à realidade das distribuidoras. Este
trabalho avaliou a adequação da metodologia de cálculo
de perdas do cabeamento de média tensão regulatória e
recomendou ajustes.
A partir dos resultados pode-se concluir que a
estratificação "tronco/ramal" proposta pelo agente
regulador não consegue representar corretamente o
comportamento dos alimentadores, gerando resultados
discrepantes quando comparado com metodologias de
referência, baseadas em fluxo de potência completo.
Assim, recomenda-se a substituição da metodologia
adotada por outros métodos baseados em fluxo de
potência completo, afim de melhorar o cálculo de perdas
técnicas de potência.
Enquanto metodologias mais precisas não são
implementadas, as metodologias de cunho probabilístico
adotadas devem ser ajustadas para que não hajam grandes
discrepâncias entre os valores apurados pelo órgão
regulador e os valores apurados pelos métodos de
referência, por meio da incorporação de novos parâmetros
(como a capacidade de condução dos trechos).
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REFERÊNCIAS
[1] Resolução Normativa ANEEL nº 234, de 31 de
Outubro de 2006, 2006.
[2] Procedimentos de Regulação Tarifária - Módulo 2:
Revisão Tarifária Periódica das Concessionárias de
Distribuição / Sub-módulo 2.1 - Procedimentos
Gerais, de 11 de Novembro de 2011, 2011.
[3] Procedimentos de Regulação Tarifária - Módulo 2:
Revisão Tarifária Periódica das Concessionárias de
Distribuição / Sub-módulo 2.6 - Perdas de Energia,
de 18 de Novembro de 2013, 2013.
[4] Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica
no Sistema Elétrico Nacional - Módulo 1:
Introdução, de 14 de Dezembro de 2012, 2012.
[5] Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica
no Sistema Elétrico Nacional - Módulo 7: Cálculo de
Perdas na Distribuição, de 05 de Abril de 2013,
2013.
[6] C. Donadel, J. Anicio, M. Fredes, F. Varejao, G.
Comarela, and G. Perim, "A methodology to refine
the technical losses calculation from estimates of
non-technical losses," in Electricity Distribution Part 1, 2009. CIRED 2009. 20th International
Conference and Exhibition on, 2009, pp. 1-4.
[7] C. B. Donadel, "Influência da Fraude e da
Clandestinidade nas Perdas Técnicas de Energia
Elétrica," Mestrado em Engenharia Elétrica,
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica,
Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória,
2010.
[8] Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica
no Sistema Elétrico Nacional - Módulo 2:
Planejamento da Expansão do Sistema de
Distribuição / Sub-módulo 2.4: Sistema de
Informação Geográfica Regulatório, de 05 de Abril
de 2013, 2013.
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