Power Quality Aspects of Solar Power
Resumo
Verificou-se que a geração solar pode causar os impactos nos aspectos descritos abaixo
- Harmônicos impares acima de 2KHz
Pontos relevantes:Os inversores fotovoltaicos geraram contribuições para ressonâncias harmônicas em redes públicas.
Os impactos harmônicos dependem fortemente da situação. Ou seja, o tamanho da instalação PV, a impedância harmônica no ponto de conexão e os modelos dos inversores utilizados.
Porem, ainda não foi observado um aumento significativo dos níveis de harmônicas nas redes publicas. Isso ocorre principalmente devido ao cancelamentos de alguns harmônicos, quando são somados as contribuições de outros equipamentos da rede .
Tamanho da PVI segundo a IEC 61000
Pequeno: Até 16 A (3,7 kVA monofásico/11 kVA trifásica)
Médio: 16 A até 75 A (11 kVA até 52 kVA)
Grande: Acima de 75 A (Acima de > 52 kVA)
Emissão de harmônicos primaria e secundaria.
Primaria: Emissão gerada devido as características do próprio inversor.
Secundaria: Emissão gerada conforme a característica da carga próxima ao inversor. (cargas vizinhas)
Pequenos inversores
Vários inversores ligados no mesmo ponto de conexão
Ocorre somatório das harmônicos, a presença de diferentes dispositivos com diferentes topologias em um ponto de conexão pode causar uma diversidade de harmônicas e pode levar a um cancelamento dessas correntes. Isto é conhecido como efeito de diversidade (ou efeito de cancelamento) e tem uma grande influência sobre o total das harmônicas emitida por grupos maiores de dispositivos não-lineares.
Causa impacto na impedância da rede. Quanto maior a quantidade de inversores, menor é a frequência de ressonância.
Médios e grandes inversores
Particularmente 5th e 7th harmônicas com mais intensidade do que pequenos inversores.
- Testes realizados para diferentes casos de inversores
Case I -planta de PV - 20KV - SCC 160MVA - 4MW
3th,5th, 7th,11th e 13th harmônicos significativas
(aqui há cancelamento de harmônicos)
Case II e III - PVI - 0,4KV - SCC 0,33MVA 50 e 35 KW respectivamente
case IV - PV - 20KV - SCC 85MVA - 1MW (com atenuaçao do transformador de distribuição)
As ordens maiores como 19th, 25th são atenuadas pelo transformador não aparecendo no 20KV.
Case V - 45 PVIs - 0,4KV - SCC 0,33MVA transformador 11KV/0,4KV
3rd,5th e 7th de cada inversos são somadas gerando um efeito maior que um único inversor
Hosting capacity
- Margem de injeção de corrente harmônico.
- Máxima capacidade de potencia instalada.
Dado os seguintes valores
é possível desenhar o circuito equivalente de Norton
simplificando a formula
, onde 
para a quantidade de PVI instaladas conforme a IEC 61000
- Supraharmônicos
Pontos relevantes:Podem ocorrer baixa ordem, 3, 5 e 7 harmônicos ??? aqui tenho duvidas ainda)
A presença de harmônicos de 3,5 e 7 ordem nos vizinhos, pode causar a emissão secundária de harmônicos nas PVI.
Quando falamos de plantas de geração solar (PV) de média e grande porte, muitas das supraharmônicas ocorrerá dentro da própria planta e suas contribuições serão canceladas, ou ficarão nos filtros e inversores. Não havendo emissão das supraharmônicas na conexão ao sistema.
Essas possíveis interações entre os dispositivos da rede (vizinhos) e o seu inversor, podem ocorrer nas pequenas PVI.
- Distorção em alta frequência ( 2KHz a 150KHz)
Pontos relevantes:Pode
- Desequilíbrio de tensão devido a PV monofásicos
Pontos relevantes:Esse desequilíbrio passa a ser relevante quando temos um grande numero de PVIs monofásicas. nesses caso deve-se olhar a capacidade de Hospedagem que é obtido a partir da impedância do ponto de acoplamento, ao desequilíbrio pré existente, e o desequilíbrio de tensão aceitável.
Para pequenas PVIs, o cálculo da capacidade de hospedagem requer conhecimentos sobre a sua propagação sobre a fase e sobre a rede.
Alguns países têm exigências sobre inversores, obrigando-os a ser de três fases acima de um determinado tamanho.
Alguns países têm exigências sobre inversores, obrigando-os a ser de três fases acima de um determinado tamanho.
- Variações rápida de tensão
Pontos relevantes:Para vários tamanhos e configurações de PV já foram pesquisadas as variações de tensão.
Para grandes plantas de geração, a saída produz uma variação mais lenta que para as PVI.
O estudo das variações depende do ponto de conexão e das impedâncias da rede. Métodos de cálculos mais simples podem analisar essas variações para um ponto de conexão de uma PVI. Já instalações de PV distribuídas requer uma analise mais detalhada e modelagem da rede.
- Variações de tensão (maior que 10 minutos)
Pontos relevantes:As PV devem impactar nas variações de tensão da rede. A tensão media da rede deverá aumentar, porem haverá maiores flutuações devido aos períodos de nuvens ou outros obstáculos que momentaneamente diminuam a incidência de sol das placas geradoras.
Necessário medições e novas analises para quantificar as consequências da coincidentes e perfis de produção e de carga solares não coincidentes nas variações de tensão de magnitude.
- Sobretensão devido a operação da PV
Pontos relevantes:Existe a possibilidade de ocorrer sobretensões com a presença de PV nas redes de distribuição. Por esse motivo é importante nas instalaçoes de PV as proteções contra sobretensão e anti-ilhamento.
- Desconexão repentina da PV e o impacto nas tensões transitórias e temporárias.
Pontos relevantes:Sobretensões transitórias e correntes devido à conexão PVI súbita e desconexão foram documentados.
Alguns testes em laboratórios foram realizados e mostraram que os inversores durante a rejeição de carga mediram uma sobre-tensão que não excedeu a 2 PU de tensão nominal de pico.
A energização do transformador com a PVI pode resultar em correntes de energização até 8-10 vezes corrente nominal.
Os testes de laboratório levaram em consideração inversores individuais e trifásicos de tamanho relativamente pequeno.
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