Propagação de harmônicas produzidas por inversores fotovoltaicos e transformadores assimetricamente magnetizados na geração distribuída - Fortes, Rárison Roberto Acácio (2018)
As profundas mudanças que os sistemas de distribuição de energia elétrica vêm experimentando, devido à crescente penetração de unidades de Geração Distribuída (GD), têm resultado, inevitavelmente, na efetiva ruptura da forma tradicional de controlar e operar o sistema elétrico. A conexão em larga escala de unidades de GD impõe às distribuidoras de energia uma série de desafios técnicos, econômicos e regulatórios, necessários para preservar a continuidade e o nível de Qualidade da Energia Elétrica (QEE) na rede. Além dos benefícios que justificam o investimento, os sistemas de GD contribuem com alguns impactos negativos para o sistema elétrico, entre eles, destacam-se aqui a geração de harmônicas e a injeção de corrente contínua (CC) na rede, em regime permanente, e seus efeitos sobre os transformadores de potência. O incremento de uma componente de fluxo CC em seu enrolamento secundário altera o ponto de operação natural e eficiente do transformador, trazendo prejuízo não só à sua vida útil, mas também à sua funcionalidade na rede. Esta condição favorece a geração e propagação de harmônicas adicionais no sistema alimentador, afetando negativamente o sistema elétrico, sendo esta análise uma contribuição original deste trabalho. Neste sentido, considera-se com grande relevância o estudo de comportamento dos equipamentos projetados para operar essencialmente com sinais em corrente alternada (CA) e que passam a ser submetidos, simultaneamente, a excitações com corrente contínua. Com o objetivo de analisar não apenas o efeito, mas também a causa da dupla excitação, esta tese procura elucidar o princípio de funcionamento e as deficiências do inversor de Geração Distribuída Fotovoltaica (GDFV) como dispositivo responsável pela conversão estática da potência elétrica CC, fornecida pelo gerador fotovoltaico, em potência elétrica CA. A estrutura seguida neste trabalho procura descrever os fundamentos físicos que cercam o fenômeno da dupla excitação em transformadores de potência, utilizando o modelo matemático representativo para análise em regime permanente, identificando a reação e os impactos destes equipamentos no sistema elétrico. Os impactos técnicos devem ser previstos e analisados, sobretudo em redes de distribuição, para garantir os padrões mínimos de QEE no ponto de consumo e evitar o comprometimento das cargas alimentadas. Neste contexto, são investigados os aspectos relativos à propagação das diferentes componentes harmônicas nas redes de distribuição, bem como suas principais consequências, sobretudo com respeito a possíveis ressonâncias harmônicas entre os componentes naturais das redes e os dispositivos de compensação de reativos.