Análise de sobretensões por faltas à terra causadas pelo ilhamento não intencional de geração distribuída

• Ano de defesa: 2026
• Autor(a) principal: Sudré, Cleiton Rocha
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: distributed generation; faltas monofásicas; geração distribuída; ilhamento não intencional; power system protection; proteção de sistemas elétricos; single-line-to-ground faults; sobretensões temporárias; temporary overvoltages; unintentional islanding
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18154/tde-25022026-095926/

A crescente inserção da Geração Distribuída (GD) tem trazido benefícios como a diversificação da matriz energética, a redução de perdas técnicas e o aumento da confiabilidade do fornecimento de energia elétrica. Entretanto, essa integração gera desafios importantes, sobretudo em situações de ilhamento não intencional e faltas monofásicas, nas quais a GD pode permanecer operando e realimentar o defeito, produzindo sobretensões temporárias no lado de alta tensão de subestações com transformadores em Δ/Yn. Essas condições podem comprometer o desempenho de dispositivos de proteção, como para-raios, e elevar os riscos operacionais da rede elétrica. Para analisar esses fenômenos, este trabalho apresenta simulações no software ATP, modelando um sistema de distribuição com GD e cargas distribuídas. Foram avaliadas diferentes condições, incluindo nível de penetração, localização e tipo de GD. A análise foi conduzida em etapas, iniciando pelas proteções passivas anti-ilhamento das GDs (sub/sobrefrequência e sub/sobretensão), seguida da inclusão da função de taxa de variação da frequência (81R) e da aplicação das proteções de sobretensão de neutro (59N) e de tempo inverso (59 IDMT) no lado de alta tensão da subestação. Os resultados mostraram que a severidade das sobretensões depende diretamente do nível de penetração e do ponto de conexão da GD. A presença do Gerador Baseado em Inversor (GBI) contribuiu para que sobretensões temporárias elevadas surgissem em condições de baixa penetração de GD, a partir de aproximadamente 5565% em relação à carga. Por outro lado, com apenas geradores síncronos (GS) distribuídos, observou-se que as sobretensões são menos severas para os mesmos níveis de penetração de GD, exigindo percentuais mais elevados para ultrapassar os limites analisados. Quanto à atuação das proteções anti-ilhamento, verificou-se que, embora reduzam o tempo de permanência das sobretensões na subestação, nem sempre impedem que os níveis de tensão atinjam valores elevados antes da desconexão, especialmente em cenários com GBI e altas penetrações de GD. A análise das proteções no lado de alta tensão confirmou que o GBI impõe maiores exigências, levando a atuações da 59N sob sobretensões mais severas, enquanto a 59 IDMT apresentou tempos menores em altas penetrações de GD, reduzindo a exposição do sistema. Ainda assim, sua menor sensibilidade em níveis inferiores a aproximadamente 60% de penetração de GD reforça a necessidade de coordenação cuidadosa com as demais proteções anti-ilhamento. Os resultados evidenciam a importância de configurar adequadamente as funções 81R, 59 IDMT e 59N para garantir a integridade dos equipamentos de alta tensão e a operação segura do sistema durante o ilhamento com GD.