Desempenho dos transformadores de distribuição relacionado à geração distribuída

Abstract

Atualmente, busca-se o equilíbrio entre a oferta de energia e o consumo diante do aumento da população e do padrão de consumo atual, pois a utilização de recursos minerais ocasiona danos ao meio ambiente. Por essa razão, empenha-se em uma inserção na matriz energética de fontes renováveis. No âmbito da eletricidade, destacam-se os geradores fotovoltaicos pela facilidade de instalação, abundância de fonte solar e baixo custo. Permite-se o uso desse recurso em domicílios ou em qualquer ponto da rede, contribuindo para uma mais ampla penetração da geração distribuída. Esse cenário proporciona o surgimento de efeitos tais como fluxo reverso, sobretensão e distorções harmônicas, os quais podem interferir na integridade do sistema elétrico, dessa maneira necessitando que se desenvolvam estudos nesse sentido. O objetivo deste trabalho foi realizar uma análise do desempenho dos transformadores de distribuição em relação à inserção da geração distribuída. As diretrizes metodológicas adotadas se baseiam em normas nacionais e internacionais tais como, NBR 5356-7, NBR 5356-8, IEEE Std 57.110/2018 e IEEE Std 57.91/2011. No decorrer deste trabalho foi realizada uma simulação de um estudo de caso, considerando um transformador de distribuição de 112,5 kVA submetido a um carregamento genérico e distorções harmônicas de corrente. Nesse circuito foi introduzida uma geração distribuída. Os resultados obtidos sugerem uma redução na expectativa de vida do transformador, interferindo negativamente nos custos da empresa. Diante disso, conclui-se sobre a necessidade de se investigar a presença de distorções harmônicas nas redes de distribuição, além de um estudo profundo da sua interferência na operação dos diversos componentes do sistema elétrico, como o transformador.

Given the increase in population and the current consumption pattern, balance is needed between energy supply and consumption based on the damages caused to the environment by mineral resources. Thus, there is an effort to include renewable sources in the energy matrix. In this context, photovoltaic generators stand out due to their ease of installation, abundance of solar power, and low cost. Such a resource can be used in households or any network points, contributing to increased distributed generation penetration and providing effects such as reverse flow, overvoltage, and harmonic distortions, which can interfere with the integrity of the electrical system, thus requiring further research. This study aimed to analyze the performance of distribution transformers concerning the insertion of distributed generation. The methodological guidelines adopted are based on national and international standards such as NBR 5356-7, NBR 5356-8, IEEE Std 57.110/2018, and IEEE Std 57.91/2011. This work included a simulation of a case study considering a 112.5 kVA distribution transformer subjected to generic loading and current harmonic distortions. The circuit was introduced with a distributed generation. The results suggest a lower transformer life expectancy, negatively interfering with the costs of the company. Thereby, we conclude on the need to investigate the harmonic distortions present in distribution networks, in addition to studying their interference in the operation of the various electrical system components, such as transformers.