Inversor Fotovoltaico e Geradores à diesel – Procedimento de Segurança

Esse artigo teve iniciativa, quando observou-se em muitas dúvidas de colegas engenheiros e inspeções realizadas de sistema fotovoltaico que é aplicado na mesma unidade que existe um gerador à diesel. Motivou-se o desenvolvimento dessa explicação, para que possa evitar problemas entre gerador fotovoltaico conectado à rede elétrica e gerador de emergência.

Quando é aplicado um sistema de energia solar fotovoltaica em uma unidade que já existe um gerador à diesel é necessário no mesmo barramento R, S, T, que esteja alimentando o gerador à diesel, fazer alguns ajustes inteligentes.


R – Fase 1 do painel de distribuição do sistema de potência AC

S – Fase 2 do painel de distribuição do sistema de potência AC

T – Fase 3 do painel de distribuição do sistema de potência AC     

         

O sistema de energia solar fotovoltaica Grid-Tie e Gerador à diesel no mesmo barramento, pode ser ligados juntos?

Não! O sistema fotovoltaico Grid-Tie é conectado com a rede elétrica e trabalha sincronizado com a mesma e quando tem uma queda de energia ou a falta de transmissão da companhia, o inversor fotovoltaico não gera energia. O gerador de emergência à diesel supre a falta de energia da companhia, porém, quando o gerador de energia solar e o gerador à diesel está no mesmo barramento e sem comandos elétricos, o inversor fotovoltaico estará gerando energia


O que causa com os dois geradores ligados na mesma unidade?


1. Corrente reversa:

A corrente reversa (A) é um fluxo de corrente (A) que trabalha no sentido contrário ao fluxo de operação normalizado.


2. Sobre tensão na rede, isso pode causar grandes problemas:

A sobre tensão é maior que a tensão nominal (V) – a que um determinado equipamento deve ser ligado para operar de forma estável e corretamente. A sobre tensão pode danificar os equipamentos energizado.


3. Afundamento de tensão:

Afundamento de tensão é a variação de tensão (V) que ocorre momentaneamente. Essa variação pode ser maior ou menor que a tensão nominal. 

O correto nesses estudos é aplicar os contatores de comandos para que quando o sistema fotovoltaico Grid-Tie estiver ligado com a rede elétrica o gerador à diesel estará desligado e vice-versa, conforme figura 1. 


Figura 1: Diagrama elétrico do gerador à diesel x gerador fotovoltaico Grid-Tie


Explicando o funcionamento com contatores elétricos que acionará por meio de comandos o gerador à diesel e desligará o sistema fotovoltaico na ausência de energia da rede elétrica.

Quando K1 (contator do gerador à diesel está acionado) o K2 (contator do gerador fotovoltaico (Grid-Tie) NÃO estará acionado). Se K2 (contator do gerador fotovoltaico estiver acionado, então K1 contator do gerador à diesel NÃO estará acionado).


Comportamento da linha de transmissão.

Comportamento de uma linha de transmissão de uma tensão 13,8 kV logo teremos um pico de tensão se aplicarmos:

Aplicando os cálculos no software ATP DRAW, logo teremos a simulação de uma rede trifásica em corrente (A) conforme figura 2. 


Figura 2: Simulação de chaveamento transitórios trifásico - ATP DRAW


Conclusão:

Com isso, recomenda-se que para todas às aplicações de energia solar fotovoltaica – Grid-Tie seja aplicado esse estudo, para evitar problemas como sobre tensão, corrente reversa e afundamento de tensão. Que todas as obras antes da implantação fotovoltaica, seja vistoriada e analisada se há gerador à diesel no local, e se tiver, aplicar esse estudo no mesmo.


Referências:

Costa, C. A. et al., 2012. Estratégias de Controle Digital Aplicado em PLL Trifásico para Sincronismo Eficiente de Conversores Estáticos Utilizados em Sistemas de Geração de Energia. Campina Grande.


NASCIMENTO, Klaus V. Do. Metodologia de Analise de Variações de Tensão Causadas pela Proteção Anti-Ilhamento de Geradores Síncronos Distribuídos. Dissertação apresentada para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Elétrica a Escola de Engenharia de São Carlos. 2013.


Jia, Y., Zhao, J. & Fu, X., 2014. Direct Grid Current Control of LCL-Filtered Grid-Connected Inverter Mitigating Grid Voltage Disturbance. IEEE TRANSCTIONS ON POWER ELECTRONICS.


Yazdani, A. & Iravani, R., 2010. Voltage-Sourced Converters in Power Systems: modeling, control, and applications. 


Artigo produzido por:


Prof. Esp. William Cambuhi de Oliveira

Fundador da Célula Energia Cursos e Treinamentos, Engenheiro de Controle e Automação e Pós-Graduado em Sistema de Potência pelo UNISAL. Possui mais de 10 anos de experiência com projetos elétricos em distribuição conforme a ABNT NBR 5410:2004, ABNT NBR 5419:2015 e ABNT NBR 16690:2019. Professor e palestrante na área de energia solar fotovoltaica e projeto elétrico de distribuição e dimensionamento de componentes elétricos.


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