Coordenação e seletividade da proteção em sistemas elétricos de usinas eólicas

Abstract

O crescimento acelerado da população mundial e da sua demanda de consumo de energia elétrica em todo o mundo somados com os impactos ambientais devido a dependência de combustíveis fosseis e não renováveis assim como a sua crescente escassez, têm acelerado a busca de soluções sustentáveis para a geração de energia elétrica. Entre essas soluções, os sistemas de geração eólica têm crescido significativamente nos últimos anos. As usinas de geração eólicas possuem dependência direta da velocidade do vento, que, por sua vez, apresenta imprevisibilidade e inconstância, fazendo com que seja necessária a utilização de esquemas de conexão dos geradores eólicos ao sistema de energia distintos daqueles utilizados em plantas de geração convencionais, como nas usinas hidrelétricas e termelétricas. Essas peculiaridades exigem mudanças de como devem ser realizados os estudos de proteção elétrica aplicados em parques eólicos. O tipo de aerogerador afeta diretamente a resposta de curto-circuito no sistema e, portanto, requerem uma análise específica para esses tipos de estudo. A seletividade é uma característica almejada nos estudos de proteção na qual somente o elemento de proteção mais próximo do defeito desligue a parte defeituosa do sistema elétrico, garantindo a eficiência da operação com segurança. Esse trabalho mostra que para uma correta coordenação e seletividade de atuação da proteção elétrica em plantas eólicas é necessária a utilização de métodos modernos para garantir a eficiência da geração, como a seletividade lógica, em conjunto com funções clássicas de proteção, como a sobrecorrente e sobrecorrente direcional.

The accelerated growth of the world population and its demand for electricity consumption worldwide combined with environmental impacts due to dependence on fossil and non-renewable fuels as well as its growing scarcity, have accelerated the search for sustainable solutions for generation of electricity. Among these solutions, wind generation systems have grown significantly in recent years. Wind power plants are directly dependent on wind speed, which, in turn, is unpredictable and inconsistent, making it necessary to use schemes for connecting wind generators to the power system different from those used in conventional generation plants, as in hydroelectric and thermoelectric plants. These peculiarities require changes in how electrical protection studies applied to wind farms should be carried out. The type of wind turbine directly affects the short-circuit response in the system and therefore requires specific analysis for these types of studies. Selectivity is a desired feature in protection studies in which only the protection element closest to the defect disconnects the defective part of the electrical system, ensuring the efficiency of the operation safely. This work shows that for a correct coordination and selectivity of the performance of electrical protection in wind power plants, it is necessary to use modern methods to guarantee generation efficiency, such as logical selectivity, together with classic protection functions, such as overcurrent and overcurrent directional.