Um estudo de caso do fenômeno da lenta recuperação da tensão no sistema interligado nacional

Abstract

Estudos sobre Sistemas Elétricos de Potência são essencias para garantir que o planejamento elétrico ocorra de forma eficiente e segura de acordo com o desenvolvimento de um país. O aumento do uso de cargas compostas por motores de indução nos sistemas elétricos é tema de estudo que iniciou-se há diversos anos atrás com o avanço da variadade de aplicações para estes equipamentos. O progresso tecnológico dos últimos anos, possibilitou análises mais fidedignas de eventos ocorridos na rede elétrica, principalmente durante o estado transitório. Observou-se que a elevada presença de cargas rotativas em uma região podem contribuir para problemas de estabilidade de tensão após a ocorrência de alguma falta no sistema elétrico, com níveis de subtensão sustentados por diversos segundos. Algumas regiões do estado do Rio Grande do Sul são conhecidas por serem líderes em produção de arroz irrigado, onde diversas estações de bombeamento são utilizadas para o alagamento do solo. Como consequência, após um defeito em uma subestação da Fronteira Oeste foi possível observar uma lenta recuperação do perfil de tensão que não foi possível simular com um modelo padrão de carga unicamente estático.

Para caracterizar tais efeitos, este trabalho apresenta o fenômeno de lenta de recuperação de tensão, bem como suas principais características. Um estudo de caso nas regiões da Fronteira Oeste e Sul do Rio Grande do Sul foi realizado para avaliar as diferenças entre os modelos estáticos e os compostos por motores de indução nas simulações de transitórios eletromecânicos. É proposto um novo modelo que represente a dinâmica da carga da região a fim de possibilitar simulações de estabilidade de tensão e para demonstrar a importância de realizar estudos sobre o tema nestas localidades.

Studies on Electric Power Systems are essential to ensure that electrical planning takes place efficiently and safely as a country develops. The increased use of induction motors and its variety of applications in electrical systems is a topic of concern that wasy key for many researches to be conducted several years ago. Technological progress in recent years has enabled more reliable analysis of events that occurred in the power grid, specially during the transient state. It was observed that the high presence of rotating loads in a region can contribute to problems of voltage stability after the occurrence of some fault in the power grid, with levels of undervoltage sustained for several seconds. Some regions in the state of Rio Grande do Sul are known to be leaders in the production of irrigated rice, where several pumping stations are used for flooding the soil. As a consequence, after a fault in a substation located on the Western part of the state, it was possible to observe the occurrence of a Fault Induced Delayed Voltage (FIDVR), that after further analysis was not possible to simulate with the standard static load model.

To characterize these effects, this work presents the phenomenon known as Fault Induced Delayed Voltage (FIDVR), as well as its main characteristics. A case study in the Western and Southern regions of the state of Rio Grande do Sul was carried out to evaluate the differences between a static load models and a compound one consisted of static and induction motors in electromechanical transient simulations. A new model is developed that represents the load dynamics of the region in order to allow for voltage stability simulations and to demonstrate the importance of carrying out studies in these locations that are prone to experiecing this phenomenon.