Análise de distorção harmônica e fator de potência associados à inserção de geração fotovoltaica em rede de distribuição

Abstract

Este trabalho tem por objetivo analisar impactos da inserção de geração fotovoltaica em rede de distribuição, sendo o foco nas formas de onda de corrente e de tensão. É proposta a avaliação de índices de distorção harmônica e de fator de potência em diversos pontos de sistema de distribuição. O estudo foi feito baseado na modelagem da rede de distribuição de testes de 13 barras do IEEE (IEEE 13 Node Test Feeder) e inserção de sistema fotovoltaico em determinada barra do sistema. Foram realizadas simulações, no domínio do tempo, alterando a potência de geração fotovoltaica instalada. Esta metodologia foi repetida em três pontos diferentes da rede a fim de comparar o comportamento da mesma com a variação do local de injeção de tal geração distribuída. Os resultados mostraram que a distorção harmônica não seria um fator limitante do ponto de vista das cargas para a instalação de sistemas fotovoltaicos, se utilizados apenas inversores trifásicos multiníveis. Os pontos onde foi observada maior distorção harmônica foram os bancos de capacitores, o que pode danificar tais equipamentos. O impacto verificado que teria mais consequências é a redução do fator de potência no barramento da subestação. Esta redução do fator de potência resulta da inversão do fluxo de potência ativa, com o aumento da geração fotovoltaica e acarreta multas para valores com medida abaixo de 0,92. Foram obtidos resultados semelhantes em todos os casos simulados, quando variado o local da rede que seria o ponto de conexão.

This paper aims to analyze impacts of increasing photovoltaic generation connection in a distribution network, with focus on current and voltage waveforms. It is proposed to evaluate harmonic distortion and power factor in several points of the distribution system. This study is done based on modeling a distribution grid based on the model IEEE 13 Node Test Feeder and connection of photovoltaic systems in certain nodes from the feeder. Simulations were carried out in time domain, changing the installed power of photovoltaic generators. This methodology was repeated at three different nodes of the grid in order to compare its behavior with the variation of the injection point of such distributed generation. The results have shown that harmonic distortion would not be a limiting factor for photovoltaic systems installation, with only multi-level inverters were used. Greater harmonic distortion was observed in nodes where are capacitor banks, which can damage such equipment’s. The reduction of the power factor in the substation bus is the impact verified that would have more consequences in this case. This power factor reduction results from the inversion of the active power flow with the increase of photovoltaic generation and leads rates for points with a power factor below 0.92. Similar results were obtained in all simulated cases, when the connection node was changed.