Uma contribuição para análise do fenômeno das flutuações de tensão nos sistemas elétricos de potência [thesis]

Arnaldo Rosentino Junior
DEDICATÓRIA Dedico este trabalho aos meus queridos pais, Maria Madalena e Arnaldo (Em memória), aos meus irmãos Alex e Henrique, e aos grandes amigos Diogo Carrijo, Mayra Keiko e Mariana Ribeiro Carrijo pela compreensão e incentivos dedicados a mim para realização do mesmo e pela compreensão nos momentos ausentes. AGRADECIMENTOS A DEUS pelo apoio, por jamais me abandonar perante as angústias e dificuldades, e tornando-me cada vez mais forte para prosseguir na conquista dos meus sonhos. À pessoa
more » ... mais cheia de paz, amor e simplicidade, minha mãe Maria Madalena Soares Rosentino, que mesmo quando se apresentou com limitações, jamais deixou de me enviar a sua benção e o seu sorriso, e jamais reclamou de algo, mesmo quando as dificuldades eram maiores que as realizações. E mesmo quando estive tão longe, na figura de Nossa Senhora Aparecida, sempre esteve próxima de mim. Ao meu saudoso pai Arnaldo José Pereira Rosentino pelas lembranças de seus ensinamentos, que sempre servirão como um guia à minha trajetória pessoal e profissional. Aos meus irmãos Alex Sander Soares Rosentino e Henrique Soares Rosentino, pelo incentivo e pelo orgulho no desenvolvimento desta pesquisa. À Murilo Fernandes e toda sua família, pelo suporte humano dedicado à minha família, nos momentos alegres e tristes. Aos professores orientadores José Rubens Macedo Jr e Antônio Carlos Delaiba pelo incentivo, paciência, presteza e compreensão nas etapas desafiadoras deste trabalho, pela orientação segura, pela confiança na minha capacidade de realização, pela amizade e por compartilhar suas vastas experiências profissionais e principalmente humanas. À Diogo Ribeiro Carrijo, Mayra Keiko, e Mariana Ribeiro Carrijo, que mais do que amigos, reconhecem a importância do desenvolvimento desse trabalho e jamais deixou que eu desistisse na conquista de meus sonhos. Ao amigo Isaque Nogueira pela convivência durante toda minha vida acadêmica, pela contribuição de seus conhecimentos e pelo incentivo na realização deste trabalho. Aos colegas e amigos da Pós-Graduação Hero, que sempre estiveram próximos na minha trajetória pessoal e profissional. Ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da UFU, através de seus professores e funcionários, pela oportunidade de crescimento profissional e aprendizado, especialmente, ao professor José Carlos de Oliveira e à secretária de pós-graduação, Cinara Fagundes. À Universidade de Alberta, Edmonton -Canadá, que na pessoa do Professor Wilsun Xu, contribuiu de forma significativa para o desenvolvimento desta tese. À CAPES pelo apoio financeiro, o qual possibilitou a realização dessa pesquisa no âmbito nacional, e internacional, através do programa PDSE -Programa de Doutorado Sanduíche no Exterior. Enfim, a todos aqueles que, direta ou indiretamente, contribuíram para a viabilização desta tese de doutorado. vi RESUMO No contexto do tema da qualidade de energia elétrica, os estudos de acesso para avaliação de cargas potencialmente perturbadoras representam um dos principais pontos de análise das concessionárias de energia. Tomando-se os principais distúrbios de qualidade de energia, verifica-se que ainda há lacunas para uma análise adequada do fenômeno da flutuação de tensão, visto que o fenômeno em questão ainda é analisado de forma isolada, sem associá-lo com a presença de componentes de frequência inter-harmônicas. Atualmente, os estudos são desenvolvidos conforme os protocolos IEC 61000-3-7 e IEC 61000-4-15. Este último, comumente conhecido como flickermeter IEC indica a forma de como quantificar a flutuação de tensão. Devido à inerente relação entre o fenômeno da flutuação de tensão e as frequências inter-harmônicas, constatam-se deficiências no medidor IEC. Os estudos tornam-se ainda mais críticos quando o fenômeno é relacionado com as indústrias siderúrgicas, onde encontram-se instalados os fornos elétricos a arco. Esses equipamentos são uma das principais cargas causadoras das flutuações de tensão, porém devido ao seu funcionamento bastante dinâmico e estocástico, tornam-se cargas difíceis de serem caracterizadas. Dentro deste contexto se insere a presente tese de doutorado, a qual se encontra direcionada ao avanço de estudos adequados para avaliação do fenômeno da flutuação de tensão nos sistemas elétricos de potência. O trabalho de pesquisa aqui contemplado se apresenta com duas contribuições ao presente estado da arte. Uma primeira, associada com a proposta de um modelo computacional simples, prático e preciso de fornos elétricos a arco. E, por fim, o estabelecimento de uma técnica para avaliação e quantificação adequada do fenômeno da flutuação de tensão. Palavras-Chave: Estudos de Acesso, Flickermeter IEC, Flutuação de Tensão, Fornos Elétricos a Arco, Inter-harmônicas. vii ABSTRACT Regarding to power quality issue, the electrical impact assessment due to connection of disturbing installations at power system are essential for the power supply. Among the existing disturbances, the analysis of voltage fluctuation phenomenon presents some deficiencies, since such phenomenon is still evaluated by neglecting the inter-harmonic components. Nowadays, taking into account the voltage fluctuation phenomenon, the requirements for connection of fluctuating loads are performed according to IEC 61000-3-7 guidelines and by considering the IEC 61000-4-15 protocol, which is also called as IEC flickermeter, and it is responsible for quantifying the effect of voltage fluctuation. When the voltage fluctuation is correlated to inter-harmonic components, it can be noted some limitations of flickermeter IEC. The electrical impact assessment at the system becomes even more limited if the analysis is associated to steelmaking industry, employing electric arc furnaces. Such fluctuating loads are the main causes of voltage fluctuations. However, because of their dynamic and stochastic process, it is hard to characterize them. Taking into account such scenario, this research provides advances to perform a more adequate voltage fluctuation assessment than the existing ones. Therefore, it is presented two main contributions for the literature. Firstly, it is proposed a straightforward, useful, and accurate computational model of electrical arc furnace. Then, it is proposed a more accurate methodology than IEC flickermeter for evaluating and quantifying the effect of voltage fluctuation.
doi:10.14393/ufu.te.2014.128 fatcat:qax4kbqsubgenlkb2f2a7fryu4