Como Detectar e Prevenir o Efeito Ilha em Sistemas de Rede Solar
Definição do Efeito de Ilhamento
Quando o fornecimento de energia da rede elétrica é interrompido devido a falhas, erros operacionais ou manutenções programadas, os sistemas de geração de energia renovável distribuída podem continuar operando e fornecendo energia às cargas locais, formando uma "ilha" autossustentada que está fora do controle da empresa de utilidade.
Riscos Causados pelo Efeito de Ilhamento
Perda de Controle de Tensão e Frequência: A empresa de utilidade não pode regular a tensão e a frequência na seção isolada. Se esses parâmetros se desviarem além dos limites permitidos, o equipamento conectado pode ser danificado.
Risco de Sobrecarga: Se a demanda de carga exceder a capacidade nominal do inversor, a fonte de energia pode se sobrecarregar e sofrer danos térmicos ou falhas.
Dano por Recolocação: A recolocação automática de disjuntores em uma seção isolada pode causar uma re-tripulação imediata e potencialmente danificar inversores ou outros equipamentos.
Risco de Segurança para Pessoal: As linhas conectadas ao inversor permanecem energizadas durante as interrupções, representando riscos sérios de eletrocussão para equipes de manutenção e comprometendo a segurança geral da rede.
Métodos de Detecção do Efeito de Ilhamento
Vários métodos principais são usados para detectar o ilhamento:
Detecção de Deriva de Frequência: Em uma microrede isolada, a frequência do sistema geralmente se desvia do valor nominal da rede principal. Monitorar as variações de frequência ajuda a identificar condições de ilhamento. Isso pode ser implementado usando dispositivos dedicados de monitoramento de frequência ou sistemas SCADA.
Detecção de Variação de Potência Reativa: Sem acesso ao suporte de potência reativa da rede principal, a relação entre a saída de potência reativa de um gerador e as mudanças de carga se torna distinta no modo de ilha. O monitoramento da potência reativa ou fator de potência permite a detecção de ilhamento.
Detecção de Anomalias de Tensão: As flutuações de tensão em uma microrede isolada frequentemente diferem significativamente das da rede principal. Detectar tais anomalias através de equipamentos de monitoramento de tensão pode sinalizar o ilhamento.
Análise de Correlação Freqüência-Tensão: A relação dinâmica entre a frequência e a tensão em um sistema isolado pode diferir daquela no modo conectado à rede. Analisar essa correlação ajuda a distinguir eventos de ilhamento.
Detecção de Fluxo de Potência Reverso: Durante o ilhamento, geradores distribuídos podem alimentar energia de volta para uma linha que deveria estar desenergizada. Monitorar a direção do fluxo de potência usando analisadores de potência ou relés de proteção pode indicar o ilhamento.
Nota: Dependendo da configuração específica da microrede e do contexto operacional, um único método pode ser insuficiente. Muitas vezes, uma combinação de técnicas de detecção passiva e ativa é empregada. Além disso, a seleção, calibração e manutenção adequadas dos equipamentos de monitoramento são essenciais para garantir a detecção confiável e precisa.
Estratégias de Prevenção e Mitigação do Efeito de Ilhamento
Para prevenir ou mitigar eficazmente o ilhamento, as seguintes medidas são comumente adotadas:
Monitoramento e Controle Centralizados: Implemente um sistema centralizado para monitorar continuamente o status de interconexão e os parâmetros operacionais tanto da microrede quanto da rede principal. Ao detectar o ilhamento, o sistema deve desconectar automaticamente a seção isolada.
Lógica de Coordenação Contra Ilhamento Confiable: Empregue lógica de comutação robusta que garanta a reconexão à rede principal apenas após a confirmação de condições estáveis, evitando a recolocação insegura.
Dispositivos de Proteção Inteligentes: Implante relés de proteção inteligentes capazes de monitorar em tempo real a tensão, frequência e outros parâmetros críticos. Esses dispositivos podem acionar autonomamente inversores ou desconectar circuitos quando o ilhamento é detectado.
Controladores Lógicos Programáveis (CLPs): Use CLPs ou controladores avançados para automatizar procedimentos de desconexão e reconexão com base em regras de segurança pré-definidas e condições da rede.
Gestão Inteligente de Cargas: Integre sistemas de controle de carga inteligentes para balancear ou reduzir dinamicamente as cargas durante a operação isolada, prevenindo sobrecargas e melhorando a estabilidade do sistema.
Testes de Conformidade e Supervisão Regulatória: Adira a padrões relevantes (por exemplo, IEEE 1547, IEC 62109) e realize testes regulares de conformidade para garantir que as funções anti-ilhamento atendam aos requisitos de segurança e desempenho, minimizando os riscos tanto para a rede quanto para os usuários finais.
Padrões de Referência
IEEE 1547-2018
IEEE 1547.1-2020
IEEE 929-2000
IEEE 1662-2019
