Contribuições para o estudo de atribuição de responsabilidades em circuitos elétricos de baixa tensão

Abstract

This work, aims to the study of the accountability problem focused on single-phase circuits with low voltage characteristics (low level of short circuit). In this scenario, the advancement of electronic loads and switchin devices have promoted and environment in which voltages and currents present high harmonic content, reducing the electrical power quality. In this context, the objective of this work is to study the behavior of linear and nonlinear loads and draw conclusions on accountability in electrical grids, i.e., responsibility in the harmonic content generation. For this purpose, it was applied the Conservative Power Theory (CPT) which is a mathematical tool for electrical circuits analysis on both sinusoidal and nonsinusoidal conditions. Furthermore, the CPT allows the application of a Accontability Methodology that takes into account information of the line impedance (equivalent Thévenin viewed by point of common coupling) and the equivalent parameters of the load. These two considerations represent a differential in relation to the studied methodologies. So, an electrical circuit containing linear and non-linear loads was proposed, and the Accountability Methodology was studied and discussed, seeking answers about the power portions that should be accontable to the harmonic loads. The load characterization and the impedance estimation presented satisfactory results. Then, the Accontability Methodology proposes that the fundamental active power should be accontable to the loads, since it represents the power portion that really flows the power source to the load. In addition, the work showed the fragility of PRODIST in relation to the IEEE standard concerning the harmonic voltage distortion established limits at the point of common coupling

O presente trabalho aborda o assunto da atribuição de responsabilidades em circuitos elétricos monofásicos com características de baixa tensão (baixo nível de curto circuito). Nesse cenário, o avanço das cargas eletrônicas e das fontes chaveadas propiciou um ambiente na qual tensão e corrente carregam alto conteúdo harmônico desfavorecendo, de certa forma, a Qualidade da Energia Elétrica (QEE). Nesse contexto, o objetivo do trabalho é estudar o comportamento de cargas lineares e não lineares e traçar conclusões a respeito de atribuição de responsabilidades. Para tanto, utilizouse a Teoria da Potência Conservativa (CPT) (do inglês, Conservation Power Theory) que é um modelo matemático para análise de circuitos elétricos sob condições senoidais e não seniodais. Além disso, a CPT permite expandir a análise do problema proposto através de uma Metodologia de Atribuição de Responsabilidades que leva em consideração um circuito equivalente com as informações da impedância de linha (equivalente Thévenin da rede visto pelo PAC) e dos parâmetros equivalentes da carga, mostrando um diferencial frente às metodologias estudadas. Para tanto, um circuito elétrico composto por diferentes cargas lineares e não lineares foi proposto e se pode estudar e discutir o compartilhamento de responsabilidades, buscando respostas acerca das quais parcelas de potência devem ser apontadas às cargas geradoras dos distúrbios harmônicos. A caracterização de cargas e estimação de impedância de linha apresentam resultados bastante satisfatórios. Assim, a metodologia de atribuição de responsabilidades sugere que a potência ativa fundamental deveria ser de responsabilidade das cargas, uma vez que ela representa de fato o fluxo de potência da fonte de alimentação para a carga. Além disso, o trabalho mostrou a fragilidade da PRODIST frente à norma IEEE em relação aos níveis de distorção harmônica de tensão no PAC...