Modelagem de uma usina fotovoltaica de geração distribuída no software OpenDSS: estudo de caso para análise das correntes de curto-circuito e sistema de proteção

Abstract

Com o crescente investimento em fontes energia renováveis para geração de energia elétrica, as Usinas de Geração Distribuída vêm ganhando espaço dentro da matriz elétrica brasileira. Os projetos de usinas fotovoltaicas tornaram-se cada vez mais atrativos, trazendo consigo a necessidade da análise de correntes de curto-circuito, visando garantir maior segurança do empreendimento. Os efeitos adversos causados pelas correntes de curto-circuito em Sistemas Elétricos de Potência são variados e ocorrem devido a diferentes fatores, assim comprometendo tanto a qualidade da energia elétrica quanto a vida útil dos equipamentos. Diante de tais problemas, torna-se necessário adotar métodos eficazes de mitigação das faltas, de maneira que a qualidade e continuidade da energia sejam mantidas. Este es tudo tem como base a análise das correntes de curto-circuito, abordando sua origem, impacto dentro do Sistema elétrico de potência, as normas aplicáveis aos ajustes dos dispositivos de proteção — como ABNT, IEEE e IEC, bem como os métodos para solução do problema. A abordagem principal do trabalho consiste na análise das correntes de falta de uma usina fotovoltaica. A metodologia adotada inclui a modelagem de uma usina no software de simulação OpenDSS, assim possibilitando a obtenção das correntes de curto-circuito trifásicas, bifásicas e monofásicas. Com base nos resultados, foi realizado o dimensionamento e ajuste dos dispositivos de proteção, visando garantir a segurança e o funcionamento do sistema. O trabalho evidência a importância do estudo e análise de curto-circuito como ferramenta para confiabilidade e proteção dos sistemas elétricos de potência

With the growing investment in renewable energy sources for electricity generation, Distributed Generation (DG) plants have been gaining space in the Brazilian electrical matrix. Photovoltaic plant projects have become increasingly attractive, bringing the need for short-circuit current analysis to ensure greater safety of the facility. The adverse effects caused by short-circuit currents in Power Systems are diverse and result from various factors, thus compromising both the quality of electrical energy and the lifespan of equipment. In light of such issues, it becomes necessary to adopt effective fault mitigation methods to ensure the continuity and quality of power supply. This study is based on the analysis of short-circuit currents, addressing their origin, impact on the power system, applicable standards for the adjustment of protection devices—such as ABNT, IEEE, and IEC, and the methods used to address these issues. The main focus of the work is the analysis of fault currents in a photovoltaic power plant. The adopted methodology includes the modeling of the plant in the OpenDSS simulation software, thus enabling the calculation of three-phase, two-phase, and single-phase short-circuit currents. Based on the results, the protection devices are properly sized and adjusted, aiming to ensure system safety and proper operation. This work highlights the importance of shortcircuit analysis as a fundamental tool for ensuring the reliability and protection of power systems.