Curto Circuito em Geração Distribuída de Energia Elétrica

Introdução

A demanda por energia elétrica no Brasil, vem crescendo, acompanhando o desenvolvimento econômico do país. Porém, investimentos em infra-estrutura, que asseguram um crescimento sólido, estratégico e sustentável, sempre foram insuficientes, como no caso da geração de energia elétrica. Em 2001, o Brasil foi surpreendido com o anúncio do racionamento de energia, que tinha como meta, a redução imediata de 20 % (vinte por cento) no consumo total. A falta de investimentos somou-se a um longo período de estiagem e resultou em uma redução no nível dos principais reservatórios das usinas hidroelétricas, como o lago de Furnas, que chegou a 12,98 % de sua capacidade total. Dentre as soluções propostas para aumentar a oferta de energia em curto prazo, destacaram as tecnologias: Geração Distribuída - “Expressão usada para designar a geração elétrica realizada próxima do(s) consumidor (es)” (INEE, 2001) e Co-Geração – “Tecnologia em que o calor produzido na geração elétrica é usado no processo produtivo sob a forma de vapor.” (INEE, 2001). Empresas brasileiras estão utilizando o princípio de geração distribuída, valendo-se de energias residuais de seus processos para a geração de energia. Alguns exemplos de geração distribuída, reutilizando combustíveis: Bagaço da cana-de- açúcar nas indústrias de açúcar e álcool; Gases liberados nas várias fases do processo nas indústrias metalúrgicas e petroquímicas; Licor nas indústrias de celulose. Pequenos grupos geradores podem suprir a demanda da empresa e operar em paralelo com a concessionária, fornecendo a energia excedente, contribuindo para elevar os níveis potenciais da malha elétrica nacional.  O estudo de caso apresentado neste trabalho foi desenvolvido com dados do sistema elétrico da CENIBRA (Celulose Nipo Brasileira S/A), fábrica de celulose branqueada de eucalipto de fibra curta, localizada na cidade de Belo Oriente, estado de Minas Gerais.  O seu sistema elétrico é composto por duas fontes de energia elétrica própria, do tipo Turbo - Geradores Síncronos de pólos lisos. Um gerador de 47 MVA e o outro de 70 MVA, que operam em paralelo e são acionados pelas linhas de vapor interligadas de cinco caldeiras, sendo duas de recuperação (Licor), duas de biomassa (casca e nós de eucalipto) e uma caldeira a óleo. Os dois TG’s (Turbo - Geradores) são suficientes para o abastecimento de toda a fábrica. O TG1 opera em regulação de fator de potência e o TG2 em regulação de tensão. A fábrica ainda possui uma subestação com alimentação da Rede da concessionária para alimentar cargas não essenciais. Em alguma necessidade específica, cargas essenciais podem ser transferidas para a mesma.  O sistema como um todo pode também operar em  19 paralelo, como na época do racionamento em 2001, quando o fluxo de potência foi definido no sentido CENIBRA-Rede da Concessionária.   A CENIBRA se enquadra tanto na categoria de Geração Distribuída, quanto na de Co- Geração. O vapor produzido nas caldeiras é primeiramente utilizado para acionar os geradores elétricos e após, é reaproveitado no processo de produção de celulose. Uma das particularidades do seu sistema elétrico, é que as cargas estão muito próximas às fontes principais, caracterizando baixa impedância e altas correntes de curto-circuito, sendo necessário a utilização de dispositivos de proteção de alta velocidade na interligação das fontes.   O presente trabalho pretende calcular as correntes de curto-circuito simétrico trifásico no período subtransitório no barramento da subestação principal da CENIBRA e avaliar o dimensionamento dos disjuntores das fontes e de interligação dos barramentos. Será utilizado como referência, o documento nº. CS-341/99-110-93 (estudo de curto-circuito geral na CENIBRA) elaborado por uma empresa de Consultoria em Projetos de Engenharia, responsável pelos estudos e definições de coordenação e seletividade do sistema elétrico da CENIBRA.