Modelo de turbinas do tipo bulbo para estudos de estabilidade eletromecânica de sistemas elétricos de potência.

Abstract

Preocupada com a preservação do meio ambiente, a engenharia moderna tem buscado novas alternativas para a produção de hidroeletricidade. Uma delas é a utilização de turbinas do tipo bulbo, que podem ser instaladas em baixíssimas quedas, a fio d’água. Nesta modalidade, não há necessidade de formação de grandes reservatórios, reduzindo-se, assim, os impactos ambientais. Mas, nacional e internacionalmente, pouco se conhece a respeito dos modelos dinâmicos para estudos de estabilidade angular deste tipo de turbina, bem como dos impactos da utilização destas turbinas para a geração de energia elétrica. A grande preocupação que envolve a utilização deste tipo de turbina, refere-se a seus impactos nos sistemas de potência. A proposta deste trabalho é avaliar estes impactos. Primeiramente, apresenta-se um modelo dinâmico a partir da análise física e mecânica de cada componente da turbina, cujo comportamento é relevante para a estabilidade do sistema elétrico de potência. Cada componente da turbina é apresentado, bem como suas funções e características. A partir destas informações, é elaborado o modelo dinâmico de cada componente. Agrupando-se os modelos mencionados, obtém-se o modelo completo. Ao modelo da turbina é acoplado o modelo do gerador, tornando-se, assim, possível a realização de simulações de transitórios eletromecânicos em sistemas elétricos equipados com esse tipo de turbina. Também são apresentados os principais modelos de turbinas (hidráulicas e térmicas) já conhecidos, de maneira que seja possível comparar-se o comportamento dinâmico dos diversos tipos de turbinas empregados para geração de eletricidade. Os modelos das diversas turbinas são implementados em programas computacionais para a simulação de transitórios eletromecânicos, possibilitando a realização de simulações. Estas, primeiramente, são realizadas em um sistema radial, de forma a avaliar e comparar o comportamento de cada tipo de turbina individualmente e quais as implicações decorrentes da utilização de cada tipo de turbina na dinâmica do sistema elétrico de potência. Desta maneira, é possível constatar as características e os benefícios da utilização de cada tipo de turbina, no comportamento dinâmico do sistema de potência. As simulações e comparações também são estendidas a um sistema multimáquina, de forma a avaliar a operação deste tipo de turbina em situações reais de operação, bem como, avaliar as possíveis interações existentes entre os diversos tipos de turbinas instaladas em um sistema elétrico de potência.