Questões de Concursos Análise de Sep

Em uma linha de transmissão cuja tensão base VLL é de 240 kV e a potência base é de 60000 kVA, um engenheiro eletricista verificou os valores da tensão e potência existentes fase-neutro (por fase) de 125 kV e 15000 Kva, respectivamente. Considerando a linha equilibrada, os valores por fase verificados representados em PU da tensão e potência são, respectivamente:

O sistema de valores por unidade (pu) é amplamente utilizado na análise de sistemas elétricos de potência para simplificar os cálculos de grandezas elétricas, eliminando a necessidade de lidar com diferentes unidades físicas. Esse sistema normaliza as grandezas elétricas em relação a valores base de potência e tensão, permitindo que as análises sejam feitas de forma mais uniforme, independentemente da escala de tensão ou corrente no sistema. Um transformador trifásico possui os seguintes dados nominais: 500 kVA, 13,8 kV no lado primário e 440 V no lado secundário. Em uma análise de valores por unidade, as bases de potência e tensão são definidas como 500 kVA e 13,8 kV no lado primário. Com uma corrente no lado primário de 20 A, determine o valor correspondente da corrente em por unidade (pu).

A proteção de sistemas elétricos é fundamental para garantir a segurança, a continuidade do fornecimento de energia e a integridade dos equipamentos em caso de falhas. Relés e disjuntores desempenham papéis complementares nesse processo. Os relés detectam condições anormais, como sobrecargas, curtos-circuitos e faltas à terra, enviando comandos para que os disjuntores isolem as partes defeituosas do sistema. A escolha e a coordenação adequadas desses dispositivos são cruciais para evitar danos e minimizar interrupções no fornecimento de energia, especialmente em sistemas de grande porte e alta complexidade. Sobre a proteção de sistemas elétricos com relés e disjuntores, analise as afirmativas a seguir.

I. Relés de sobrecorrente ajustados com curvas de tempo inverso são mais indicados para proteção de circuitos de distribuição, pois permitem a coordenação seletiva entre diferentes níveis de proteção.
II. Disjuntores a vácuo são amplamente utilizados em sistemas de média tensão devido à sua alta capacidade de interrupção e baixa necessidade de manutenção.
III. Relés de distância utilizam os valores de tensão e corrente para determinar a impedância da linha e, assim, localizar a posição de uma falha no sistema.
IV. A coordenação de relés exige que o tempo de atuação de dispositivos em níveis superiores do sistema seja menor que o de níveis inferiores, para garantir a seletividade.
V. Relés diferenciais são utilizados para proteger equipamentos como transformadores e geradores, pois comparam as correntes de entrada e saída para identificar falhas internas.

Está correto o que se afirma apenas em

Os curtos-circuitos em sistemas elétricos podem ser classificados em simétricos ou assimétricos, dependendo do equilíbrio ou desequilíbrio entre as fases envolvidas. A análise de curtos-circuitos é essencial para o dimensionamento e a proteção dos sistemas elétricos, garantindo a segurança operacional e a integridade dos equipamentos. Curtos simétricos, como os trifásicos equilibrados, possuem características diferentes dos curtos assimétricos, como fase-terra, fase-fase ou fase-fase-terra, que apresentam correntes e tensões desiguais nas fases. Nesse contexto, relacione adequadamente as colunas a seguir.

1. Corrente de curto-circuito simétrico.
2. Corrente de curto-circuito assimétrico.
3. Método dos componentes simétricos.
4. Impedância de sequência zero.
5. Corrente de falta fase-terra.

( ) Corrente caracterizada por tensões e correntes iguais em magnitude e defasadas de 120°.
( ) Técnica utilizada para a análise de curtos assimétricos, decompondo o sistema em componentes de sequência positiva, negativa e zero.
( ) Corrente que ocorre em um desequilíbrio das fases, geralmente envolvendo uma única fase e a terra.
( ) Corrente que ocorre quando o curto-circuito envolve fases desiguais ou desequilíbrio de cargas.
( ) Impedância vista pela corrente de sequência zero, geralmente usada na análise de curtos fase-terra.

A sequência está correta em

A complexidade das instalações elétricas faz com que os cálculos de correntes de falta sejam muitas vezes realizados por aproximações.
Algumas hipóteses simplificadoras usadas nos cálculos estão listadas abaixo.

I. A falta é admitida próxima da fonte geradora. II. A rede de distribuição de baixa tensão não é radial. III. Os valores de tensão de alimentação e as impedâncias dos diferentes componentes são supostos constantes. IV. As resistências de contato e as impedâncias de falta não são levadas em consideração.

Marque a opção que apresenta apenas as hipóteses incorretas.

Os valores nominais de um equipamento em um sistema de potência são 10 MVA, 100 kV e reatância de 0,04 p.u.. Os valores de base no setor onde esse equipamento se encontra são 50 MVA e 200 kV. O novo valor em p.u. dessa reatância para a nova base é:

Uma subestação abaixadora composta de um transformador na configuração delta-estrela de 10√3 MVA apresenta tensão e corrente de curto-circuito na entrada da subestação iguais a 20 kV e 1 kA. As bases adotadas para o setor onde o transformador se encontra são iguais aos seus valores nominais. A reatância do sistema elétrico que alimenta a subestação, é de

A estabilidade de um sistema de potência pode ser definida como sua capacidade de recuperar um estado de equilíbrio operativo após ser submetido a uma perturbação.
Devido à complexidade dos diversos fatores que influenciam a resposta dinâmica de um sistema de potência, a compreensão de problemas de estabilidade é facilitada pela classificação de seus aspectos em diferentes categorias.
Com base nisso, relacione as categorias de estabilidade listadas a seguir às respectivas características.

1. Estabilidade de ângulo a pequenos sinais. 2. Estabilidade transitória. 3. Estabilidade de tensão a pequenos sinais. 4. Estabilidade de tensão a grandes perturbações. 5. Estabilidade de frequência a longo prazo.

( ) Influenciada pelas dinâmicas não lineares do sistema elétrico e ponto de operação inicial. O período de interesse da análise vai de 3 a 10 segundos após a perturbação.
( ) Depende da característica das cargas e da interação com controladores contínuos e discretos do sistema. A análise deve ser por tempo suficiente para capturar o efeito de elementos como ULTCs e limitadores de corrente de campo.
( ) Relacionada a processos lentos ou quase-estáticos. A instabilidade nessa categoria pode se manifestar pela inversão do comportamento para injeção de potência reativa.
( ) Referente a perturbações causadas por variações na carga e geração. A instabilidade nesta categoria pode se manifestar de forma monotônica ou oscilatória.
( ) Relacionada a resposta inadequada de equipamentos, pouca coordenação entre controladores e proteção ou reservas de potência insuficientes. Tem seu foco nas dinâmicas de equipamentos como saturação de transformadores, sistemas de proteção de linhas e controle automático de geração.

Assinale a opção que apresenta a relação correta, na ordem apresentada.

O critério das áreas iguais é um método gráfico-analítico para rápida avaliação da estabilidade de primeiro swing, referente ao primeiro momento após uma perturbação em um sistema. Apesar de sua validade estar limitada a versões simplificadas de sistemas de potência, por meio de sua análise é possível chegar a importantes conceitos de estabilidade transitória.
Considerando este critério, analise as afirmativas a seguir.

I. O conceito de potência acelerante advém do desequilíbrio entre a potência mecânica, provida pela máquina primária, e a potência elétrica entregue pelo gerador a barra infinita. Sempre que a diferença entre ambas for positiva o ângulo do rotor tende a aumentar com o tempo.
II. Quanto maior a inércia do gerador maior o ganho de velocidade das partes girantes durante o período sob falta.
III. A atuação do regulador de velocidade na redução da potência mecânica durante o período sob falta, tem grande impacto na estabilidade de primeiro swing de um gerador.

Está correto o que se afirma em

A causa raiz de muitos fenômenos de instabilidade de tensão em sistemas de potência é o comportamento da carga.
Após uma perturbação, a demanda tende a se recuperar de diferentes formas, a depender da característica da carga atendida. Essa recuperação tende a agravar a situação da tensão em uma rede degradada. Dessa forma, a modelagem da carga, como a dos demais elementos da rede, é de grande importância nesse tipo de análise.
Com relação à modelagem de carga para estudos de estabilidade, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.

( ) Cargas de aquecimento controladas por termostatos apresentam uma característica favorável para a recuperação da tensão, uma vez que seu controle tende a reduzir demanda com a queda da tensão. Elas são conhecidas como cargas de impedância constante.
( ) A redução da tensão nos terminais de motores de indução fazem com que estes demandem maior corrente, acentuando assim a queda de tensão da rede. No limite, a subtensão no motor pode causar o estol, que é seu bloqueio em função de não ser capaz de atender o torque da carga em seu eixo.
( ) A dependência da carga com a frequência é geralmente considerada pela multiplicação do modelo escolhido pelo fator 1 + αƒ(ƒ − ƒ₀), em que αƒé o parâmetro de sensibilidade à variação da frequência.

As afirmativas são, respectivamente

O controlador de tensão atua modulando a corrente de excitação de um gerador síncrono para controlar sua tensão terminal.
Por apresentar uma dinâmica rápida, a atuação desta malha de controle tem grande influência na resposta dinâmica do gerador durante uma perturbação.
Com relação aos efeitos do regulador de tensão na estabilidade de geradores síncronos, analise as afirmativas a seguir.

I. No caso extremo de um gerador fortemente carregado conectado por uma linha de transmissão longa, um ganho alto do controlador de tensão pode resultar em amortecimento líquido negativo, levando a uma perda oscilatória de estabilidade.
II. Um regulador de tensão de ação rápida é capaz de agir no período transitório de uma falta e melhorar a margem de estabilidade de primeiro swing.
III. A ação do regulador de tensão, de elevar a corrente de campo durante faltas, tem o efeito de induzir uma corrente nos enrolamentos amortecedores que aumentam seu efeito de amortecimento de oscilações.

Está correto o que se afirma em

Além das oscilações do rotor de um gerador contra o sistema, os estudos de estabilidade também se preocupam com oscilações no próprio rotor que possam causar fadiga do material e de acoplamentos e levar a sua falha.
Esse tipo de oscilação é conhecido como subsíncrona e costuma ocorrer principalmente em geradores

Uma determinada subestação da rede básica possui um conjunto de transformadores que elevam a tensão de 220kV para 500kV, o qual abastece um tronco composto por várias linhas de transmissão de 500kV.
Devido a uma falha severa, um antigo transformador auxiliar, que alimentava uma carga local através de um único circuito radial, foi substituído por um novo, de características idênticas. Quanto às conexões desse transformador, o seu primário está conectado em 220kV em Delta, enquanto o seu secundário está conectado em 13,8kV em estrela solidamente aterrada.
Quanto ao nível de curto-circuito no primário do transformador auxiliar, as magnitudes das faltas monofásica e trifásica são idênticas.
Considere ainda que:

• o sistema é sem perdas; • opera em vazio; • as reatâncias de sequência negativa e positiva são idênticas; • os curtos-circuitos são sempre francos; e • o transformador auxiliar é de núcleo envolvente.

Nesse contexto, a magnitude da falta trifásica nos terminais do secundário do transformador auxiliar

Considere um sistema de potência composto por 3 (três) barras, possuindo a seguinte topologia:

• Um gerador síncrono está conectado a barra 1.
• As barras 2 e 3 possuem uma carga local cada.
• Há 3 linhas de transmissão: a LT12 conecta a barra 1 à barra 2, a LT13 conecta a barra 1 à barra 3, a LT23 conecta a barra 2 à barra 3.
• A LT13 possui impedância igual ao triplo da impedância da LT12.
• A LT23 possui impedância igual ao dobro da impedância da LT12.
• O sistema opera em vazio e sem perdas.

De forma a subsidiar os ajustes das proteções dessas linhas, foi calculado o valor da corrente de curto-circuito trifásico franco para os seguintes locais:

• Local I: barra 2. • Local II: barra 3. • Local III: meio da linha que conecta a barra 1 até a barra 2. • Local IV: meio da linha que conecta a barra 1 até a barra 3. • Local V: meio da linha que conecta a barra 2 até a barra 3.

Nesse contexto, o local que apresenta o menor valor de corrente de curto-circuito trifásico é o local

As informações sobre as magnitudes dos diferentes tipos de curtocircuito de um determinado sistema de potência são basilares para que os respectivos equipamentos de proteção sejam adequadamente ajustados, propiciando uma operação correta para todos os cenários de contingências de interesse.
Entre os diversos tipos de curto-circuito, destaca-se o curtocircuito trifásico franco. Quanto a este tipo específico de falta, analise as afirmativas a seguir.

I. É o mais frequente em sistemas de potência, sensibilizando todas as três componentes de sequência das proteções.
II. É o mais severo do ponto de vista de estabilidade angular, imprimindo maior potência acelerante aos geradores.
III. É o mais complexo de se obter, exigindo representação individualizada de cada uma das fases.

Está correto o que se afirma em

O problema do fluxo de potência é fundamental para a área de análise de sistemas elétricos de potência, dada a sua relação com outros problemas também tratados na mesma área.
Com relação à solução do problema de fluxo de potência e suas aplicações, avalie as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.

( ) Obtém primariamente o módulo e fase das tensões em todas as barras do sistema, podendo também ser calculados as correntes e potências que trafegam nas linhas e demais equipamentos.
( ) Pode ser utilizada para determinação das correntes de curto-circuito, uma vez que os dados necessários para tais cálculos já estão contidos naqueles .
( ) Integra-se ao problema de transitórios eletromecânicos, uma vez que sua solução é utilizada no cálculo das condições iniciais do sistema para o evento a ser simulado.

As afirmativas são, respectivamente,

O sistema por unidade (pu) é amplamente usado em sistemas elétricos de potência, notadamente por facilitar a comparação entre as tensões e correntes de diferentes porções no sistema, simplificando a análise e interpretação dos dados.
Considere um transformador trifásico elevador, 18 kV/200 kV, cuja corrente de linha medida no lado de alta é 100 A.
Assumindo que a potência base do sistema seja 100 MVA e que a tensão base no primário do transformador seja 18 kV, a corrente medida no secundário é, em pu,

Uma determinada torre de uma linha de transmissão teve parte de seus isoladores de vidro quebrados por vandalismo. Durante uma tempestade houve um rompimento do dielétrico da cadeia de isoladores de duas fases, o que resultou num curto-circuito bifásico para a terra.
Considere que a contingência supracitada possui as seguintes características:

• Reatância de sequência positiva: 0,5 pu
• Reatância de sequência negativa: 0,5 pu
• Reatância de sequência zero: 1,0 pu
• Tensão pré-falta: 1,0 pu
• Sistema está em vazio
• Sistema é sem perdas

Nessas condições, o valor do módulo da corrente de curto-circuito, em pu, é

Associe os conceitos de coordenação de isolamento listados a seguir às respectivas descrições ou finalidades.

1. Nível Básico de Isolamento (NBI) 2. Distância de Escoamento 3. Coordenação de Isolamento 4. Margem de Segurança

( ) Diferença entre o nível básico de isolamento do equipamento e a tensão máxima esperada a que ele estará sujeito durante a sua vida útil.
( ) Distância medida ao longo da superfície de um isolador entre duas partes condutoras.
( ) Tensão máxima que um equipamento pode suportar sem falha, sob condições padrão de ensaio.
( ) Processo que envolve garantir que o isolamento de todos os componentes de um sistema elétrico seja adequado para suportar tanto tensões normais quanto surtos, sem falhas.

Assinale a opção que apresente a relação correta, na ordem apresentada.