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PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 2021 Prof. João Lucas de Souza Silva Prof. Mendelsson Rainer Macedo Neves Profa. Michelle Melo Cavalcante GABARITO DAS AUTOATIVIDADES 2 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA UNIDADE 1 TÓPICO 1 1 O sistema atual de energia elétrica é baseado em grandes usinas de geração que transmitem energia através de sistemas de transmissão de alta tensão que é, então, distribuída para sistemas de distribuição de média e baixa tensão. Em geral o fluxo de energia é unidirecional e a energia é despachada e controlada por centro (s) de despacho com base em requisitos pré-definidos. Nesse contexto, julgue as afirmações que seguem: FONTE: . Acesso em 11 mar. 2021. I- Para grandes quantidades de energia, a geração de eletricidade em CA é mais cara do que em CC. II- A conversão de CC para CA exige uma maior complexidade na eletrônica de potência, aumentando os custos dos equipamentos. III- A subtransmissão é uma subdivisão do sistema de distribuição de energia. E o sistema de distribuição é dividido em distribuição primária e secundária. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Somente a sentença I está correta. b) ( ) Somente a sentença II está correta. c) ( ) Somente a sentença III está correta. d) (X) As sentenças II e III estão corretas. e) ( ) As sentenças I e II estão corretas. 2 O relatório consolidado do Balanço Energético Nacional – BEN documenta e divulga, anualmente, extensa pesquisa e a contabilidade relativas à oferta e consumo de energia no Brasil, contemplando as atividades de extração de recursos energéticos primários, sua conversão em formas secundárias, a importação e exportação, a distribuição e o uso final da energia. Nesse contexto, julgue as afirmações que seguem: 3 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA FONTE: . Acesso em 12 mar. 2021. I- O BEN do ano de 2020 trata-se dos dados obtidos em 2019 e conforme os dados relacionados, a oferta interna de energia elétrica apresenta a energia hidráulica como a principal fonte de energia do Brasil. II- A ANEEL é responsável pela coordenação e controle da operação da geração e transmissão de energia elétrica do SIN. O ONS é o agente regulador e fiscalizador da produção, da transmissão, da distribuição e da comercialização de energia. III- O PRODIST é um conjunto de documentos elaborados pela ANEEL que normalizam e padronizam as atividades técnicas relacionadas ao funcionamento e desempenho dos sistemas de distribuição de energia elétrica. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Somente a sentença I está correta. b) ( ) Somente a sentença II está correta. c) ( ) Somente a sentença III está correta. d) (X) As sentenças I e III estão corretas. e) ( ) As sentenças II e III estão corretas. 3 Os circuitos elétricos apresentam diferentes comportamentos em corrente contínua e corrente alternada. Em corrente contínua, capacitores e indutores armazenam energia; porém, em corrente alternada seu comportamento se assemelha com o dos resistores, opondo-se ao fluxo de corrente. De acordo com a topologia e com o tipo de sinal aplicado, esses circuitos podem apresentar diferentes comportamentos e aplicações. Com base em conhecimentos de circuitos alternados nos sistemas elétricos de potência, julguem as afirmações que se seguem: FONTE:. Acesso em 12 mar. 2021. I- Nos capacitores a corrente elétrica é adiantada em 90º, enquanto nos indutores a corrente é atrasada em 90º. 4 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA II- O transitório nas redes elétricas pode alterar o regime permanente da rede, quando ocorrer alguma falta ou interrupção do sistema, decorrente de descargas atmosféricas nos condutores da rede de distribuição. III- O baixo fator de potência das instalações elétricas pode ser corrigido com transformadores e motores de indução operando em plena carga. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Somente a sentença I está correta. b) ( ) Somente a sentença II está correta. c) (X) Somente a sentença III está correta. d) ( ) As sentenças I e II estão corretas. e) ( ) As sentenças II e III estão corretas. 4 Um sistema de potência trifásica de 208 V está mostrado no circuito trifásico a seguir, consistindo em um gerador trifásico ideal de 208 V, ligado em Y e conectado por meio de uma linha de transmissão trifásica a uma carga ligada em Y. A linha de transmissão tem uma impedância de 0,06 + j0, 12 Ω por fase e a carga tem uma impedância de 12 + j9 Ω por fase. Para sistema de potência simples, encontre: (a) A corrente de linha IL e as tensões de linha e de fase VLL e VφL da carga. (b) As potências monofásicas ativas e aparentes consumidas pela carga, pela linha de transmissão e pelo gerador. 5 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA FONTE: Chapman (2013, p. 627) CIRCUITO MONOFÁSICO DE UM SISTEMA EQUILIBRADO FONTE: Chapman (2013, p. 628) R.: a) A corrente de linha que circula no circuito equivalente por fase é dada por: CIRCUITO TRIFÁSICO DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E CARGA 6 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A tensão de linha da carga é: b) A potência monofásica ativa e aparente consumida pela carga é: A potência monofásica ativa e aparente consumida pela linha de transmissão é: A potência monofásica ativa e aparente consumida pelo gerador é a soma das potências consumidas pela linha e pela carga: 5 Um sistema de potência trifásico equilibrado tem três linhas conectando cada fonte com cada carga. Tipicamente, os diagramas Unifilares incluem todos os componentes principais de um sistema de potência, tais como geradores, transformadores, linhas de transmissão e cargas, sendo as linhas de transmissão representadas por uma única linha. Considerando o diagrama unifilar do sistema de potência a seguir, quais os passos que devem ser seguidos para encontrar a corrente e o fator de potência em qualquer ponto do sistema de potência? A tensão de fase da carga é a tensão em uma fase da carga. Essa ten- são é o produto da impedância de fase e da corrente de fase da carga: 7 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA FONTE: Chapman (2013, p. 633) R.: • Determine a tensão de linha no gerador e nas cargas. Como foi assumido que a linha de transmissão não apresenta perdas, essas duas tensões serão iguais. • Determine as potências ativa e reativa de cada carga do sistema de potência. Poderemos usar a tensão de carga conhecida para realizar esse cálculo. • Encontre as potências totais ativa e reativa fornecidas para todas as cargas além do ponto que está sendo examinado. • Determinar o fator de potência nesse ponto, usando as relações do triângulo de potência. • Por fim determinar as correntes de linha ou de fase em determi- nados pontos. TÓPICO 2 1 A facilidade de transporte da eletricidade e seu baixo índice de perda energética durante conversões incentivam o uso da energia em grande escala no mundo todo, inclusive no Brasil. Fontes renováveis, como a força das águas, dos ventos ou a energia do sol e recursos fósseis, estão entre os combustíveis usados para a geração da energia elétrica. Por meio de turbinas e geradores podemos transformar outras formas de energia, como a mecânica e a química, em eletricidade. Nesse contexto, julgue as afirmações que seguem: FONTE: . Acesso em: 16 mar. 2021. Ligação em Y Barramento 1 Ligação em ∆Carga I Carga 2 (b) Ligação em Y 8 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA I- Na geração de grandes quantidadesde energia, o calor gerado pelas máquinas térmicas pode ser diretamente transformado em energia elétrica sem qualquer outra etapa de transformação. II- A energia solar torna possível a origem de outras fontes de energia, tais como a energia eólica através do aquecimento da atmosfera gerando os ventos. Além da transformação de energia elétrica diretamente através das células fotovoltaicas. III- As células a combustível não são utilizadas em reações químicas e sim na combustão para transformação em trabalho. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Somente a sentença I está correta. b) (X) Somente a sentença II está correta. c) ( ) Somente a sentença III está correta. d) ( ) As sentenças I e III estão corretas. e) ( ) As sentenças II e III estão corretas. 2 A modelagem de componentes do sistema elétrico de potência, nos permite analisar de forma ampla o que ocorre na rede, com relação a frequência elétrica, a tensão nas barras e a potência demandada pela carga. De acordo com a modelagem desses componentes, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) Quando estamos realizando estudos do fluxo de carga, normalmente não devemos considerar o sistema equilibrado e nem em regime permanente, considerando todas as variáveis transitórias. ( ) Na representação de chaves e disjuntores em diagramas unifilares, quanto a parte lógica no circuito, ambos apresentam funções de abertura e fechamento diferentes. ( ) A finalidade do sistema de proteção elétrica é assegurar a desconexão de parte do circuito restante, caso ocorra alguma anormalidade que faça com que o sistema opere fora dos limites previsto evitando danos aos equipamentos. 9 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V – F – F. b) ( ) V – F – V. c) ( ) F – V – F. d) (X) F – F – V. 3 O estudo de fluxo de potência determina, essencialmente, o módulo e ângulo da tensão de cada barra do sistema e as potências ativa e reativa que circulam nas linhas de transmissão. Outras grandezas podem ser obtidas, tais como: correntes nas linhas; potências a serem geradas e divididas entre geradores; perdas nas linhas. A partir desse estudo podem-se verificar problemas de tensão, sobrecargas etc. É realizado pelas concessionárias através de programas computacionais. Neste contexto, julgue as afirmações que seguem: FONTE: . Acesso em: 16 mar. 2021. I- No estudo de fluxo de potência temos alguns tipos de barras: PQ ou de geração, PV ou de carga e a barra de referência slack. II- No fluxo de potência, com relação à convenção de sinais, os fluxos são considerados positivos quando saem da barra e entram na linha para o caso das barras de geração. III- Tanto nas barras PV como PQ a potência reativa não pode fluir de maneiras diferentes somente em um sentido, gerando reativos para a rede. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Somente a sentença I está correta. b) (X) Somente a sentença II está correta. c) ( ) Somente a sentença III está correta. d) ( ) As sentenças I e III estão corretas. e) ( ) As sentenças II e III estão corretas. 10 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 4 Os dispositivos de controle atuam sobre equipamentos, muito deles, responsáveis pela geração ou pela transmissão de grandes blocos de energia até a carga. Quais são os principais equipamentos do sistema elétrico de potência e os equipamentos de manobra e proteção? R.: Equipamentos do sistema elétrico de potência são os geradores, linhas de transmissão, transformadores de potência, capacitores em derivação (shunt) e em série, reatores em derivação, compensadores síncronos. Os equipamentos de proteção e de manobra são as chaves, seccionadoras, disjuntores, relés de proteção, filtros e para-raios. 5 No circuito a seguir, está uma representação simplificada de três subestações. Estão representados apenas: Barramentos – (1), (4), (7), (9), (11) e (13) Linhas – (12), (14) e (15) Transformador – (10) Geradores – (2) e (3) Carga – (8) Disjuntores – 1 a 13 Apresente o modelo barra-linha para o sistema, considerando os esta- dos (Aberto/Fechado) dos disjuntores dados pela tabela: SISTEMA DE POTÊNICA COM TRÊS SUBESTAÇÕES FONTE: Adaptado Monticelli e Garcia (2011) Disjuntor 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Estado F F A F F F F A F F F F F 11 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA R.: TÓPICO 3 1 No estudo de sistemas de potência geralmente utilizamos fasores nos cálculos de circuitos elétricos envolvendo tensões e correntes, os quais tem módulos e ângulos. Para isso utilizamos os diagramas fasoriais. A respeito do comportamento do gerador síncrono, envolvendo diagramas fasoriais, quando está alimentando uma carga diferente, analise as afirmações a seguir, e assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Para um fator de potência atrasado para uma dada tensão de fase e uma dada corrente de armadura é necessária uma tensão interna do gerador menor para as cargas atrasadas do que para as adiantadas b) (X) Para um fator de potência atrasado para uma dada tensão de fase e uma dada corrente de armadura, é necessária uma tensão interna do gerador maior para as cargas atrasadas do que para as adiantadas. c) ( ) Para um fator de potência adiantado para uma dada tensão de fase e uma dada corrente de armadura, é necessária uma tensão interna do gerador maior para as cargas atrasadas do que para as adiantadas 12 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA d) ( ) Para um fator de potência unitário para uma dada tensão de fase e uma dada corrente de armadura, é necessária uma tensão interna do gerador menor para as cargas adiantadas do que para as atrasadas. 2 O gerador síncrono é um dos tipos mais comuns de equipamentos para geração de energia elétrica. Seu princípio básico de funcionamento consiste em transformar a energia mecânica, ou de rotação, em energia elétrica. Onde sempre que houver um movimento entre um condutor e um campo magnético haverá uma tensão que será conduzida pelo condutor. Assim, o movimento entre o campo e condutor é responsável por criar uma tensão, que ao ser ligada a uma carga, faz com que a corrente circule. Diante do contexto, julgue as afirmações que seguem: FONTE: . Acesso em: 16 mar. 2021. I- A tensão interna EA é usualmente a tensão que aparece nos terminais do gerador quando há uma carga conectada à máquina. II- Ao efetuarmos a modelagem de circuitos envolvendo geradores são necessários alguns parâmetros: frequência de operação do gerador, tensão de linha nominal e potência nominal aparente. III- Em um gerador síncrono, de acordo com o diagrama de fluxo de potência, a potência de saída corresponde à potência de conversão, menos as perdas suplementares, perdas por atrito e ventilação e perdas no núcleo. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Somente a sentença I está correta. b) (X) Somente a sentença II está correta. c) ( ) Somente a sentença III está correta. d) ( ) Todas as alternativas estão corretas. 3 Os alternadores são geralmente conectados em conjunto para poderem proporcionar maior potência quando a demanda por energia exceder a capacidade de um alternador. As saídas dos alternadores, porém, devem ser sincronizadas antes deles poderem 13 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA ser conectados. De acordo com os métodos de sincronização de geradores, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) Antes de ligar dois alternadores em paralelo, eles, primeiramente deverão ser colocados em estado de sincronização. ( ) As saídas de alternadores estarão em sincronismo quandoa tensão, a frequência e as correntes instantâneas dos alternadores estiverem exatamente casadas. ( ) Usando o método das três lâmpadas apagadas, a sequência de fases correta é indicada quando as lâmpadas acendem e apagam separadamente. Assinale a alternativa que representa a sequência CORRETA: a) ( ) V – V – V. b) ( ) V – V – F. c) (X) V – F – F. d) ( ) F – F – F. 4 Em um gerador síncrono, os limites de aquecimento do estator e do rotor juntamente com qualquer limitação externa podem ser expressos em forma gráfica por um diagrama de capacidade. Como esses limites afetam a produção de potência elétrica pelo gerador síncrono? R.: A capacidade de produção de potência elétrica de um gerador sín- crono é limitada basicamente pelo aquecimento no interior da má- quina. Quando os enrolamentos do gerador sobreaquecem, a vida da máquina pode ser encurtada. Com o aquecimento máximo permiti- do nos enrolamentos de armadura determinando o valor máximo de kVA que a máquina poderá produzir. 5 A figura a seguir mostra um gerador alimentando uma carga. Uma segunda carga deve ser ligada em paralelo com a primeira. O gerador tem uma frequência sem carga de 61,0 Hz e uma inclinação SP de 1 MW/Hz. A carga 1 consome uma potência ativa de 1000 kW, com FP 0,8 atrasado, ao passo que a carga 2 consome uma potência ativa de 800 kW, com FP 0,707 atrasado. 14 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA a) Antes que a chave seja fechada qual é a frequência de operação do sistema? b) Depois que a carga 2 é ligada qual é a frequência de operação do sistema? c) Depois que a carga 2 é ligada que ação um operador poderá realizar para que a frequência do sistema retorne a 60 Hz? SISTEMA DE POTÊNCIA PARA CARGAS EM PARALELO. FONTE: Chapman (2013, p. 232) R.: a) A frequência inicial é dada por: b) Depois que a carga 2 é ligada, temos: c) Depois que carga é ligada, a frequência do sistema cai para 59,2 Hz. Para restabelecer a frequência própria de operação do sistema, o operador deve reajustar o regulador, incrementando o ponto de frequência a vazio e 0,8 Hz, ou seja, elevando para 61,8 Hz. Essa ação levará a frequência do sistema de volta para 60 Hz. 15 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA UNIDADE 2 TÓPICO 1 1 As redes de transmissão proporcionam o transporte da eletricidade produzida pelas usinas geradoras às subestações seguintes, onde estão localizados os transformadores que alteram a tensão elétrica de baixa para alta, ou vice-versa, além de diversas proteções. O Brasil possui um sistema interligado nacional com diversas redes de transmissão. A respeito das características do sistema de transmissão de energia elétrica, analise as afirmativas: I- A disposição dos condutores nas linhas de transmissão pode ser do tipo horizontal, vertical e triangular dependendo sempre do tipo de estrutura da torre. II- Uma das diferenciações na estrutura das linhas de transmissão AC e DC está na quantidade de cabos condutores. Na linha AC temos no mínimo em três condutores e na linha DC dois condutores. III- A ANEEL é o órgão brasileiro que coordena a geração e transmissão de energia elétrica do sistema integrado através do SIN, conforme determinado pelo Ministério de Minas e Energia. IV- Os cabos condutores constituem um dos elementos ativos das linhas de transmissão, devendo apresentar alto peso específico, baixo custo, alta condutibilidade elétrica e baixa resistência mecânica. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Somente a afirmativa III está correta. b) (X) Somente as afirmativas I e II estão corretas. c) ( ) Somente as afirmativas I, II e IV estão corretas. d) ( ) As afirmativas I, II, III e IV estão corretas. e) ( ) Somente as afirmativas III e IV estão corretas. 2 O caminho entre uma rede de distribuição e seus consumidores pode ser muito longo e necessita de soluções que ofereçam estabilidade e sejam eficientes. Uma dessas soluções é o projeto 16 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA básico de linhas de transmissão que tem a função básica de transportar a energia através de uma rede especial e passando por transformadores que regulam a voltagem da mesma. Com base em conhecimentos de linhas de transmissão, julgue as afirmações que se seguem: FONTE: . Acesso em: 19 abr. 2021. I- As principais ligas usadas nas linhas de transmissão são feitas de cobre e alumínio, porém nem todas contemplam as características necessárias simultaneamente. II- É comum o uso de cobre nas linhas de transmissão já que seu custo é menor em relação ao alumínio além do peso do cobre ser metade do peso do alumínio. III- Os condutores em ligas de alumínio possuem maior resistência mecânica, à oxidação e corrosão do que os cabos CA e CAA. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Somente a sentença I está correta. b) ( ) As sentenças I e II estão corretas. c) ( ) As sentenças II e III estão corretas. d) ( ) As sentenças I e II estão corretas. e) (X) As sentenças I e III estão corretas. 3 A transmissão, hoje, se dá em sua maior parte na forma de corrente alternada (CA) do que em corrente contínua (CC). Isso se deve às vantagens que prevalecem uma sobre a outra, além de depender das aplicações que cada uma pode ter. Sendo que no final deve-se prevalecer a questão do melhor custo-benefício. Levando em consideração o contexto da forma de transmissão de energia elétrica, julgue as afirmativas a seguir: I- A frequência da rede CC apresenta uma maior dificuldade de controle em relação a rede CA, o que exige uma eletrônica de potência mais complexa nos sistemas de transmissão CC. II- Diferentemente das redes CA, as redes CC apresentam um custo menor quando se trata de curtas distâncias. 17 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA III- Para que seja realizada a transmissão de energia em CC é necessário o uso de conversores e inversores, para realização de conversão CA-CC e CC-CA, respectivamente. É CORRETO apenas o que se afirma em: a) ( ) Sentença I. b) ( ) Sentença II. c) (X) Sentença III. d) ( ) Sentenças I e II. e) ( ) Sentenças I e III. 4 A construção de linhas de transmissão de energia elétrica é de suma importância para o desenvolvimento de cidades que se encontram isoladas no sistema elétrico. Tratando-se de uma atividade bastante complexa que envolve diversos estudos de diferentes áreas, é necessário organização e planejamento para a entrega do empreendimento. Levando em consideração este contexto, cite os principais passos que devem ser realizados no projeto de uma linha de transmissão. R.: Escolher diretrizes para o melhor traçado e redução do custo da linha de transmissão (LT), definindo a menor extensão possível da linha com escolha apropriada do solo e relevo, de modo que permita a melhor logística possível no transporte de equipamentos e materiais de construção. Além de realizar o levantamento topográfico para es- colha das estruturas e torres de transmissão, reunindo a documenta- ção técnica necessária para a elaboração do projeto básico. 5 Os sistemas de corrente contínua de alta tensão (HVDC) usam DC para transmissão de energia quando existem longas distâncias. As linhas HVDC têm melhor custo e perdas consideravelmente menores quando comparadas à transmissão CA. Cite as principais vantagens e desvantagens do sistema HVDC. R.: Vantagens: é possível com o sistema DC maior transmissão de potência por condutor; as perdas por efeito corona são baixas, e a rádio interferência é menor; há fácil reversibilidade e controlabilidade do fluxo de potência; são econômicos para transmitir grande quantidade 18 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA de energia à longa distância, já que o custo com condutores é reduzido, com o sistema necessitando de apenas dois condutores. Desvantagens: os conversores geram quantidade considerável de harmônicosem ambos os lados, CA e CC. Alguns são filtrados, mas outros permanecem no sistema, podendo interferir no sistema de co- municação; uma considerável quantidade de potência reativa é neces- sária nas estações conversoras; as estações conversoras são compostas por tiristores de alta potência, uma tecnologia relativamente cara se comparada aos sistemas CA. TÓPICO 2 1 Uma linha de transmissão de energia elétrica possui quatro parâmetros que impactam no transporte de energia elétrica, são: a resistência, a indutância, a capacitância e a condutância. A condutância só merece consideração quando os níveis de tensão são elevados, em virtude de serem insignificantes as perdas, por ela provocadas, nas linhas com baixo nível de tensão. A respeito dos parâmetros das linhas de transmissão de energia elétrica, analise as afirmativas: I- As indutâncias das linhas de transmissão (LTs) dependem de sua configuração física e o meio no qual se encontram os condutores. II- A impedância série de uma LT é composta pela resistência ôhmica e a reatância da linha, sendo do tipo capacitivo. III- A distribuição do fluxo magnético no condutor por uma corrente é exercida como função da distância ao eixo do condutor. O fluxo magnético é mínimo no centro do condutor e máximo na superfície externa do condutor, onde a corrente total é responsável pelo fluxo. Com base nas afirmativas, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Somente a afirmativa III está correta. b) ( ) Somente as afirmativas I e II estão corretas. c) (X) As afirmativas I e III estão corretas. 19 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA d) ( ) As afirmativas I, II e III estão corretas. e) ( ) Somente a afirmativa II está correta. 2 As linhas de transmissão (LTs) são elementos dos sistemas elétricos de potência (SEPs) responsáveis por transportar a energia elétrica a grandes distâncias, desde as subestações elevadoras próximas à geração até as subestações abaixadoras que transformarão os níveis de tensão para valores adequados e seguros para o consumo pelas mais variadas unidades de distribuição. Esses sistemas transmitem tensão e corrente de uma extremidade para outra, de modo que, em sua constituição, há condutores com seção transversal uniforme ao longo de todo o comprimento da linha. Com base em conhecimentos de linhas de transmissão, julguem as afirmações que se seguem a respeito das LTs, seus parâmetros, efeitos e formas de calcular indutâncias, capacitâncias, resistências e reatâncias: FONTE: VASCONCELOS, F. M. Geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2017. I- A indutância própria de uma LT depende apenas da distância do condutor para o solo. II- A reatância indutiva para linhas monofásicas depende apenas do raio médio geométrico do condutor, da frequência de operação e da distância entre os condutores. III- As linhas são formadas por dois ou mais condutores. Quando a terra é usada para a corrente de retorno ela é considerada um segundo condutor, como no sistema MRT – monofilar com retorno por terra. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Somente a sentença I está correta. b) ( ) As sentenças I e II estão corretas. c) (X) As sentenças II e III estão corretas. d) ( ) As sentenças I e II estão corretas. e) ( ) As sentenças I e III estão corretas. 20 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA FONTE: O autor 3 A transposição é uma rotação física dos condutores de modo que o condutor é movido para ocupar a próxima posição física na sequência regular. A transposição é feita principalmente na estação de comutação e nas subestações. Levando em consideração o contexto da forma de transmissão de energia elétrica, julgue as afirmativas a seguir: I- A transposição pode ser utilizada em qualquer tipo de arranjo de linha. II- Os condutores variam nas posições; esquerda, centro e direita, a cada 1/3 do percurso (que pode ser definido em postos de chaveamento, manobra). III- A transposição equilibra a capacitância da linha devido à qual a tensão também é balanceada. Apresenta como desvantagem a mudança frequente da posição dos condutores enfraquece a estrutura de apoio, o que aumenta o custo do sistema. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) A sentença I está correta. b) ( ) A sentença II está correta. c) ( ) Asentença III está correta. d) ( ) As sentenças I e II estão corretas. e) (X) As sentenças I, II e III estão corretas. 4 Determinar a reatância indutiva da linha trifásica a seguir, composta por condutores ACRS Pheasant. Informação do fabricante: raio reduzido do condutor tipo Drake é R’ = 1,42. D = 8 m e d = 45 cm. Comprimento da linha l = 160 km. 21 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 5 Determinar a reatância indutiva por fase, a 60 Hz, da linha trifásica a seguir, composta por condutores ACRS Drake. Informação do fabricante: Raio reduzido do condutor tipo Drake é R’ = 0,0373. FONTE: O autor R.: 22 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA TÓPICO 3 1 No estudo de sistemas de grande porte é necessário a adoção de modelos que representem o comportamento real do sistema, tratando como um circuito ideal e real com as perturbações que podem ocorrer na linha. A modelagem é realizada conforme a extensão das linhas de transmissão. A respeito da modelagem das linhas de transmissão de energia elétrica, analise as afirmativas: I- As linhas de transmissão são modeladas, geralmente, para dois comprimentos: Linhas curtas ( 80 km). II- No modelo π para linhas curtas, os parâmetros série e a capacitância shunt são proporcionais ao comprimento da linha. III- Para linhas longas o modelo π considera os parâmetros proporcionais ao comprimento da linha, sem considerar os parâmetros distribuídos ao longo da linha. IV- A impedância de surto ocorre quando a resistência tende ao infinito e a condutância da linha vai a zero. Com base nas afirmativas, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Somente a afirmativa III está correta. b) (X) Somente as afirmativas I e II estão corretas. c) ( ) Somente as afirmativas I, II e IV estão corretas. d) ( ) As afirmativas I, II, III e IV estão corretas. e) ( ) Somente as afirmativas III e IV estão corretas. 2 O problema de fluxo de potência, ou fluxo de carga, tem como função obter-se o estado operativo de uma rede elétrica em regime permanente senoidal, sinalizando os caminhos percorridos pelas potências ativa e reativa em todos os elementos da rede elétrica, além do fasor tensão em todas as barras. A resolução e a análise do fluxo de potência são de grande importância para as operações em tempo real do sistema e também para o planejamento de sua melhor operação e expansão. Com base em conhecimentos de fluxo de potência, julgue as afirmações que se seguem: FONTE: . Acesso em: 6 jul. 2021. 23 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA I- O estudo de fluxo de potência é utilizado tanto no planejamento como na operação de redes elétricas. Determina-se, essencialmente: as tensões complexas das barras; as distribuições dos fluxos de potência que fluem pelas linhas. II- O sobrecarregamento de uma linha de transmissão não altera os níveis de tensão das barras de um sistema de elétrico de potência. III- Quando a impedância da carga for igual à impedância da linha, situação de linha casada, as perdas reativas na linha são nulas. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Somente a sentença I está correta. b) ( ) As sentenças I e II estão corretas. c) ( ) As sentenças II e III estão corretas. d) ( ) As sentenças I e II estão corretas. e) (X) As sentenças I e III estão corretas. 3 Levando em consideração que uma linha de transmissão de energia elétrica possui quatro parâmetros que impactam no transporte de energia elétrica, que são: a resistência,a indutância, a capacitância e a condutância. Baseado nos modelos de linha de transmissão de energia elétrica, julgue as afirmativas a seguir: I- A capacitância em LTs está presente somente em redes de transmissão CA. II- A capacitância em LTs se torna mais relevante apenas em linhas superiores a 80 km e com tensões a partir de 34,5 kV. III- A indutância em LTs pode ser desconsiderada em linhas curtas, considerando apenas a impedância série. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Somente a sentença I está correta. b) ( ) Somente a sentença II está correta. c) ( ) Somente a sentença III está correta. d) (X) As sentenças I e II estão corretas. e) ( ) As sentenças I e III estão corretas. 24 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 4 Seja uma linha monofásica, cujos condutores têm raio de 2 cm, espaçados de 1 m. a) Determinar as expressões da tensão e da corrente ao longo da linha. Dados: Resistência e condutância desprezadas; Frequência: 60 Hz; Tensão no início da linha: V(0) = 130manobra de qualquer disjuntor dos circuitos alimentadores sem desligamento do circuito alimentador adjacente. 2 As subestações são arranjadas de diferentes formas, com o objetivo de aumentar a confiabilidade no fornecimento de energia elétrica. Considerando o mesmo número de linhas de entrada e saída nas subestações, afirma-se que o(s): a) ( ) Arranjo com barramento simples tem o mesmo custo que o arranjo em anel, mas com maior confiabilidade na continuidade do fornecimento de energia. b) (X) Arranjo barramento duplo disjuntor e meio tem praticamente a mesma confiabilidade no fornecimento de energia que o arranjo barramento duplo disjuntor duplo, porém com um custo menor. c) ( ) Custo por entrada e/ou saída do arranjo barramento duplo disjuntor duplo é duas vezes maior que o custo do arranjo barramento duplo disjuntor e meio. d) ( ) Sistemas com alta prioridade de fornecimento devem ser supridos por subestações arranjadas em anel, devido à flexibilidade desse arranjo. 3 De acordo com Kagan, Oliveira e Robba (2005), a subestação é uma instalação elétrica com função ou funções específicas, tais como: chaveamento de circuitos, transformação, regulação de 29 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA tensão, e suprimento de energia a consumidores. As subestações podem ser classificadas de acordo com sua função principal, nível de tensão, meio em que está instalada, entre outros. FONTE: KAGAN, N.; OLIVEIRA, C. C. B.; ROBBA, E. J. Introdução aos sistemas de distribuição de energia elétrica. 2. ed. São Paulo: Edgar Blucher, 2005. A figura a seguir apresenta um exemplo de arranjo físico de subestação denominado: FONTE: A autora a) (X) Disjuntor e Meio. b) ( ) Barra Simples. c) ( ) Barra Dupla com Dois Disjuntores. d) ( ) Barra Principal e de Transferência. 4 O arranjo de uma subestação de distribuição é a combinação adequada do chaveamento de alta tensão, dos transformadores abaixadores e chaveamento de tensão primária (chaves, disjuntores e religadores) de modo a obter uma performance pré- estabelecida. Quais os aspectos que devem ser analisados nos diagramas de subestações? R.: Segurança do sistema; flexibilidade de operação; habilidade na redução de correntes de curto-circuito; simplicidade dos dispositivos de proteção; facilidade de manutenção e seu efeito na segurança; facilidade de expansão; área total e custo. Sendo considerado o aspecto funcional e o econômico. 30 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 5 Cada equipamento de uma subestação apresenta sua função específica não podendo haver a transmissão e distribuição de energia em segurança se um dos equipamentos estiver danificado ou em manutenção sendo necessário sempre haver equipamentos reserva para eventuais situações. Descreva brevemente os principais equipamentos relacionados à transformação de tensão, proteção e manobra. R.: Equipamentos de disjunção: disjuntores e chaves; Equipamentos de transformação: transformadores de potência, transformadores de instrumentos (TPs e TCs) e transformadores de serviço; O transformador de potencial é o equipamento para elevar ou baixar as tensões entre os subsistemas de um sistema elétrico. O transformador é o principal e mais caro equipamento em uma subestação de transmissão ou de distribuição. O disjuntor é um dispositivo de manobra e proteção que permite a abertura ou fechamento de circuitos de potência em quaisquer condições de operação, normal e anormal, manual ou automática. A chave seccionadora é um dispositivo de manobra que, em geral, não deve ser utilizado para interromper corrente, ou seja, não deve ser aberta sob carga. TÓPICO 3 1 A distribuição urbana elétrica em baixa tensão em cidades de grande porte é realizada de dois modos, conforme a zona atendida. O primeiro sistema é o aéreo, com todos os componentes sustentados por postes em todo o trajeto. O segundo é o reticulado (malha), com seus componentes em câmaras e eletrodutos subterrâneos. Com relação aos sistemas descritos, é correto afirmar que: a) ( ) No aéreo, os secundários de dois transformadores vizinhos operam permanentemente interligados. b) ( ) No aéreo, em um poste, é obrigatório o uso de um único transformador trifásico de capacidade dependente da demanda local. 31 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA c) ( ) No aéreo, o resfriamento dos transformadores é feito por ventilação forçada, com uso de ventiladores. d) (X) No reticulado, os circuitos secundários de todos os transformadores operam permanentemente interligados. e) ( ) O reticulado é utilizado em zonas de baixa densidade de carga elétrica residencial e/ou comercial. 2 O potencial de redução de consumo de energia elétrica em instalações dos mais diversos tipos tem sido alvo de continuados estudos, particularmente no Brasil, onde o uso eficiente da eletricidade pode ser considerado um dos fatores para o desenvolvimento industrial nacional. Nessa perspectiva, em relação a uma medida de baixo custo para a redução do consumo de energia elétrica na área industrial, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Adequação do sistema de proteção. b) ( ) Substituição de linhas sobrecarregadas. c) ( ) Redução de picos de demanda. d) (X) Remanejamento de motores superdimensionados. e) ( ) Substituição de transformadores sobrecarregados. 3 O fator de demanda é um parâmetro importante para a previsão de carga de uma subestação. Considere as afirmações a seguir, a respeito do fator de demanda: I- O fator de demanda para um consumidor é definido como sendo a relação entre a demanda média e a demanda máxima em um dado período T. II- O fator de demanda para unidades residenciais, considerando somente a potência de iluminação e tomadas, independe da potência instalada. III- Caso queira calcular o fator de demanda para aparelhos de ar condicionado tipo janela deve ser considerado o número de aparelhos instalados. Assinale a alternativa CORRETA: 32 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA a) ( ) Apenas as afirmativas I e II estão corretas. b) ( ) Apenas as afirmativas II e III estão corretas. c) ( ) Apenas as afirmativas I e III estão corretas. d) ( ) Todas as afirmativas estão corretas. e) (X) Apenas a afirmativa III está correta. 4 Um consumidor industrial, com potência instalada de 1500 kW, apresenta a seguinte curva de carga mensal: Considerando o período mensal de 720 horas. Encontre o fator de carga mensal e o fator de demanda. R.: 5 Os estudos de um Sistema de Distribuição e seu planejamento permitem aos engenheiros alguma liberdade na seleção de fatores correlacionados a esse sistema distribuidor. O fator que mais influencia nesse estudo são, sem dúvida, os diferentes tipos de cargas a serem supridas pelo sistema. FONTE:. Acesso em: 30 ago. 2021. 33 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Nesse contexto, quais são os vários tipos de cargas? Faça a distinção entre cada uma. R.: carga de um consumidor, carga de um transformador, carga de uma rede primária ou linha de distribuição, carga de uma SE. A carga de um consumidor é considerada como a potência absorvida por todos os seus motores e aparelhos elétricos, lâmpadas etc. A carga de um transformador será a potência absorvida pela totalidade dos consumidores a ele ligados. A carga de uma rede primária será a potência absorvida por todos os transformadores que ela alimenta. A carga de uma SE, será considerada como a potência absorvida por todos os alimentadores que saem de seus barramentos de distribuição. TÓPICO 4 1 Nas redes de distribuição as quedas de tensão nos alimentadores, ramais ou transformadores são de interesse da concessionária, pois permitem estudos relacionados às redes elétricas. O controle da tensão nos pontos terminaisdos alimentadores deve ser mantido dentro dos limites previstos em normas regulamentadoras, através de controle de transformadores em subestações, e também por outros dispositivos ao longo da rede e dos alimentadores, tais como os reguladores de tensão e banco de capacitores, que seguem o perfil de carga ao qual estão alimentando. A respeito da queda de tensão nas redes de distribuição de energia elétrica, analise as afirmativas: I- O Módulo 8 do Prodist (Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica) estabelece os procedimentos relativos à qualidade da energia elétrica, abordando a qualidade do produto e a qualidade do serviço prestado. II- A ANEEL determina os níveis de tensão que as distribuidoras devem oferecer às unidades consumidoras. III- Na distribuição um alimentador é considerado uma linha longa, já que tem comprimento que ultrapassa centenas de quilômetros. 34 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Com base nas afirmativas, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Somente a afirmativa III está correta. b) (X) Somente as afirmativas I e II estão corretas. c) ( ) Somente as afirmativas I, II e III estão corretas. d) ( ) Somente a afirmativa II está correta. e) ( ) Somente as afirmativas I e III estão corretas. 2 O controle de tensão em sistemas de distribuição de energia é de grande importância, tendo em vista a crescente demanda por energia elétrica, associada ao aumento da exigência por padrões mínimos de qualidade. Sobre qual é considerada uma medida corretiva para adequação dos níveis de tensão na rede primária, assinale a alternativa CORRETA: a) (X) Transferência de carga entre alimentadores. b) ( ) Construção de novos alimentadores. c) ( ) Mudança de tensão primária de alimentação. d) ( ) Construção de nova subestação. e) ( ) Remoção de reguladores de tensão instalados na rede. 3 Segundo a ANEEL, em 2020 a qualidade dos serviços de distribuição de energia elétrica alcançou o melhor resultado histórico após registrar quedas consecutivas nos últimos anos (AID, 2021). Entre os itens utilizados para avaliação da qualidade do fornecimento de energia elétrica aos consumidores em um sistema de distribuição, analise as assertivas: FONTE: AID. ANEEL, 2021. Qualidade no fornecimento de energia em 2020 alcança melhor resultado. Disponível em: https://bit.ly/3l8BtZb. Acesso em: 8 set. 2021. I- Continuidade do fornecimento, com base em índices que avaliam a duração e a frequência das interrupções em um período definido. II- Número de transformadores de distribuição instalados por alimentador. Assinale a alternativa CORRETA: 35 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA a) ( ) As assertivas I e II estão corretas. b) (X) Apenas a assertiva I está correta. c) ( ) Apenas a assertiva II está correta. d) ( ) As assertivas I e II não são proposições corretas. 4 Um alimentador de 10 km de extensão, atende, na sua extremidade, a uma carga de 1,2 kVA, fator de potência 0,9, através de condutores CA 1/0. Calcule a tensão na carga, considerando a tensão V0 no início do alimentador igual a 13,8 kV. Adotar para o cabo: z = 0,607 + j0,451 Ω/km. R.: 5 Determinar o raio de ação de um alimentador de 13,8 kV, com limite de queda de tensão de 3% impedância de 0,35 + j0,40 Ω/km, que atende uma área cuja carga é de 1,5 MVA/km, com fator de potência 0,8: R.: Como foi definida a queda de tensão em percentual utiliza-se a expressão: Utilizando a equação da solução exata da queda de tensão: 36 PRÁTICAS DE GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA E como a carga tem distribuição uniforme, da expressão , define-se o valor de I.