PROTEÇÃO E ESTABILIDADE DE SISTEMAS ELÉTRICOS - Atividade 01

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Atividade 01:
A utilização de componentes simétricas é uma técnica importante na análise de sistemas elétricos de potência. Com essa técnica, é possível analisar, de forma separada, as componentes simétricas de um sistema trifásico, simplificando as equações e permitindo uma análise mais precisa em situações de falhas. As componentes simétricas são usadas para simplificar o cálculo da resposta de um sistema elétrico trifásico a um distúrbio, como uma falta. Quando ocorre uma falha no sistema, as componentes simétricas podem ser usadas para determinar a magnitude e a direção do fluxo de corrente em cada fase. A sequência positiva e negativa dessas componentes é um conceito importante nessa análise.
A análise de sistemas elétricos de potência é essencial para garantir a segurança e confiabilidade do fornecimento de energia elétrica. Na ocorrência de uma falha em um sistema elétrico de potência, é necessário identificar rapidamente a causa e tomar as medidas necessárias para restaurar o fornecimento de energia.
Considerando o tema "Componentes Simétricas" em um sistema elétrico, explique o conceito de sequência positiva e negativa de componentes simétricas em um sistema trifásico e qual a sua importância na análise de faltas. Apresente um exemplo prático de aplicação.
Resposta:
O método dos componentes simétricos constitui-se uma ferramenta de grande utilidade para o engenheiro eletricista, muito usada no cálculo de circuitos trifásicos desequilibrados e, em particular, no cálculo de faltas assimétricas. 
Foi apresentado pela primeira vez pelo Dr. Charles L. Fortescue no trabalho “Método de Componentes Simétricos Aplicado à Solução de Circuitos Polifásicos” (Transactions on American Institute of Electrical Engineers – AIEE, vol. 37, p. 1027-1140, 1918), e desde então vem sendo largamente usado para a análise de circuitos elétricos desequilibrados, em especial, para os circuitos trifásicos.
A sequência positiva e negativa de componentes simétricas em um sistema trifásico é um conceito importante na análise de faltas. Em um sistema trifásico equilibrado, as três fases são deslocadas em 120 graus uma da outra. Quando ocorre uma falta, o sistema pode ficar desequilibrado e as correntes e tensões nas três fases podem não ser mais iguais. A técnica de componentes simétricas permite decompor as correntes e tensões em três conjuntos de componentes: sequência positiva, sequência negativa e sequência zero.
Tomando como exemplo as tensões trifásicas Va, Vb, e Vc desequilibradas, pode-se escrever cada fasor original como a soma de seus respectivos componentes simétricos a saber:
a) Componentes de sequência positiva (+): 
 Três fasores iguais em módulo, defasados de 120 ° entre si, e tendo a mesma sequência de fase que os fasores originais (sequência abc), por exemplo:
b) Componentes de sequência negativa (-):
Três fasores iguais em módulo, defasados de 120° entre si, porém, com a sequência de fase oposta à dos fasores originais (sequência acb), por exemplo:
c) Componentes de sequência zero (0):
Três fasores iguais em módulo, com defasagem nula entre si:
A forma gráfica abaixo mostra a soma gráfica dos componentes simétricos resultando no sistema trifásico desequilibrado original.
Ou, em termos algébricos:
O mesmo equacionamento pode ser aplicado para as correntes Ia, Ib e Ic. 
 As muitas vantagens do método ficarão evidentes à medida que for sendo aplicado ao estudo de faltas assimétricas. Essencialmente, procurar-se-á encontrar os componentes simétricos no ponto de falta e em outros pontos do sistema. O método é simples e conduz a previsões precisas no comportamento do sistema.
Notação: 
Na literatura de Sistemas de Potência são usadas duas notações para a indicação dos componentes simétricos: com os números 1, 2 e 0, ou, com os sinais +, – e o número 0. 
· Para a sequência positiva: 1 ou +;
· Para a sequência negativa: 2 ou –;
· A sequência zero: número 0. 
 Como exemplo as figuras a seguir representam componentes simétricos (de correntes trifásicas desequilibradas) de forma plenamente equivalente:
Operadores:
É bastante conhecido o operador j, o qual multiplicando um fasor, produz uma rotação de 90°, e também o número –1, que produz uma rotação de 180°. A título ilustrativo, multiplicando V = V˂10° por j, obtém-se: jV = V˂100°. 
 Como exemplo calcule e mostre no plano complexo o operador j e algumas de suas combinações:
Devido a defasagem de 120° entre os componentes simétricos de sequência + e –, torna-se conveniente trabalhar com um número complexo ou operador que indique essa rotação. Assim, define-se o operador ɑ como:
ɑ = 1˂120° ou, ɑ =
Aplicando-o duas vezes haverá uma rotação de 240°, três vezes 360° e assim por diante. Como anteriormente, calcule e esboce algumas de suas combinações:
A análise das componentes simétricas é importante na análise de faltas porque permite simplificar as equações e obter uma resposta mais precisa. Por exemplo, em uma falta monofásica, a corrente de falta flui apenas na fase afetada e nas outras duas fases não há corrente de falta. Isso significa que a corrente de falta pode ser representada apenas pela componente de sequência zero. A análise das componentes simétricas também permite determinar a direção do fluxo de corrente em cada fase durante uma falta.
Um exemplo prático da aplicação da análise de componentes simétricas é na proteção de sistemas elétricos. Os relés de proteção podem ser projetados para detectar a presença de componentes simétricas específicas e atuar para isolar a falta. Por exemplo, um relé pode ser projetado para detectar a presença de uma componente de sequência negativa e atuar para desligar o disjuntor em caso de falta monofásica ou bifásica. Isso permite isolar rapidamente a falta e minimizar os danos ao sistema elétrico.