MOD.III Exercícios Avaliação mod3

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Exercícios Propostos 
 
 
Curso de Especialização em Proteção de Sistemas 
Elétricos 
CEPSE – 2008 
 
Introdução aos Sistemas de Proteção 
 
Prof. Paulo Márcio 
 
 
 
Nome: ________________________________________________ 
 
Data: 01 de julho de 2008 
 
 
 
 
Apresentar respostas/solução para as questões propostas 
Poderá ser usado qualquer material de consulta 
 
 
 
1. De que maneira o grau de aterramento de um sistema elétrico, influencia as 
sobretensões sustentadas? 
 
2. Um sistema possui os seguintes parâmetros: X0 = 38 Ω e X1 = 2 Ω. Quando da 
ocorrência de um curto-circuito fase-terra, qual será o valor percentual de sobretensão 
nas fases “saudáveis”. 
 
3. Mostrar que em um sistema isolado, durante um curto-circuito fase-terra as tensões das 
fases sadias aumentam de 3 vezes. 
 
4. Que tipo de proteção pode ser utilizada para detecção de faltas fase-terra em sistemas 
isolados? Montar o diagrama trifilar. 
 
5. A componente dc do curto circuito poderá não existir em redes fortemente indutivas. 
Comentar esta afirmativa. 
 
6. O que se entende por “GRUPOS DE LIGAÇÕES DE TP’s”? Quais são eles e qual a 
diferença básica? 
 
7. Em um TP existe um erro de relação a vazio e um erro sob carga. Por que? 
 
8. Quais as vantagens de um TPC em relação a um TP? 
 
9. Qual o problema em se utilizar um TC de medição na proteção e vice-versa? 
 
10. Explicar porque em um TC 300/600 – 5 A, a exatidão é garantida somente na maior 
relação, enquanto em um TC 300x600 – 5 A, a exatidão é garantida em ambas as 
relações. 
 
11. O que significa cada característica a seguir e quais as normas vigentes para cada 
especificação: 
(i) A10F20C25, (ii) T200, (iii) 10B50 
 
12. Quais os parâmetros que influenciam a saturação de um TC? 
 
13. O ensaio de saturação de um núcleo de proteção de um TC com núcleo toroidal e 
enrolamento uniformemente distribuído, com classe de exatidão 10%, está mostrado a 
seguir: 
 
As correntes nominais primárias e secundárias são respectivamente 500 e 5 (A) 
Pergunta-se: 
a) qual a especificação do TC segundo a norma NBR 6856/81? 
b) Qual a impedância de carga que podemos conectar no secundário deste TC? 
 
Corrente (A) Tensão (V) 
0,15 10 
0,10 20 
0,125 25 
0,25 50 
0,30 60 
0,50 100 
0,75 150 
0,90 180 
1,00 200 
1,50 250 
3,00 300 
 
 
14. Um TC instalado em um sistema cuja razão R/X até o local da instalação vale 0.083. 
Para que um curto-circuito com máxima assimetria seja totalmente reproduzido no 
secundário, como este TC deve ser dimensionado? 
 
15. Para que serve um TC tipo TPY? 
 
16. Explique o que você entende por TRV e RRRV . 
 
17. O que determina se um circuito, aonde vai ser instalado um disjuntor, é 
superamortecido ou subamortecido? 
 
18. O que se entende por “capacidade de estabelecimento nominal de um disjuntor”? 
 
19. O que se entende por “fator de primeiro pólo de um disjuntor”? 
 
20. Para que serve a bobina (ICS) e o contado de selo, conforme mostra a figura a seguir: 
 
 
 
 
 
 
 
 
ICS 
51a 
21. Como explicar o fato de um relé de sobrecorrente tipo disco de indução não ser 
direcional? 
 
22. Admita um relé de sobrecorrente temporizado, (ANSI – 51) característica do tipo 
Normal Inverso, ajustada no TAPE = 4 A, DT = 2, e conectado ao secundário de um TC 
de relação 200:1 (5 A nominal), instalado em um alimentador de média tensão, Vn=13,8 
kV. Durante a ocorrência de um curto-circuito neste alimentador, o relé (51) operou em 
um tempo registrado de t = 0,8 seg. Pergunta-se: qual o valor da corrente de falta? E se 
pretendêssemos que este relé operasse em um tempo de 0,5 seg, qual procedimento 
deveria ser adotado? 
 
23. No sistema a seguir tem-se a situação apresentada: 
 
 
 
 
 
TC 300/600/1200/1500/2000/3000 – 5A Icc = 28,5 kA 
Icarga = 1230 A 
a) Qual a relação recomendada para o TC de proteção? 
b) Um relé de sobrecorrente, característica tempo normalmente inverso, é ajustado 
para uma corrente pick-up de 4,5 [A] e dial curva 0,3. O mesmo está sendo 
alimentado pelo TC cuja relação foi escolhida no item “a”. Para um curto-
circuito, limitado por determinada impedância de falta, possuindo um valor de 
5360 [A], qual será o tempo de fechamento dos contatos deste relé? 
 
 
24. Por que o relé diferencial tipo amperimétrico não é utilizado na proteção de 
transformadores e máquinas girantes. 
 
25. A figura abaixo, mostra o circuito de um relé diferencial percentual. Ocorre uma falta 
interna à região de proteção, de tal forma que as correntes circulantes pelo relé são 
aquelas mostradas na figura. Calcular o ajuste máximo, determinado pela inclinação da 
característica do relé, de tal forma que o mesmo opere para a falta em questão. 
 
 
 
E q u ip a m e n to 
T C 6 0 0 -5 A 
T C 6 0 0 -5 A 
1 0 [A ] 
1 4 [A ] 
1 2 0 0 [A ]1 6 8 0 [A ] 
 
 
26. Citar 4 tipos de causa de operação indevida de relés diferencias percentuais. 
 
27. Mostrar como pode ser polarizado e operado um relé direcional de neutro (67N). 
Desenhar o diagrama fasorial considerando, por exemplo, um ângulo de torque máximo 
de -30º. Pergunta-se: 
Considerando que a corrente de curto-circuito que esse relé deve medir tem um 
defasamento angular de 75º (atrasado) em relação a tensão da fase, qual seria o ângulo 
de máximo torque conveniente? Mostrar graficamente. 
 
28. Por que não se ajusta a primeira zona de um relé de distância com um alcance igual a 
100% do comprimento do trecho a ser protegido? 
 
29. Quais as vantagens de um relé tipo “MHO” em relação ao tipo de impedância? 
 
30. Traçar a característica do relé de admitância com a seguinte equação: 
 
Z = 5,2 . COS (θ - 45) 
 
31. O que significa fator de correção de terra (K0) e por que ele deve existir nos relés de 
distância? 
 
32. Para uma de linha de 138 kV de 100 km de comprimento e um transformador a ela 
conectada, conforme a figura abaixo, pede-se: 
Linha de Transmissão
Transformador
Carga
21
 
 
a) Representar a LT e o transformador no diagrama R-X 
 
b) Representar um relé de distância tipo admitância para proteger: 
• 80% da LT na primeira zona 
• 120% da LT na segunda zona 
• 200% da LT na terceira zona 
 
 Para isto, considerar a unidade direcional da característica mho ajustada de 10o a menos 
que o ângulo da LT. 
 
c) Quais são os valores de impedâncias secundárias a serem efetivamente ajustadas no 
relé? 
 
d) Analisar o que acontecerá com o relé para uma falta a 70% da LT envolvendo um arco 
elétrico de resistência igual a 5Ω. 
 
e) No mesmo diagrama R-X desenhar as primeiras zonas de proteção (80% da LT) para 
um relé tipo impedância (com um elemento direcional no mesmo ângulo da LT) e um 
tipo reatância. (não esqueça de indicar as áreas de bloqueio e de operação). 
 
Dados: 
 
 ZLT = 0,162 + j 0,491 Ω/km 
 ZTR = 9 % 
 Potência do transformador = 75 MVA 
 KTP =138000 / 3 - 115 / 3 V 
 KTC = 600 - 5 A 
 
 
33. Qual é a resolução de um conversor A/D de 16 bits, cujo sinal de entrada esta 
compreendido entre –5 e + 5V? 
 
34. Qual a mínima freqüência de amostragem, se em um processo de filtragem digital 
houver a necessidade de obtenção do 7º harmônico em um sistema de 60 Hz. 
 
35. Considerando a resposta da questão acima, qual é o harmônico (caso ele exista e não for 
filtrado na entrada) que irá impor valores errados na obtenção do valor da fundamental. 
 
36. Mostrar graficamente como é o algoritmo de Mann&Morison. 
 
37. Fazer o exercício proposto no slide no 74 das notas de aula. Usar o Matlab para o 
desenvolvimento e o gráfico da resposta em freqüência. OBS. Fazer com freqüência de 
amostragem igual a 960 Hz. 
 
38. Desenvolver no Matlab um relé de sobrecorrente, tempoinverso, utilizando um 
algoritmo de DFT de ciclo completo. O programa deverá ser capaz de gerar a própria 
forma de onda do curto-circuito (assimétrica ou simétrica, com ciclos pré-falta e pós-
falta). Também deverá ter a possibilidade de inclusão de ruído a partir de um valor SNR 
a ser ajustado. O “relé” deverá possuir no mínimo três famílias de curva para ser 
escolhida pelo usuário. 
 
 OBSERVAÇÕES 
 
- Serão escolhidos 5 exercícios para o teste no primeiro dia de aula do módulo 4 – Proteção de 
Equipamentos; 
- Da lista acima, são obrigatórios a entregar dos exercícios 37 e 38, resultados impressos e rotina 
no Matlab.