2_Lista de Exercícios_AP1

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Escola Superior de Tecnologia – EST 
Departamento de Energia Elétrica – DEE 
Disciplina Subestações 
Prof. Eng. Weverson dos Santos Cirino 
 
2ª Lista de Exercícios 
Entrega no dia 07 de outubro de 2019 – Dia da Prova AP1 
 
Nome: _________________________________ 
 
 
[1] Escreva a definição de Subestação? 
 
[2] Em termos gerais, as subestações podem ser classificadas como (tomando como base 
um sistema de geração de energia elétrica)? 
 
[3] Em um projeto de Subestação, um dos documentos essenciais é o seu Memorial 
Descritivo, que visa fornecer aos interessados (inclusive à concessionária que aprovará o 
projeto) os seguintes dados: 
 
[4] Dependendo do tipo de subestação de consumidor, o ponto de entrega pode ser? 
 
[5] Dadas as Figuras 1 e 2, identifique os trechos abaixo mencionados, escrevendo as 
letras (inicio e fim), na Figura 1, e apontando com uma seta numerada a localização dos 
seguintes equipamentos/componentes de uma subestação abrigada de 300 kV na Figura 
2: 
 
Trechos (Figura 1) Componentes (Figura 2) 
P Ponto de entrada 1 
Transformador de corrente (TC) e 
Transformador de potência (TP) 
A – B Entrada de serviço 2 
Chave seccionadora e fusível para 
proteção em média tensão 
C – D Ramal de ligação 3 Transformador de força de 300 kV 
E – F Ramal de entrada interno 4 Barra de cobre 
G – H Ramal de entrada aéreo 5 Isolador de passagem 
 
 
Figura 1 – Subestação Abrigada. Identificação dos Trechos. 
 
 
 
 
 
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Figura 2 – Exemplo de planta baixa de Subestação Abrigada para identificação dos 
equipamentos/componentes. 
 
 
 
[6] Determinar (a) o barramento tubular de cobre não pintado de uma subestação industrial 
de 69 kV / 50 MVA, instalação ao tempo; (b) a suportabilidade térmica se a corrente 
máxima de curto-circuito vale 3.540 A. Admitir valores padrões para o tempo de 
eliminação, temperatura final e temperatura inicial da falha, e (c) a suportabilidade 
dinâmica se o valor de assimetria da corrente é de 0,863 e a velocidade do vento é de 87,2 
km/h. O espaçamento entre os barramentos é de 2.750 mm e a distância máxima entre os 
apoios é de 3.750 mm. 
 
[7] Nos transformadores de distribuição, por exemplo, os fios dos enrolamentos primários 
são de cobre, porém de seção retangular. Os enrolamentos podem ser executados de 
modos diferentes, quais são? 
 
[8] Considerando somente os transformadores de distribuição e de força, podem ser 
construídos, quanto ao número de fases, de acordo com a característica da carga que irá 
alimentá-las, sendo assim podemos classifica-los como sendo? 
 
[9] Os transformadores são classificados quanto ao meio isolante que utilizam no decorrer 
de seu funcionamento, determinado em seu projeto para uma específica instalação, 
podendo ser classificados como? 
 
[10] Os transformadores trifásicos, são os mais utilizados, podem ter os seus enrolamentos 
ligados de diferentes maneiras, dependendo da conveniência do sistema em que serão 
aplicados. Como são conhecidas essas ligações? 
 
[11] Explique a diferença de atuação entre o relé de alívio de pressão e o relé de súbita 
pressão. 
 
[12] O que é Lama na linguagem técnica de um transformador? e o que ela pode ocasionar 
durante o funcionamento de um transformador? 
 
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[13] A potência de um transformador trifásico de distribuição, classe 15 kV, é de 300 kVA, 
sendo suas ligações, no primário ∆ e no secundário Ү, Vp = 6,9 kV e Vs = 220 V, 
determine: (a) o número de espiras no enrolamento primário e (b) o número de espiras no 
secundário. Admita que a frequência seja 60 Hz e a densidade magnética de 15.000 
gauss. (0,4 ponto) 
 
[14] Dada a Figura 3 e 4, identifique todas as partes indicadas do transformador: (2 pontos) 
Figura 3 - Vista dos componentes externos de um transformador da classe 145 kV. 
 
 
Figura 4 - Transformador de potência com conservador de óleo. 
 
 
 
 
 
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[15] Ainda considerando os dados da questão 12, ou seja, potência nominal do 
transformador de 300 kVA, classe 15 kV, tensão no primário 6,9 kV, tensão no secundário 
de 220 V, densidade de campo magnético de 15.000 gauss e frequência de 60 Hz, 
admitindo agora, que , para uma chapa de 0,65 mm de espessura, determine: (a) 
a Perda em Vazio desse transformador, sabendo que foram utilizados 278 kg de ferro-
silício e (b) a Perda Total Máxima, admitindo-se que a massa total (núcleo + enrolamentos) 
é de 407 kg. Na norma ABNT 5440:1994 define que a Perda em Vazio para 
transformadores trifásicos, classe 15 kV é de 1.120 W e a Perda Total Máxima é de 4480 
W, sendo assim, pergunta-se: (c) a Perda em Vazio e a Perda Total Máxima calculadas 
estão dentro das especificações normativas, para os parâmetros informados?; e, (d) qual é 
o rendimento do transformador para um fator de potência igual a 0,85? (1,0 ponto) 
 
[16] Na Ficha Técnica da fabricante Promelsa, na seção “2.4 Fluido Aislante”, retrata a 
seguinte escrita em espanhol: “El interior del Transformador se encuentra submergido em 
um fluido aislante, el que cumple la función de dar rigidez dieléctrica y refrigerar el 
transformador. El sistema de refrigeración puede ser ONAF ó OFWF. Em función a las 
características de seguridade ambiental requeridas, podemos suministrar inmersos em: 
- Aceites Dieléctricos Minerales: com punto de inflamación aproximado de 155ºC; 
- Fluidos Dieléctricos Ecológicos (Silicona ó Envirotemp FR3): com punto de inflamación 
superior a los 350ºC”. O que vem a ser ONAF e OFWF? 
 
[17] Continuando na Ficha Técnica da fabricante Promelsa, agora na seção “2.1 Núcleo”, o 
seguinte texto é transcrito, conforme se segue: “Fabricado con láminas de acero silicoso 
de grano orientado de alta permeabilidade magnética con recubrimiento aislante (Carlyte). 
Utilizamos dos tipos de núcleos: 
- Núcleo del tipo Columna, conformada por chapas cortadas a 45° y apiladas formando 
escalones para obtener la sección circular más optimizada; 
- Núcleo del tipo Enrrollado, conformada por chapas cortadas a 90° y dobladas en ‘C’ 
formando una sección sólida cuadrangular, esta particular solución favorece el flujo 
magnético obteniéndose características constructivas del transformador más compacta. 
Los sistemas empleados en la construcción de los núcleos proporciona reducidos niveles 
de perdidas, intensidade de vacio e ruído”. Pergunta-se: qual a formação de núcleo que 
reduz as perdas no vazio? 
 
 
[18] Para que serve o Relé de Buchholz? 
 
[19] O que é Regulação de um transformador? 
 
[20] Em um transformador Trifásico de classe 15 kV, 500 kVA, de tensão no primário de 
13,8 kV, de ligação ∆ - Ү, foi medido no mesmo que a perda no vazio é de 947,22 W e 
perdas nos enrolamentos de 3045 W. 
 
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Calcule: (a) qual é o fator de carga desse transformador? (b) qual a perda total máxima 
sabendo que a massa do núcleo é de 290 kg e a massa total é de 510 kg? (c) admitindo 
que o tempo de operação do equipamento seja igual à 8.760 horas, que a tarifa do 
consumo de energia elétrica seja igual R$ 0,64985 /kWh, que o preço de aquisição do 
transformador seja de R$ , e a taxa de amortização do capital investido na transação seja 
na ordem de 10,65% ao ano, calcule o custo final desse transformador? (d) em teste 
realizado neste transformador foi constatado que a impedância percentual é de 5%, logo a 
valor da corrente de curto-circuto será de? 
 
[21] Considerando ainda todos os dados do transformador da questão anterior, calcule a 
Regulação desse transformador para uma resistênciapercentual de 1,55%; uma reatância 
percentual de 4,75%, e ângulo do fator de potência da carga de 28,36°. 
 
Tabela 1 – Capacidade de corrente para barras tubulares de cobre. 
 
 
Tabela 2 - Densidade de corrente.