Sistema Elétricos de Potência II Unidade de Ensino 1

Prévia do material em texto

AVA - Sistema Elétricos de Potência II Unidade de Ensino 2
U2S1 Atividade Diagnóstica
Questão 1
De acordo com normas brasileiras, os níveis de tensão são usualmente classificados da seguinte maneira: baixa tensão (igual ou inferior a 1 kV), média tensão (superior a 1 kV e inferior a 69 kV) e alta tensão (superior a 69 kV e inferior a 230 kV). ANEEL. (2018).
 
Dado o contexto, analise a seguinte asserção preenchendo suas lacunas.
 
Via de regra, nos sistemas elétricos de potência, a energia gerada é obtida na faixa de _______________, sendo posteriormente transformada para _______________ ou níveis superiores a fim de ser transmitida para os centros de consumo, quando é distribuída em _______________ para a rede de distribuição primária e em _______________ para a rede de distribuição secundária.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas.
R: d. média tensão / alta tensão / média tensão / baixa tensão.
Questão 2
Os transformadores trifásicos do tipo Δ–Y (delta-estrela) e do tipo tipo Y–Δ (estrela-delta) são largamente utilizados nos sistemas elétricos de potência para a elevação e rebaixamento de tensão.
 
Dado o contexto, determine, em percentual, a relação entre a tensão de linha do enrolamento trifásico Y (estrela) e a tensão de fase do mesmo enrolamento.
Assinale a alternativa que apresenta corretamente a relação entre tensão de linha e a tensão de fase do enrolamento Y (estrela).
R: b. 173,2%.
Questão 3
As redes de transmissão e de distribuição de energia elétrica, responsáveis pelo transporte de energia das unidades geradoras para as unidades consumidoras, possuem uma série de diferenças funcionais entre si.
 
Considerando tais diferenças, julgue as alternativas a seguir em (V) Verdadeiras ou (F) Falsas.
 
(   ) As interconexões do Sisterma Interligado Nacional (SIN) são realizadas tanto entre as redes de transmissão quanto entre as redes de distribuição de energia elétrica.
(   ) As perdas por efeito Joule são maiores nas redes de distribuição do que nas redes de transmissão para o transporte da mesma quantidade de potência.
(   ) As redes de distribuição operam em baixa tensão, abaixo de 1 kV, ao passo que as redes de transmissão operam em média e alta tensão, acima de 1 kV.
(   ) O transporte de energia a longas distâncias é estabelecido pelas redes de transmissão, ao passo que a capilaridade do transporte de energia é estabelecida pelas redes de distribuição.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA.
R: a. F - V - F - V.
U2S1 - Atividade de Aprendizagem
Questão 1
Um transformador trifásico em Δ–Y (delta-triângulo) pode ser esquematizado de acordo com a Figura-1, abaixo, onde os terminais A, B e C correspondem ao primário e os terminais a, b e c correspondem ao secundário.
 
Figura-1: Esquema de conexão de transformador em Δ–Y.
Fonte: SILVA, Rafael S. (2018).
 
Desenvolva o modelo matricial do transformador trifásico apresentado, tomando por evidência as tensões de linha do primário em função das tensões de linha do secundário.
Assinale a alternativa que apresenta corretamente o modelo matricial do transformador, de acordo com os requisitos exigidos.
R: 
Questão 2
Os sistemas de distribuição de energia diferem substancialmente dos sistemas de transmissão em aspectos como escalabilidade, impedância das linhas e balanceamento de cargas.
 
Com base no exposto, analise as afirmativas a seguir quanto às características distintivas das redes de transmissão e de distribuição de energia elétrica.
 
I. Uma linha de transmissão de energia têm maiores condições de suportar aumento progressivo e contínuo de carga do que um alimentador de distribuição.
II. A relação X/R nas redes de distribuição é tipicamente mais próxima da unidade do que nas redes de transmissão.
III. A reatância shunt nas redes de transmissão é tipicamente maior do que nas redes de distribuição.
IV. O desbalanço dos parâmetros das linhas e das cargas é um problema mais proeminente nas redes de distribuição do que nas redes de transmissão.
É correto o que se afirma em:
R: e. I, III e IV apenas.
Questão 3
Uma forma de identificar a rede primária da rede secundária é observando os postes de energia, como mostra a figura.
 
Fonte: Bjoertvedt [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], from Wikimedia Commons. Disponível em: <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Three-phase_distribution_transformator_IMG_8085_Hurum_Norway_23kV_240V.JPG>. Acesso em: 13 jan. 2018.
 
A partir da figura, analise as afirmações:
 
I. O sistema de distribuição secundário, possui linhas de transmissão operando em tensões entre 34,9 kV e 11,9 kV.
II. O transformador de potência converte o nível de tensão da distribuição primária para a distribuição secundária.
III. A distribuição de energia elétrica é realizada através de rede aérea, pois os condutores ficam apoiados em cruzetas de matéria sintético ou de madeiras por meio de isoladores.
É correto o que se afirma em:
R: d. II e III apenas.
U2S2 Atividade Diagnóstica
Questão 1
O desbalanço de cargas é um fenômeno notável das redes de distribuição. Com relação às definições do desbalanço de cargas, analise a seguinte asserção preenchendo suas lacunas:
 
O desbalanço de cargas, mensurado pelo ____________, consiste na desigualdade de ____________ entre as fases, em um dado ponto do sistema. Dentre as consequências de um sistema trifásico desequilibrado, está o aumento ____________ e a existência de ____________.
Agora assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas.
R: e. fator de desequilíbrio / tensão / das perdas / corrente de neutro.
Questão 2
Os modelos de carga normalmente adotados para a análise do fluxo de carga em sistemas de distribuição são três: impedância constante, corrente constante e potência complexa constante.
 
Tendo isso em vista, observe a equação a seguir:
  
Onde: P0, V0, P(t) e V(t) são, respectivamente, potência ativa nominal, tensão nominal, potência ativa instantânea e tensão instantânea.
 
Com base no exposto, determine qual é o modelo de carga descrito pela equação apresentada.
Assinale a alternativa que apresenta corretamente o modelo de carga descrito pela equação.
R: e. Impedância constante e corrente constante.
Questão 3
A análise do fluxo de carga é uma das bases dos estudos dos sistemas elétricos de potência.
 
Tendo isso em vista, analise as afirmativas a seguir quanto às definições da análise do fluxo de carga.
 
I. "Fluxo de carga" e "fluxo de potência" são designações sinônimas.
II. A solução do problema do fluxo de carga permite determinar os valores de tensão e potência em cada ponto do sistema em estudo.
III. Um dos métodos de resolução utilizados na análise do fluxo de carga é o método de Newton-Raphson.
IV. A análise do fluxo de carga envolve somente soluções matematicamente analíticas.
É correto o que se afirma em:
R: e. I, II e III apenas.
U2S2 - Atividade de Aprendizagem
Questão 1
O método da soma das correntes, também denominado de técnica de varredura, é comumente empregado para determinar as correntes e tensões dos sistemas de distribuição, de acordo com os parâmetros estabelecidos. Considere, portanto, o sistema elétrico apresentado na figura-1.
 
Figura-1: Sistema radial de 3 barras.
Fonte: SILVA, Rafael S. (2018).
 
Assumindo como referência a tensão de 36,2 kV na barra 1, calcule, através do método da soma de correntes, a tensão complexa nas barras 2 e 3, sabendo que S2 = 8+j3 MVA, S3 = 12+j6 MVA e Z12 = Z23 = 1,8 + j2,2 Ω.
Assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor das tensões complexas solicitadas.
R: 
Questão 2
Para a determinação das variáveis dos sistemas de distribuição há, além do método da soma das correntes, o método da soma das potências. A respeito deste, analise as afirmativas a seguir.
 
I. O método da soma das potências utiliza a Lei de Kirchhoff das Correntes para a determinação das variáveis do sistema.
II. Os cálculos do método da soma das potências partem da barra de referência em direção à barra terminal, e então realizam o caminho inverso.III. O método da soma das potências leva em consideração apenas a potência complexa das cargas e a potência ativa dissipada nas linhas.
IV. As tensões nas barras são determinadas partindo da barra de referência em direção à barra terminal, através de um polinômio de ordem igual ao número de barras.
É correto o que se afirma em:
R: d. Nenhuma.
Questão 3
A técnica da redução de sistemas é indicada para melhorar a performance de cálculo do fluxo de carga. A figura-1, a seguir, apresenta o esquema de uma rede radial de distribuição, onde a barra 1 é a fonte do sistema.
 
Figura-1: Rede radial de distribuição com 33 barras e 32 ramos.
Disponível em: <https://bit.ly/2sE39u0>. Acesso em: 21 jan. 2019.
 
Considere que a potência complexa em todas as barras seja nula, exceto nas barras 8, 15 e 24. Considere, ainda, que a impedância seja idêntica e unitária em todos os segmentos entre barras. Reduza o sistema e estime a impedância resultante Zn dos segmentos a montante das barras 8, 15 e 24.
Assinale a alternativa que apresenta corretamente as impedâncias a montante e a jusante das barras.
R: b. Z8=5; Z15=12 e Z24=2.
U2S3 Atividade Diagnóstica
Questão 1
A análise e o estudo do fluxo de carga nas redes de distribuição reais normalmente requer o emprego de ferramentas computacionais de simulação, dado o elevado grau de complexidade desses sistemas, do ponto de vista elétrico e matemático.
 
Um exemplo de ferramenta computacional é o software OpenDSS. A respeito deste, avalie as afirmativas a seguir.
 
I. O OpenDSS é um software utilizado em simulações de sistemas de distribuição no domínio do tempo.
II. O OpenDSS é um software que permite simulações de sistemas de distribuição, desde que sejam sistemas balanceados e com simetria de parâmetros.
III. O OpenDSS é um software desenvolvido apenas para sistemas trifásicos, não sendo possível a simulação de redes monofásicas.
IV. O OpenDSS é um software cujo algoritmo opera exclusivamente com a topologia π (pi) na modelagem das linhas de distribuição.
É correto o que se afirma em:
R: c. IV apenas.
Questão 2
O OpenDSS é um software de linguagem script, baseado em linhas de comando, através das quais todos os elementos do sistema de potência são adicionados e parametrizados.
 
Dado o contexto, de acordo com as informações apresentadas na tabela a seguir, faça a associação dos comandos contidos na Coluna A com suas respectivas funções descritas na Coluna B.
 
	COLUNA A
	COLUNA B
	I. New load.<nome>
	1. Atribui um nome para o circuito.
	II. New Linecode.<nome>
	2. Adiciona novas linhas de distribuição ao circuto. 
	III. New Circuit.<nome>
	3. Cria um novo padrão elétrico de linhas de distribuição.
	IV. New Line.<nome>
	4. Adiciona novos elementos de carga.
Assinale a alternativa que apresenta a associação correta entre as colunas.
R: d. I - 4; II - 3; III - 1; IV - 2.
Questão 3
Ao se adicionar uma linha de distribuição em um script OpenDSS, uma série de parâmetros podem ser vinculados ao mesmo comando, tais como o comprimento da linha, a impedência série, capacitância shunt, dentre outros.
 
Partindo disso, considere um script que contém o seguinte comando:
 
new.Line.L12 bus1=B1 bus2=B2 length=12 unit=km rmatrix=[1.52 |0.26 1.58 |0.21 0.33 1.66] xmatrix=[1.09 |0.33 1.11 |0.32 0.37 1.02] cmatrix=[3.60 |-0.60 2.90 | -0.55 -0.65 2.95]
 
Assimile os parâmetros do comando apresentado e reescreva, em notação matemática, a matriz da resistência série correspondente.
Assinale a alternativa que apresenta corretamente a matriz solicitada.
R: 
U2S3 - Atividade de Aprendizagem
Questão 1
O fluxo de carga nos sistemas de distribuição deve ser analisado segundo modelos trifásicos, em razão dos desbalanços de carga e parâmetros, normalmente expressos através de equações matriciais. A imagem-1, a seguir, apresenta um segmento de um sistema de distribuição trifásico, delimitado pelas barras i e j.
 
Imagem-1: Segmento de um sistema de distribuição trifásico.
Disponível em: <https://bit.ly/2U5KR0u>. Acesso em: 23 jan. 2019.
 
Deseja-se adicionar a linha de distribuição apresentada a um script OpenDSS. Escreva a linha de comando correspondente, considerando os seguintes parâmetros do sistema:
 
Impedância série da fase a: 0,15 + j0,15 Ω/km;
Impedância série da fase b: 0,20 + j0,17 Ω/km;
Impedância série da fase c: 0,18 + j0,19 Ω/km;
Impedância de acoplamento entre as fases e capacitâncias shunt desprezíveis.
Comprimento da linha: 10 km.
Assinale a alternativa que apresenta corretamente a linha de comando solicitada.
R: e. new Line.Lij bus1=i bus2=j length=10 unit=km rmatrix=[0.15 | 0 0.2 | 0 0 0.18] xmatrix=[0.15 | 0 0.17 | 0 0 0.19] cmatrix=[0 | 0 0 | 0 0 0]
Questão 2
As cargas no software OpenDSS são identificadas como componentes do tipo PC (Power Consumers), de apenas um terminal de conexão, e podem ser parametrizadas segundo os modelos de potência constante, corrente constante, impedância constante, ou, ainda, uma combinação destes três (modelagem ZIP).
 
Com base no exposto, considere o seguinte trecho de um script OpenDSS:
 
new load.L1a bus1=1 phases=1 kV=0.22 kW=10 kvar=3 model=1 conn=wye
new load.L1b bus1=1 phases=1 kV=0.22 kW=11 kvar=4 model=1 conn=wye
new load.L1c bus1=1 phases=1 kV=0.22 kW=9 kvar=2 model=1 conn=wye
new load.L2 bus1=1 phases=3 kV=0.22 kW=8 kvar=2 model=1 conn=wye
 
Dado o contexto, analise o trecho de código apresentado e identifique as funções e parâmetros estabelecidos pelos comandos.
Assinale a alternativa que apresenta corretamente as funções e parâmetros estabelecidos pelo trecho do script apresentado.
R: b. São declaradas duas cargas trifásicas, uma equilibrada e outra desequilibrada, ambas com forma de conexão em estrela.
Questão 3
No script OpenDSS, o elemento "transformer" define um transformador, que pode ser configurado de várias maneiras de acordo com a necessidade da rede e da simulação. SILVA, Rafael S. (2018).
 
Considere o seguinte trecho de um script OpenDSS:
 
new transformer.Sub phases=3 windings=2 buses=(A, B) conns=(delta, wye) kvs=(138, 13.8) kvas=(50000, 50000) %loadloss=0.001 xhl=10
 
Dado o contexto, analise as afirmativas a seguir no tocante à interpretação do trecho de script apresentado, sabendo que o transformador declarado é do tipo rebaixador de tensão.
 
I. O transformador declarado é do tipo trifásico com potência nominal de 50 MVA.
II. O transformador declarado possui dois enrolamentos secundários, um em configuração delta e outro em configuração estrela.
III. O transformador declarado possui perda de potência, a plena carga, de 0,5 kVA.
IV. O transformador declarado possui um secundário com 10% de reatância do primário.
É correto o que se afirma em:
R: e. I, III e IV apenas.