Grátis: Sobretensões em sistemas elétricos Os sistemas elétricos estão sujeitos a sobretensões diversas, de origem natural (descarga atmosférica) ou não (d... – Questões Respondidas

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Sobretensões em sistemas elétricos
Os sistemas elétricos estão sujeitos a sobretensões diversas, de origem natural (descarga atmosférica) ou não (defeitos, curtos-circuitos, chaveamentos), que, se não controlados, podem resultar em colapso do sistema elétrico. Para que o sistema elétrico funcione adequadamente, é necessário que sejam dimensionados sistemas de proteções adequados para cada evento indesejado.
Quais são as origens das sobretensões em sistemas elétricos e qual a importância do dimensionamento de sistemas de proteção para esses eventos?

Questões para Estudantes

há 6 horas

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Tema 3 - Sobretensões, Aterramento e Arranjos de Barramentos em Subestações

ESTÁCIO

Respostas

Ed

há 6 horas

As sobretensões em sistemas elétricos podem ter origens naturais e não naturais: 1. Origens naturais: - Descargas atmosféricas (raios), que geram sobretensões transitórias de alta magnitude. 2. Origens não naturais: - Defeitos no sistema, como curtos-circuitos. - Chaveamentos de equipamentos, que causam sobretensões transitórias devido a manobras. - Operação de cargas indutivas ou capacitivas. Importância do dimensionamento de sistemas de proteção: - Protege os equipamentos e a infraestrutura contra danos causados por sobretensões. - Evita falhas e colapsos no sistema elétrico, garantindo a continuidade e confiabilidade do fornecimento. - Minimiza riscos de segurança para pessoas e instalações. - Permite a operação segura e eficiente do sistema, reduzindo custos com reparos e paradas não planejadas. Portanto, o correto dimensionamento dos dispositivos de proteção (como para-raios, supressores de surto e relés de proteção) é fundamental para controlar e mitigar os efeitos das sobretensões, assegurando a estabilidade e segurança do sistema elétrico.

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Tema 3 - Sobretensões, Aterramento e Arranjos de Barramentos em Subestações

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Sobretensões por descargas atmosféricas
Anteriormente, tratamos um pouco sobre a formação das descargas atmosféricas, cabendo relembrar que se trata de um fenômeno de deslocamento de caras elétricas, com grande potencial elétrico e alta corrente, que ocorre no rompimento do dielétrico (neste caso, o ar), entre a nuvem, polarizada e o solo.

Em 90% dos casos, os raios são tipo nuvem-solo, de polaridade negativa, com trajetória não retilínea, com ramificações até próximo ao solo em que a descarga em direção à terra encontra uma descarga ascendente, normalmente a poucas dezenas de metros do solo, constituída de cargas positivas na maioria das vezes (já que a descarga descendente é negativa).
Como ocorrem as sobretensões por descargas atmosféricas e qual o papel do condutor de aterramento na redução da amplitude dessas sobretensões?

Sobretensões por chaveamento
As sobretensões por chaveamento são originadas pela manobra de cargas, especialmente as de maior potência, quando esses desligamentos são intempestivos, ou seja, a carga entra e sai várias vezes em um curto período ou pela perda de sincronismo entre sistemas conectados.
Quais são as causas das sobretensões por chaveamento e quais medidas podem ser adotadas para proteção contra essas sobretensões?

Seletividade da proteção
Podemos definir a seletividade como a capacidade do sistema quando um evento indesejado desligar somente a parte com a falta, deixando as demais partes não afetadas com tensão. As proteções são divididas por zonas sendo:

Proteção de primeira linha ou principal
Como diz o nome, é a primeira proteção que irá atuar no caso do evento. Para isso, deve ter ajuste bem definido para que, caso o defeito ocorra dentro de sua zona de proteção, este atue resguardando o resto do sistema.

Proteção de segunda linha ou de retaguarda
É uma proteção “reserva” para caso de falha da primeira, sendo responsável pela desconexão da parte afetada antes que o sistema protegido seja danificado. O sistema deve ser ajustado com um tempo que permita a atuação da proteção principal primeiramente.
O que é a seletividade da proteção em sistemas elétricos e qual a função das proteções de primeira linha e de retaguarda?

Aterramento
Como vimos até agora, a proteção é parte fundamental de um sistema elétrico. Para correto funcionamento da proteção das sobretensões, um bom aterramento é fundamental. Algumas das normas da NBR que tratam sobre aterramento são:

NBR 5419/2015
Trata sobre proteção de estruturas contra descargas atmosféricas e é aplicável aos sistemas elétricos já que postes, estruturas e cabos podem ser atingidos por descargas atmosféricas. Esta norma não fixa valores máximos de resistência de aterramento, ficando este à cargo do engenheiro projetista ou do responsável pela medição de resistência de aterramento do sistema.
Quais são as principais normas que tratam do aterramento em sistemas elétricos e qual a importância do aterramento para o funcionamento correto da proteção contra sobretensões?

Na maioria dos casos, __, os raios são tipo nuvem-solo de polaridade negativa, com trajetória não retilínea. A presença de um condutor de aterramento, ou neutro, reduz em a amplitude das sobretensões por descargas atmosféricas induzidas. A onda de sobretensão originada por descarga atmosférica direta na rede ou no solo próximo, se propaga ao longo dos condutores de fase no sentido do _ e no sentido da carga. As ondas de sobretensão possuem taxas de crescimento elevada e alto módulo, porém, devido a essas disrupções nos isoladores, a forma de onda da sobretensão torna-se um ______.
Complete as sentenças abaixo. A sequência que completa corretamente as lacunas é:
A 90%, 40%, gerador, dente de serra.
B 80%, 40%, consumidor, degrau.
C 90%, 30%, aterramento, senoide.
D 60%, 30%, neutro, exponencial.
E 70%, 35%, disjuntor geral, degrau unitário.

Complete as sentenças sobre as sobretensões oriundas de chaveamentos: “Outras sobretensões de menor amplitude podem ser geradas por ocasião de: Atuação da _ na ocorrência de um curto circuito; Na entrada ou saída de banco de capacitores ou de _ ; Energização de e linhas de transmissão (na energização ou religamento); Em caso de ocorrência de ______ ;”
A sequência que completa corretamente as lacunas é:
A Chave fusível, transformadores, redes, curtos.
B Religação, redes, capacitores; sobrecargas.
C Proteção, reatores, transformadores; ressonância.
D Chave de manobra, linhas, reatores; anomalias.
E Rede, transformadores, motores; curtos.

Complete as sentenças sobre os critérios básicos para proteção de sobretensão: A seguir alguns critérios básicos para a proteção. Primeiramente, seccionar a fonte geradora de energia mais próxima ao ponto da ocorrência do evento gerador da sobretensão, de forma que a potência desligada seja o suficiente para __ a tensão ao nível nominal de trabalho. Retirar do sistema os . Bloquear _ automáticos principalmente se for a linha onde houve o evento. Transformadores dotados de ______ automáticos, devem estar ligados na unidade temporizada.
A sequência que completa corretamente as lacunas é:
A Reduzir, bancos de capacitores, religadores, comutadores.
B Elevar, resistores, fusíveis, relés.
C Manter, indutores, disjuntores, chaveadores.
D Transformar, fusíveis, religadores, seccionadores.
E Manter, reatores, disjuntores, relés.

Assinale a alternativa incorreta sobre as desvantagens do arranjo de barramento simples.
a) Esse sistema somente pode ser empregado em subestações de pequeno porte.
b) Na ocorrência de defeito, toda a linha fica desconectada do sistema.
c) A manutenção somente pode ser realizada com o sistema desenergizado.
d) A confiabilidade deste arranjo é pequena.
e) Esse sistema apresenta baixo custo.

Complete as lacunas da frase: “O barramento ____ pode ser associado a uma chave de _, que melhora a confiabilidade do sistema, sendo que este by-pass somente pode ser utilizado em caso de _____ ou manutenções por retirar parta da proteção do sistema”. A alternativa que completa corretamente as lacunas é:
A Simples, by-pass, contingência.
B Anel, potencial, sobrecarga.
C Duplo, comutação, falta.
D Simples, comutação, curto.
E Duplo, seccionamento, sobrecarga.

Analise as alternativas abaixo sobre o barramento duplo: I. Possui maior flexibilidade do que a barra simples, permitindo realização de manutenções nas barras sem desligamento da subestação; II. A transferência pode ser realizada em carga pela chave seccionadora; III. Possui desvantagens da falha no disjuntor de transferência da barra levar ao desligamento total da subestação. Atribuindo V para verdadeiro e F para falso, assinale a alternativa com a sequência correta:
I. Possui maior flexibilidade do que a barra simples, permitindo realização de manutenções nas barras sem desligamento da subestação;
II. A transferência pode ser realizada em carga pela chave seccionadora;
III. Possui desvantagens da falha no disjuntor de transferência da barra levar ao desligamento total da subestação.
A V, V, V.
B V, F, V.
C F, V, V.
D V, V, F.
E F, F, V.

Assinale a alternativa incorreta sobre o arranjo de barra dupla com disjuntor de transferência:
a) O fechamento das barras pode ser feito em carga, pois o disjuntor permite fechamentos desta forma.
b) As manutenções são realizadas com desligamento total da subestação.
c) Esse arranjo possui limitação da proteção e da confiabilidade.
d) O fechamento do disjuntor de transferência mantém as cargas, porém com a proteção limitada.
e) Esse arranjo é mais confiável do que o barramento simples.

Sobre o arranjo de um disjuntor e meio, analise as sentenças abaixo: I. É uma variação do arranjo do barramento duplo com dois disjuntores, reduzindo a quantidade de dispositivos empregados e, com isso, o diminuindo o custo II. Esse arranjo é empregado nas subestações com tensões de 500kV a 750kV. III. Apresenta boa confiabilidade, pois isola somente o disjuntor ou circuito onde ocorreu a falta IV. Possui pouca necessidade de espaço físico em comparação ao arranjo do barramento simples Atribuindo V para verdadeiro e F para falso, assinale a alternativa com a sequência correta:
I. É uma variação do arranjo do barramento duplo com dois disjuntores, reduzindo a quantidade de dispositivos empregados e, com isso, o diminuindo o custo
II. Esse arranjo é empregado nas subestações com tensões de 500kV a 750kV.
III. Apresenta boa confiabilidade, pois isola somente o disjuntor ou circuito onde ocorreu a falta
IV. Possui pouca necessidade de espaço físico em comparação ao arranjo do barramento simples
A V, V, V, F.
B V, F, V, F.
C F, V, V, V.
D V, V, F, V.
E F, F, V, F.