Questões de Concurso Sobre fluxo de potência em engenharia elétrica

Na entrada de uma instalação industrial existe uma subestação abaixadora composta de um transformador na configuração delta-estrela de 500√3 kVA. A tensão e a corrente de curto-circuito na entrada da subestação são, respectivamente, iguais a 20 kV e 2 kA.
Sabendo-se que os valores das bases adotadas correspondem aos valores nominais do transformador de entrada, a reatância do sistema elétrico de onde sai a alimentação da subestação é:

Sejam duas cargas em paralelo ligadas em estrela, uma com 15 kVA com FP = 0.8 indutivo, e outra com 10 kVA com FP = 1. Determine o fator de potência equivalente do conjunto:

Parte da energia que circula no sistema elétrico, em corrente alternada, que não produz trabalho, porém ocupa espaço nesse sistema, e o excesso desse tipo de energia é uma característica de baixo fator de potência. Essa energia é denominada:

Sempre que uma nova linha de transmissão é recomendada nos estudos de expansão da rede é preciso determinar a bitola do condutor que será empregado. O dimensionamento desse condutor se dá no âmbito do detalhamento da alternativa de referência (relatório R2), por aspectos como carregamento esperado e considerações de ordem econômica.

A figura a seguir ilustra um comparativo entre diversas bitolas de cabos de alumínio nu com alma de aço, frequentemente utilizados em linhas de transmissão, para uma linha de 500 kV em fase de planejamento.

A curva tracejada ilustra os custos de instalação e a compra dos cabos e, a curva contínua, o custo de perdas estimado com base nos estudos elétricos que deram origem à recomendação. Os diferentes marcadores nas curvas são referentes à formação dos cabos, ou seja, por quantos fios de alumínio/aço os cabos são compostos. A bitola é dada no eixo das abcissas, em MCM (kcmil), e o custo no eixo das ordenadas, em 1000 $/km.

Com base nas informações dessa figura, a faixa de bitolas de cabos mais econômica para essa linha de transmissão é a de

Sobretensões são eventos corriqueiros em sistemas elétricos de potência, sejam eles causados por condições operativas, manobras ou surtos atmosféricos.

De forma a contribuir com a operação segura do sistema de potência frente a essas perturbações, a coordenação de isolamento

O disjuntor é um elemento indispensável para a operação de sistemas elétricos de potência, sobretudo na proteção de sistemas elétricos.

Para uma operação confiável, esse equipamento deve ser dimensionado para suportar as solicitações relacionadas a fenômenos eletromagnéticos inerentes à sua operação.

Nesse contexto, a tensão de restabelecimento transitória refere-se

Surtos atmosféricos constituem um relevante causador de falhas em sistemas elétricos de potência, agindo principalmente na degradação da capacidade de isolamento dos equipamentos devido a grandes sobretensões induzidas.

Nesse contexto, os surtos atmosféricos

Considere um projeto inicial de uma linha de transmissão longa, cujo modelo a parâmetros distribuídos e sem perdas previa uma potência natural de 1100 MW.

No entanto, motivos de força maior impuseram restrições à geometria inicial da linha, sendo necessária a realização de um novo projeto para a linha de transmissão.

Quando comparado ao projeto inicial, o novo projeto alterou os parâmetros elétricos da linha da seguinte forma:

• Reatância indutiva: aumento de 8,9%

• Susceptância capacitiva: redução de 10%

De acordo com o novo projeto, a potência natural da linha será, em MW,

O desenvolvimento tecnológico no campo da eletrônica de potência tem permitido a disponibilidade de vários tipos de dispositivos semicondutores de alta potência para diversas aplicações no contexto de sistemas elétricos. Dentre essas aplicações, pode-se citar a transmissão de grandes blocos de energia, aumento da estabilidade, interface entre sistemas assíncronos, filtragem ativa, entre outras.

Sobre essa tecnologia no planejamento da rede elétrica atual, avalie os itens a seguir.

I. O STATCOM é um equipamento FACTS para controle de tensão e aumento de estabilidade que opera com base na tecnologia de indutores chaveados por tiristores em antiparalelo em conjunto com capacitores chaveados a tiristores ou mecanicamente.

II. Os conversores baseados em eletrônica de potência podem ser classificados quanto a seu processo de comutação. Um exemplo são os conversores LCC – Line-Commutated Converters. Nesses conversores o sistema elétrico em corrente alternada (CA) dita o processo de comutação, que se inicia sempre que ocorre a reversão da polaridade da tensão sobre o dispositivo eletrônico.

III. O tiristor é um exemplo de chave eletrônica unidirecional e bipolar, ou seja, esse dispositivo só pode conduzir em um sentido e suporta uma tensão reversa relativamente elevada.

IV. Os transistores da tecnologia MOSFET são atualmente os dispositivos da eletrônica de potência que podem ser fabricados com as maiores tensões e correntes nominais. Isso faz com que sejam aplicados em diversas soluções de conversoras e equipamentos FACTS.

Está correto o que se afirma em

Em relação ao modelo de fluxo de carga CC, analise as afirmativas a seguir.

I. O modelo é baseado no acoplamento entre as variáveis potência ativa (P) e tensão (V).

II. No modelo não são considerados as magnitudes das tensões nodais, os taps dos transformadores e as potências reativas.

III. O efeito das perdas ativas do sistema de transmissão pode ser representado como cargas adicionais. Estas cargas são obtidas dividindo-se as perdas de cada linha do sistema entre suas barras terminais.

Está correto o que se afirma em

Os métodos desacoplados (Newton desacoplado e desacoplado rápido) foram desenvolvidos a partir do método de Newton. Visto isso, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.

( ) Os métodos desacoplados baseiam-se no desacoplamento Qθ e PV, uma vez que, as sensibilidades  são mais intensas que , respectivamente, para sistemas de transmissão em extra alta tensão (acima de 230 kV).

( ) No método de Newton desacoplado, as submatrizes jacobianas M e N são desconsideradas, ou seja, essas submatrizes são feitas iguais a zero.

( ) No método desacoplado rápido, as submatrizes jacobianas H e M são formadas por parâmetros da rede, ou seja, essas submatrizes são mantidas constantes durante o processo iterativo.

( ) Nos métodos desacoplados são introduzidas aproximações na matriz jacobiana, mas os vetores de resíduos são calculados da mesma forma que no método de Newton. Ou seja, os métodos desacoplados e de Newton apresentarão a mesma solução final porque o problema a ser resolvido permanece o mesmo.

As afirmativas são, na ordem apresentada, respectivamente,

O sistema elétrico acima tem a Barra 1 escolhida como barra de referência, a Barra 2 é do tipo barra de carga e a Barra 3 é do tipo barra de geração.

Desta forma, o problema de fluxo de potência pelo método de Newton fica 

Sabe-se que em análises de faltas assimétricas em sistemas de potência, o método das componentes simétricas é constantemente empregado. Sobre esse método, analise as afirmativas abaixo e dê valores Verdadeiro (V) ou Falso (F).

( ) No método das componentes simétricas, os três fasores das fases do sistema são divididos em componentes de sequência positiva, negativa e zero.
( ) As componentes de sequência negativa consistem de três fasores iguais em magnitude, defasados em 120º entre si e com a mesma sequência de fases dos fasores originais das fases do sistema.
( ) As componentes de sequência zero e negativa consistem de três fasores cada, iguais em magnitude e defasados em 120º.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta de cima para baixo. 

Uma subestação industrial possui um transformador de 450 kVA de potência. A potência de curto-circuito na entrada dessa subestação é de 225 kVA. A tensão e a potência de base na entrada da subestação são iguais aos valores nominais do transformador.

A reatância reduzida do sistema, por unidade (pu), é igual a

Em uma fábrica existem vários equipamentos que, em conjunto, perfazem 120 kVA de potência com fator de potência de 0,866 indutivo. Além dos equipamentos mencionados, também existe um motor síncrono que opera na potência de 80 kW.

A potência aparente em que o motor deve operar, para que o fator de potência da fábrica passe a ser igual à unidade, é

Considere duas cargas pontuais: Q1 = 80 µC e Q2 = 40 µC, as quais estão localizadas nas coordenadas cartesianas (-2,1,-3) e (2,1,0), respectivamente. Calcule a força aplicada em Q1, considerando as cargas no espaço livre com ɛ₀ = 10^-9 /36π. A alternativa correta é:

No Circuito da Figura , duas cargas têm consumos diferentes e fatores de potência também diferentes, ambas com corrente atrasada em relação à tensão. O fator de potência das duas cargas em paralelo é: 

O teorema da Máxima Transferência de Potência é muito importante para a engenharia elétrica, pois permite determinar os parâmetros de um sistema para que ocorra a máxima transferência de potência entre partes desse sistema. Assim, para um determinado circuito, que é representado por uma fonte de tensão, denominada fonte de Thevenin, e um resistor equivalente, denominado resistor Thevenin, cujo valor é igual a 50 Ohms, operar com uma eficiência igual a 75%, será necessário instalar nos terminais de saída desse circuito uma determinada carga. Qual o valor da carga que deverá ser instalado nos terminais de saída do circuito?

Em estudos de fluxo de potência é necessário realizar a identificação dos tipos de barra do sistema de acordo com os parâmetros identificados para cada barra como potência ativa, reativa, magnitude da tensão, ângulo da tensão. Sobre os tipos de barras que um sistema elétrico de potência pode possuir, assinale a afirmação correta.