Questões de Concurso Público EPE 2022 para Analista de Pesquisa Energética - Transmissão de Energia

Sempre que se considera a implantação de uma nova interligação entre submercados é avaliada qual a tecnologia melhor se adequa à tarefa proposta, considerando as condições de contorno do sistema existente. São levados em conta aspectos como custo, desempenho, maturidade tecnológica, confiabilidade, entre outros, para se chegar à solução de referência mais adequada.

Com base nas diferenças entre as tecnologias de transmissão em corrente alternada e contínua, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.

( ) Um dos fatores limitantes para o comprimento de linhas de transmissão em CA é a capacidade de controle de tensão em seus terminais, em regime e em manobras de energização.

( ) É possível controlar o fluxo de potência ativa em linhas de transmissão CA.

( ) Entre as desvantagens da transmissão em corrente contínua está sua vulnerabilidade às contingências na rede CA na qual se insere. Perturbações nessa rede podem causar o fenômeno de falha de comutação, e caso vários elos CC estejam próximos eletricamente, essas falhas podem ser simultâneas e agravar a condição do sistema.

( ) Uma clara vantagem da transmissão CA é permitir a integração de novas cargas ao longo do traçado da linha de transmissão, por meio de seccionamentos e novas subestações de fronteira, diferente da transmissão CC, que é, geralmente, ponto a ponto.

As afirmativas são, na ordem apresentada, respectivamente,

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

O conceito de dispositivos FACTS – Flexible Alternating Current Transmission System – foi cunhado no início da década de 1990 e busca categorizar as diversas soluções para melhoria do desempenho de sistemas de transmissão CA que empregam elementos da eletrônica de potência.

A respeito desse conceito e dos dispositivos nele contidos, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.

( ) O SVC é composto por um conversor fonte de tensão conectado em derivação (shunt), alimentado por um capacitor, cuja tensão de saída é controlada de forma que uma corrente reativa, necessária para regulação da tensão local, flua para a rede CA.

( ) O SSSC é um conversor fonte de tensão conectado em série com uma linha de transmissão. Esse dispositivo injeta uma tensão controlada em série que age como uma reatância variável, controlando o fluxo de potência e o nível de compensação da linha.

( ) Os dispositivos FACTS permitem um aumento da capacidade de transferência de potência em redes de transmissão, ao custo de uma menor margem de estabilidade do sistema elétrico.

( ) No sistema elétrico brasileiro não são empregados dispositivos FACTS em razão do custo desses equipamentos e da característica do SIN de emprego de longos corredores de transmissão para escoar geração distante das cargas.

As afirmativas são, na ordem apresentada, respectivamente,

As usinas hidrelétricas de Jirau e Santo Antônio compõem o Complexo Hidrelétrico do Rio Madeira, construído entre os anos de 2008 e 2016. Esse complexo possui capacidade instalada de 7318 MW e está localizado em Porto Velho, no estado de Rondônia. Dado o montante de geração e a distância dos centros de carga do sudeste (2375 km), optou-se pelo transporte da energia gerada por meio de um sistema em corrente contínua (CC) das usinas até a subestação de Araraquara, no estado de São Paulo.

A respeito da topologia do sistema de transmissão em CC do Complexo do Rio Madeira, é correto afirmar que é composto

A transmissão em corrente contínua é atualmente uma tecnologia consolidada, e as técnicas de controle utilizadas nas conversoras, um assunto bastante estudado. A figura a seguir ilustra o modelo simplificado de um elo de corrente contínua.

Considerando esse modelo e as relações entre as grandezas das conversoras, analise os itens a seguir.
I. A corrente no elo é dada pela expressão,   onde V_dr e V_di são as tensões no retificador e inversor, respectivamente, e R é a resistência da linha de transmissão.
II. A corrente Id pode ser controlada alterando-se o ângulo de disparo α no retificador ou o ângulo de extinção γ no inversor. No entanto, essas ações de controle são lentas se comparadas com a atuação na tensão CA, por meio dos taps dos transformadores das conversoras.
III. O aumento dos ângulos α  e γ implicam numa operação com fator de potência mais baixo e maior consumo de potência reativa nas conversoras.
IV. A operação do elo com valores de ângulos α e γ muito pequenos podem expor as conversoras a falhas de comutação, principalmente no lado do inversor.
Está correto o que se afirma em 

Para o dimensionamento de tensão nominal (V_N) do para-raios de uma subestação, considere as condições a seguir.

• Nível de tensão da subestação: 340 kV

• Nível de sobretensão fase-terra sustentada por 20s : 1,5 pu

• Sobretensão suportável pelo pára-raios por 20s: 1,2 x V_N

• Utilizar √3=1,7

Nessas condições, a tensão nominal V_N é, em kV,

A maior tensão verificada no terminal B é, em pu,

No tempo t = 4τ, a tensão no meio da linha é, em pu,

A impedância de surto da linha é, em Ω,

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,

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 uma linha de transmissão média, que utiliza modelo π nominal, conforme a figura a seguir.

(Extraído de: William D. Stevenson, “Elementos de Análise de Sistemas de Potência”, 2ª Ed, McGraw-Hill, 1986.)

Tal linha é representada pela formulação de quadripolo dada a seguir:

V_S = 0,8V_R + j200I_R

I_S = j0,0018V_R + 0,8I_R

Nessas condições, o valor da admitância shunt Y é, em S,

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

No que tange à proteção contra surtos de manobra, deseja-se dimensionar o nível de suportabilidade nominal do isolamento interno de um transformador (U_W), cujos dados necessários a tal dimensionamento são mostrados a seguir:

• Nível de proteção do para-raios (U_RP): 700 kV

• Fator de coordenação para isolamento interno (K_CD): 1,2

• Fator de segurança para tensões requeridas (K_S): 1,1

Nessas condições, o valor de U_W é, em kV,

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

Os investimentos na expansão da rede de transmissão são notadamente de capital intensivo e, além disso, expostos a riscos de ordem ambiental, regulatória, financeira, entre outros. Tendo isso em vista, qualquer recomendação que dê origem a novos investimentos na expansão da rede deve ser balizada por ferramentas de análise e avaliação da Engenharia Econômica.

Considerando os conceitos fundamentais dessa disciplina, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.

( ) A consideração do valor do dinheiro em função do tempo é fundamental nas decisões de investimento. Por isso, a metodologia da taxa interna de retorno (TIR) não pode ser utilizada para o processo decisório, por desconsiderar essa premissa.

( ) Os custos afundados são valores já gastos que, mesmo que o projeto não seja realizado, não poderão ser recuperados. Ainda assim, esses custos devem ser considerados no processo decisório de investimento, juntamente com os fluxos de caixa futuros, uma vez que já foram investidos.

( ) O custo de oportunidade do capital representa a taxa esperada de rentabilidade oferecida nos mercados de capitais para projetos de uma mesma classe de risco. Assim, caso a taxa de retorno do investimento seja inferior ao custo de oportunidade, o projeto não deve ser realizado.

As afirmativas são, na ordem apresentada, respectivamente,

As alternativas de expansão da rede de transmissão são avaliadas com base em critérios técnicos e econômicos. Para duas alternativas tecnicamente equivalentes vence a de menor custo global para o sistema.

Um importante fator na determinação do custo global de uma alternativa é o montante de perdas elétricas que ela apresenta; o montante, composto com o seu valor de investimento, mostra o custo real ao longo de sua vida útil operativa.

Quanto ao comportamento e consideração econômica das perdas elétricas, analise os itens a seguir.

I. As condições previstas de carregamento dos equipamentos planejados têm influência direta no montante de perdas elétricas de uma alternativa.

II. O principal mecanismo de perdas elétricas numa linha de transmissão é o efeito corona.

III. As linhas de transmissão em corrente contínua apresentam maiores perdas por quilômetro em relação às de corrente alternada.

Está correto o que se afirma em

No planejamento de novas subestações é importante definir a potência de transformação necessária e sua modulação no tempo para atendimento adequado da carga.

A tabela a seguir mostra, para duas diferentes capacidades em MVA, quantos transformadores deveriam entrar em operação a cada ano nessa subestação para atender o crescimento previsto da carga. Considere que o custo unitário dos transformadores e suas conexões, com capacidade de 100 MVA, é de R$ 17 milhões e com capacidade de 200MVA, de R$22,5 milhões.

A uma taxa de 10% ao ano, considerando o ano de 2022 como a data focal da análise, os valores presentes líquidos das alternativas 1 e 2 e a capacidade mais econômica para essa nova subestação, respectivamente, são 

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

O suprimento da carga em sistemas isolados é realizado por meio de contratos com geradores térmicos locais de pequeno porte. O custo dessa geração é geralmente elevado em razão de dificuldades logísticas e da baixa escala do parque gerador. Para não onerar o consumidor dessas localidades, com custos de energia sobremaneira elevados, a diferença entre o custo da energia local e o custo médio da energia no mercado regulado (ACR_médio) é bancada pela Conta de Consumo de Combustíveis – CCC.

Caso esse sistema venha a ser conectado ao sistema interligado, a demanda deixa de ser suprida por geração local e se reduz o dispêndio da CCC com subsídios.

Com base nesse cenário e do ponto de vista econômico, é correto afirmar que a atratividade da conexão de um sistema isolado aumenta quanto