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

A rede elétrica pode ser representada por meio de modelo com parâmetros de admitância, que é chamado de matriz de admitância de barra (Y_barra).

Sendo assim, a matriz Y_barra, que representa o sistema elétrico acima, é dada por

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 

Com a solução do sistema de equações linearizado por Newton, referente ao sistema apresentado, pode-se calcular de forma direta, ou seja, por substituição direta nas equações, as seguintes variáveis 

No diagrama unifilar a seguir, mostram-se as variáveis especificadas em cada barra do sistema. 

Logo, o problema de fluxo de potência, pelo método de Newton, terá a matriz jacobiana quadrada de ordem igual a

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,

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

Considere um sistema formado por duas máquinas conectadas por meio de uma linha de transmissão. Uma falta trifásica ocorre no ponto 3 da linha conforme o diagrama a seguir.

O diagrama de impedâncias do sistema acima e o valor do fasor tensão pré-falta no ponto 3 (V₃ ^pré-falta) são apresentados na figura a seguir. 

Os valores das impedâncias estão em pu nas bases do sistema, sendo:

Na condição de defeito (falta trifásica no ponto 3), a corrente de curto  em pu é igual a

Existem vários tipos de curto-circuito e eles apresentam diferentes características. Assim, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.

( ) O curto trifásico e o curto trifásico envolvendo a terra são classificados como curtos simétricos ou equilibrados.

( ) O circuito equivalente para o cálculo da corrente de curto monofásico é dado pelas redes de sequências zero, positiva e negativa ligadas em série.

( ) O circuito equivalente para o cálculo da corrente de curto bifásico envolvendo a terra é dado pelas redes de sequências positiva e negativa ligadas em paralelo.

( ) O circuito equivalente para o cálculo da corrente de curto trifásico envolvendo a terra consiste apenas da rede de sequência positiva.

As afirmativas são, na ordem apresentada, respectivamente,

O critério das áreas iguais é usado para analisar a estabilidade transitória (também chamada de estabilidade eletromecânica a grandes perturbações) de uma máquina contra uma barra infinita ou para verificar a estabilidade transitória entre duas máquinas do sistema.

Assim, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.

( ) Esse critério pode ser classificado como um método direto para análise da estabilidade eletromecânica, uma vez que não é necessário solucionar a equação de oscilação.

( ) O sistema será estável frente a uma perturbação caso a área de frenagem da máquina elétrica (área da curva no plano ângulo versus potência elétrica em que P_elétrico > P_mecânico) seja menor ou igual a área de aceleração (área com P_elétrico < P_mecânico).

( ) A estabilidade do sistema só depende do ponto de operação pré-falta quando a potência elétrica transmitida durante a falta é igual a zero.

As afirmativas são, na ordem apresentada, respectivamente,

Na figura a seguir, tem-se a representação de um sistema do tipo máquina versus barra infinita, onde xt₂ é a reatância de transferência entre a barra terminal do gerador (Barra t) e a barra infinita (Barra 2), x'd é a reatância transitória de eixo direto da máquina, é o fasor tensão interna da máquina, δ é o ângulo de carga da máquina,  é o fasor tensão da barra infinita, H é a constante de inércia da máquina, P_elétrico é a potência elétrica da máquina e P_mec é a potência mecânica da máquina.

A equação de oscilação da máquina para a condição apresentada é dada por

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,