3_Tarefa Aspectos Basicos da Transmissão

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TAREFA

ASPECTOS BÁSICOS DA TRANSMISSÃO DE ENERGIA

Resolva as seguintes questões de acordo com a tabela a seguir.

NÚMERO DA PLANILHA DE

ACOMP. DE TAREFAS QUESTÔES

1 – 11 1 – 61 – 66 – 20 – 50 – 40 – 35 – 67 – 75 – 76 2 – 12 2 – 62 – 66 – 21 – 51 – 41 – 34 – 68 – 75 – 77 3 – 13 3 – 63 – 66 – 22 – 52 – 42 – 33 – 69 – 75 – 78 4 – 14 4 – 64 – 66 – 23 – 53 – 43 – 32 – 70 – 75 – 79 5 – 15 5 – 65 – 66 – 24 – 54 – 44 – 31 – 71 – 75 – 80 6 – 16 6 – 61 – 66 – 25 – 55 – 45 – 24 – 72 – 75 – 76 7 – 17 7 – 61 – 66 – 26 – 56 – 46 – 23 – 73 – 75 – 77 8 – 18 8 – 62 – 66 – 27 – 57 – 47 – 22 – 74 – 75 – 78 9 - 19 9 – 63 – 66 – 28 – 58 – 48 – 21 – 74 – 75 – 79

10 – 20 10 – 64 – 66 – 29 – 59 – 49 – 20 – 67 – 75 – 80 30 - 40 11 – 65 – 66 – 30 – 60 – 50 – 19 – 68 – 75 – 79 31 – 41 12 – 61 – 66 – 31 – 20 – 51 – 18 – 69 – 75 – 78 32 – 42 1 – 61 – 66 – 32 – 21 – 52 – 17 – 70 – 75 – 77 33 – 43 2 – 62 – 66 – 33 – 22 – 53 – 16 – 71 – 75 – 76 34 – 44 3 – 63 – 66 – 34 – 23 – 54 – 15 – 72 – 75 – 79 35 – 45 4 – 64 – 66 – 35 – 24 – 55 – 14 – 73- 75 – 80 36 – 46 5 – 65 – 66 – 36 – 25 – 56 – 13 – 74 – 75 – 78 37 – 47 6 – 61 – 66 – 37 – 26 – 57 – 12 – 67 – 75 - 77 38 – 48 7 – 61 – 66 – 38 – 27 – 58 – 11 – 68 – 75 – 76 39 – 49 8 – 62 – 66 – 39 – 28 – 59 – 7 – 69 – 75 – 79 50 – 60 9 – 63 – 66 – 40 – 29 – 60 – 6 – 70 – 75 – 80 51 – 61 10 – 64 – 66 – 41 – 30 – 50 – 5 – 71- 75 – 79 52 – 62 11 – 65 – 66 – 42 – 31 – 51 – 4 – 72 – 75 – 78 53 – 63 12 – 61 – 66 – 43 – 32 – 52 – 3 – 73 - 75 – 77 54 – 64 13 – 61 – 66 – 44 – 33 – 53 – 2 – 74 – 75 – 76

55 – 65 - 29 14 – 62 – 66 – 45 – 34 – 54 – 1 – 67 – 75 – 77 56 - 66 - 28 15 – 63 – 66 – 46 – 35 – 55 – 40 – 68 – 75 – 78 57 – 67 – 27 16 – 64 – 66 – 47 – 36 – 56 – 39 – 69 – 75 – 80 58 – 68 – 26 17 – 65 – 66 – 48 – 37 – 57 – 38 – 70 – 75 – 79 59 – 69 - 25 18 – 61 – 66 – 49 – 38 – 58 – 37 – 71- 75 – 78 70 – 74 – 24 19 – 61 – 66 – 50 – 39 – 59 – 36 – 72 – 75 – 77 71 – 76 – 23 20 – 62 – 66 – 51 – 40 – 60 – 35 – 73 – 75 – 76 72 – 75 – 22 21 – 63 – 66 – 52 – 41 – 31 – 34 – 74 – 75 – 77 73 – 77 – 21 22 – 64 – 66 – 53 – 42 – 32 – 33 – 67 – 75 – 80

Tarefa – Aspectos Básicos da Transmissão de Energia

2

1. Conceitue potência ativa instantânea, potência reativa instantânea, potência

aparente, potência ativa, potência reativa, potência complexa e fator de po-

tência.

2. Explique porque fisicamente a potência reativa não é consumida ou absor-

vida pela carga em um sistema elétrico.

3. Explique porque é importante para o consumidor ser alimentado na tensão

nominal.

4. Explique porque é importante para o consumidor ser alimentado na fre-

quência nominal.

5. Explique porque se diz que um capacitor “fornece” reativo e um reator “ab-

sorve” reativo.

6. Mostre que num sistema elétrico trifásico a potência reativa instantânea é

nula.

7. Apresente as equações e os gráficos das potências reativas instantâneas

em um capacitor e em um indutor.

8. Explique porque quando uma carga tem baixo fator de potência as perdas

para transmitir energia para ela, são maiores.

9. Mostre que a componente reativa da corrente que alimenta uma carga não

produz trabalho.

10. Mostre que num sistema elétrico trifásico a potência ativa instantânea é

constante.

11. Porque as concessionárias incentivam os consumidores a operarem com fa-

tor de potência elevado?


3

12. Conceitue curva de carga, carga máxima, carga mínima, período de ponta e

período fora de ponta.

13. Explique porque a tensão na carga aumenta quando conectamos um banco

capacitor em paralelo com ela.

14. Mostre que o fluxo de potência ativa entre duas barras sempre se dá da

barra com tensão mais adiantada para a barra com tensão mais atrasada.

15. Mostre que o fluxo de potência reativa entre duas barras geralmente se dá

da barra com tensão mais adiantada para a barra com tensão mais atrasa-

da. Explique o porquê do “geralmente” e não “sempre”.

16. Explique porque a tensão na carga cai quando conectamos um reator em

paralelo com ela.

17. Porque é importante realizar a compensação reativa local na carga para

transmitir energia entre duas barras?

18. Se num sistema elétrico num dado instante a frequência elétrica está acima

frequência nominal, o que se pode afirmar sobre o balanço de potência ati-

va nesse instante?

19. Se num sistema elétrico o perfil das tensões nas barras deste sistema está

acima da nominal num dado instante, o que se pode afirmar sobre o balan-

ço de potência reativa no sistema elétrico neste instante?

20. Explique o que deve estar ocorrendo num dado sistema elétrico quando a

frequência elétrica desse sistema cai.

21. Explique qual a função de um regulador de velocidade de um gerador sín-

crono e como ele funciona.


4

22. Explique qual a função de um regulador de tensão de um gerador síncrono

e como ele funciona.

23. Quais são as condições para colocarmos em paralelo com um sistema elé-

trico um gerador síncrono?

24. Explique como uma máquina síncrona pode “fornecer” reativo ao sistema

elétrico ao qual está conectado.

25. Explique como uma máquina síncrona pode “absorver” reativo ao sistema

elétrico ao qual está conectado.

26. Explique o que ocorre com a tensão do terminal receptor de um sistema elé-

trico de duas barras onde no terminal transmissor a tensão é mantida cons-

tante e a carga conectada no terminal receptor aumenta sua potência ativa

consumida.



tante e a carga conectada no terminal receptor aumenta sua potência reati-

va consumida.



tante e a carga conectada no terminal receptor aumenta seu fator de potên-

cia.



tante e a carga conectada no terminal receptor reduz seu fator de potência.

30. O que é um compensador síncrono? Como ele funciona?


5

31. Como é construído um reator shunt? Procure na internet catálogos e fotos e

envie junto com a Tarefa.

32. Como é construído um capacitor shunt de alta tensão? Procure na internet

catálogos e fotos e envie junto com a Tarefa.

33. O que é um capacitor série? Como ele é instalado nos sistemas elétricos de

potência? Qual a sua função?

34. O que é um compensador estático? Como ele funciona? Como ele opera?

Procure na internet catálogos e fotos e envie junto com a Tarefa.

35. O que ocorre com a frequência do sistema elétrico quando a ocorrência de

um curto circuito no alimentador de um grande consumidor industrial, faz

com que seu disjuntor de entrada abra interrompendo o fornecimento de

energia elétrica?

36. O que deve ser feito num trecho de um dado sistema elétrico para manter o

seu funcionamento, quando 40% de sua geração é desligada devido a pro-

blemas no sistema de transmissão?

37. Explique como a frequência elétrica pode ser um indicador do balanço de

potência ativa no sistema elétrico?

38. Para o trecho do sistema elétrico da Figura 1 explique o que provoca as va-

riações no fluxo de potência ativa e reativa?

Figura 1 - Balanço de potência ativa


6

39. O que são dispositivos FACTS? Como eles funcionam? Como eles ope-

ram? Procure na internet catálogos e fotos e envie junto com a Tarefa.

40. Analise as diferentes situações mostradas na Figura 2 e explique em cada

caso que tipo de carga pode estar conectada e como se comporta a linha

de transmissão adimitindo sua impedância do tipo R+jXL.

Figura 2 - Operação de sistema elétricoP

41. Explique o que é uma rejeição de carga e o que ela pode provocar num da-

do sistema elétrico.

42. O que significa para o sistema de transmissão atender uma carga com bai-

xo ou alto fator de potência?

43. Para a barra k de sistema elétrico apresentado na Figura 3, determine a po-

tência ativa e reativa na linha de transmissão LT1 nas direções apresenta-

das na figura.

Carga: 0,36+j0.28 puQcap=0,12 pu

LT1LT2

0,27 pu

0,22 pu

Figura 3 – Barra k


7

44. Que tipo de carga corresponde ao período compreendido usualmente entre

as 20:30 horas até 07:00 horas do dia seguinte. Nesta condição de carga

as cargas comerciais e industriais foram reduzidas aos seus patamares míni-

mos e as cargas residenciais são bastante reduzidas. Nesta situação, as li-

nhas de transmissão encontram-se com seus carregamentos bastante re-

duzidos e é muito pequena a demanda de potência reativa? Que problemas

tem o operador de um sistema elétrico nestas condições?

45. Que tipo de carga corresponde ao período compreendido usualmente entre

as 17:30h e 20:30h, onde as cargas comerciais e industriais ainda perma-

necem elevadas e verifica-se um pico no consumo residencial e na ilumina-

ção pública. Nesta situação, as linhas de transmissão encontram-se com

seus carregamentos elevados e é elevada a demanda de potência reativa?

Que problemas tem o operador de um sistema elétrico nestas condições?

46. Explique porque o principal critério para utilização dos equipamentos de

controle de é de se utilizar inicialmente equipamentos de efeito local e, ape-

nas caso não seja suficiente, utilizar equipamentos de efeito global.

47. Explique porque nos sistemas elétricos de potência os compensadores sín-

cronos e estáticos devem operar em regime permanente o mais próximo

possível de 0 MVAr.

48. Explique porque as manobras de bancos de capacitores e reatores nos sis-

temas elétricos de potência devem obedecer à seguinte ordem de priorida-

de: equipamentos conectados a níveis de tensão igual ou inferior a 15kV,

depois equipamentos conectados a níveis de tensão superior a 15kV e por

último equipamentos conectados as linhas de transmissão

49. Explique o que o operador de um sistema elétrico de potência deve fazer na

carga leve para manter as tensões nas barras de carga.


8

50. Explique porque o reativo que entra num alimentador de impedância R+jX

não é o mesmo que sai.

51. Explique como o fator de potência da carga de um alimentador influencia

nas perdas neste alimentador.

52. Responda o seguinte exercício retirado do Livro: Transmissão de Energia

Elétrica de Celso de Brasil Camargo:






9



56. Obtenha a expressão de Sab e Sba em pu para a questão 52 (2.5.1.). As-

suma os valores base de 100 MVA e 230 kV na linha de transmissão, obte-

nha a máxima potência ativa transmitida na linha admitindo Va = 1,05 pu e

Vb = 0,95 pu. Se a defasagem entre as tensões for no máximo 300 qual a

máxima potência transmitida pela LT?

57. Para a questão anterior considere que na barra b existe um compensador

síncrono que mantém a tensão Vb em 1,05 pu. Recalcule os valores e co-

mente a diferença dos resultados de ambos as questões.

58. Para a questão 3 considere que na linha de transmissão é colocada uma

compensação série que reduz a reatância da linha em (30+DN)%. Recalcu-

le os valores e comente a diferença dos resultados calculados de ambas as

questões.(DN – data de seu aniversário)

59. Para a questão 3 considere que na linha de transmissão tem um compri-

mento acrescido de (30+DN) km.. Recalcule os valores e comente a dife-

rença dos resultados calculados de ambas as questões.(DN – data de seu

aniversário)

60. Resolva a seguinte questão retirada do Livro: “Redes Lineares em Sistemas

Elétricos de Potência” de Cláudio Ferreira da página 43.


10

61. Usando o MATLAB, obtenha para uma carga monofásica cuja tensão é de

1,0 com fase 00 e está submetida a uma corrente de 0,95 com fase -60, pe-

de-se obter os gráficos das seguintes grandezas: potência instantânea, po-

tência ativa instantânea e potência reativa instantânea. Envie o arquivo *.m

para a obtenção das curvas e os gráficos plotados.


11

62. Usando o MATLAB, obtenha para uma carga monofásica cuja tensão é de

1,0 com fase 00 e está submetida a uma corrente de 0,95 com fase +60, pe-

de-se obter os gráficos das seguintes grandezas: potência instantânea, po-

tência ativa instantânea e potência reativa instantânea. Envie o arquivo *.m

para a obtenção das curvas e os gráficos plotados.

63. Use o MATLAB, para o sistema elétrico mostrado na Figura 4, de forma a

obter o gráfico da variação do módulo da tensão na barra 1 requerido para

manter a tensão na barra 2 em 1 pu em função da carga que varia de 0 pu

até 1,5 pu com fator de potência 0,8 indutivo. Apresente o mesmo gráfico

para os seguintes fatores de potência: 0,9 indutivo, unitário, 0,9 capacitivo e

0,8 capacitivo. Avalie e comente os resultados obtidos.

R =0,02 pu X =0,16 pu

Barra 1 Barra 2 02 00.1V

Figura 4 - Sistema elétrico de duas barras

64. Use o MATLAB, para o sistema elétrico mostrado na Figura 4, de forma a

obter o gráfico das perdas ativas e reativas na linha de transmissão para

manter a tensão na barra 2 em 1 pu em função da carga que varia de 0 pu

até 1,5 pu com fator de potência 0,8 indutivo. Apresente o mesmo gráfico

para os seguintes fatores de potência: 0,9 indutivo, unitário, 0,9 capacitivo e

0,8 capacitivo. Avalie e comente os resultados obtidos.

65. Desenvolva para um sistema elétrico de duas barras, uma FUNCTION flu-

xo, que a partir do módulo e da fase das tensões das duas barras (e1,f1,e2,

f2, nome_arq, saida) e da impedância da linha de transmissão (r,xl) deve

determinar os fluxos de potência ativa e reativa da barra 1 para a barra 2 e

da barra 2 para a barra 1, bem como as perdas ativas e reativas na trans-

missão.

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15

76. Resolva a seguinte questão do Livro de Elgerd:

77. Explique o que ocorre com a frequência elétrica do subsistema Norte do

SIN e a frequência elétrica do subsistema Nordeste do SIN quando uma li-

nha de interligação transportando 1200 MW e 203 MVAR do Norte para ao

Nordeste é repentinamente retirada do sistema pela proteção.

78. Explique porque a potência reativa que entra num transformador não é a

mesma que sai.


16

79. Resolva a seguinte questão do Livro de Elgerd:

80. As curvas mostradas na Figura 7 apresentam a variação da tensão no ter-

minal transmissor de um aliemntador, com tensão no terminal receptor

constante. Admitindo uma regulação máxima de 5% que valores aproxima-

dos de potência poderiam ser transmitidos por essa linha. Analise as curvas

e explique o que poderia ser feito para que possa transmitir mais potência

por essa linha nas condições de baixo fator de potência.

Figura 7 – Variação na tensão no terminal transmissor

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