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
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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?
Tarefa – Aspectos Básicos da Transmissão de Energia
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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.
Tarefa – Aspectos Básicos da Transmissão de Energia
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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.
27. 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 reati-
va consumida.
28. 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 seu fator de potên-
cia.
29. 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 reduz seu fator de potência.
30. O que é um compensador síncrono? Como ele funciona?
Tarefa – Aspectos Básicos da Transmissão de Energia
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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
Tarefa – Aspectos Básicos da Transmissão de Energia
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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
Tarefa – Aspectos Básicos da Transmissão de Energia
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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.
Tarefa – Aspectos Básicos da Transmissão de Energia
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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:
53. Responda o seguinte exercício retirado do Livro: Transmissão de Energia
Elétrica de Celso de Brasil Camargo:
54. Responda o seguinte exercício retirado do Livro: Transmissão de Energia
Elétrica de Celso de Brasil Camargo:
Tarefa – Aspectos Básicos da Transmissão de Energia
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55. Responda o seguinte exercício retirado do Livro: Transmissão de Energia
Elétrica de Celso de Brasil Camargo:
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.
Tarefa – Aspectos Básicos da Transmissão de Energia
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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.
Tarefa – Aspectos Básicos da Transmissão de Energia
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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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Tarefa – Aspectos Básicos da Transmissão de Energia
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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.
Tarefa – Aspectos Básicos da Transmissão de Energia
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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