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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL
UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL E SUDESTE DO PARÁ
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS E ENGENHARIAS
LISTA DE EXERCÍCIOS I
INTRODUÇÃO A SEP e SISTEMAS PU Prof. Diorge de Souza Lima Curso: Engenharia Elétrica Disciplina: Sistemas de Energia Elétrica
1. Descreva sobre as principais características do Sistema Elétrico de Potência – SEP e sobre a tendência devido a presença da Geração Distribuída – GD. 2. Apresenta as vantagens e desvantagens do Sistema Interligado Nacional – SIN. 3. Descreva os principais conceitos relacionados a sistemas isolados e conectados. 4. Descreva sobre a matriz elétrica brasileira. 5. Quais os conceitos de energia renovável e não renovável? Apresente as vantagens e desvantagens. 6. Utilizando como base o Módulo 8: Qualidade da Energia estabelecido pela ANEEL junto ao PRODIST. Apresente os conceitos: (a) sobre os níveis de tensão em regime permanente, (b) variações de curta duração, (c) variações de longa duração, (d) desbalanceamento de tensão, (e) variações momentâneas de frequência, (f) harmônicos, (g) flutuações de tensão e (h) citilação. 7. Comente sobre a estrutura tradicional do SEP, sendo importante apresentar os conceitos relacionados a geração, transmissão e distribuição. 8. Quais os principais tipos de turbinas hidráulicas? Cite exemplos e aplicações que envolvem condições de instalações das mesmas. De maneira semelhante, apresente para as (a) turbinas eólicas e (b) térmicas e (c) nucleares. Também, cite as vantagens e desvantagens de cada tipo de geração. 9. Com relação as máquinas síncronas, apresente a diferença básica entre a máquina de rotor liso e a de pólos salientes. 10. Apresente as principais características utilizadas para a realização de controle na geração eólica. 11. Durante o desenvolvimento da disciplina foram disponibilizados artigos a respeito do futuro das Usinas Hidrelétricas “The Future of Hydropower”. Descreva contextualizando ao SIN quais as principais dificuldades enfrentadas. Caso isso seja um problema, quais medidas poderiam ser tomadas para a mitigação. 12. A reatância síncrona de um gerador de 10MVA e 13,8kV é 15%. O valor dessa reatância, em pu, nas bases de 100MVA e 138kV é: 13. Um gerador trifásico de 30 MVA, 13,8 kV, possui uma reatância subtransitória de 15%. Ele alimenta dois motores por meio de uma LT com dois transformadores nas extremidades, como mostra o diagrama unifilar da figura abaixo. Os valores nominais dos
motores são 20 MVA e 10 MVA, ambos a 12, 5 kV com 20% de reatância subtransitória. Os transformadores trifásicos são ambos de 35 MVA, 13,2 Δ-115 Y kV com reatância de dispersão de 10%. A reatância em séria da LT é de 80Ω. Faça o diagrama de reatâncias com todos os valores em p.u. Escolha os valores nominais do gerador como base do próprio gerador. 30 MVA 13 , 8 kV 15 % 35 MVA 13 , 2 / 115 kV 35 MVA 115 / 13 , 2 kV 20 MVA 12 , 5 kV 20 % 10 MVA 12 , 5 kV 20 % 80 Ω As bases são do Gerador 1 G 1 M 1 M 2 k (^) l m (^) n p r
14. Um gerador de 13,2kV nominal alimenta um transformador delta-estrela de 13,2 kV-Δ / 138 kV- Y, e este alimenta, por uma linha, um transformador de 132 kV-Y / 500 kV-Y. Tomando-se como tensão base a tensão nominal no gerador e a potência base de 100 MVA, a tensão base na barra de 500 kV é: 15. A impedância j 0,1 pu foi calculada nas bases de 10MVA e 800kV. Nas bases de 40MVA e 400kV o valor desta mesma impedância em pu é: 16. Faça o diagrama de impedâncias com todas as reatâncias dadas em p.u. e usando letras para indicar os pontos correspondentes aos do diagrama unifilar. Escolha uma base de 50MVA e 138 kV na LT de 40 Ω. Gerador 1: 20 MVA; 13,2 kV; X’’ = 15% Gerador 2: 20 MVA; 13,2 kV; X’’ = 15% Motor Síncrono 3: 30 MVA; 6,9 kV; X’’ = 20% Transformadores Trifásicos Y-Y: 20 MVA; 13,8 Y-138 Y kV; X = 10% Transformadores Trifásicos Y-Δ: 15 MVA; 6,9 Δ-138 Y kV; X = 10% Obs.: Todos os transformadores são usados para elevar as tensões dos geradores aos valores das LT.
19. Um gerador síncrono trifásico, 60Hz, 20kV, 2 pólos, de um produtor independente de energia elétrica, está conectado ao sistema elétrico por meio de um transformador elevador de tensão e de duas linhas de transmissão em paralelo, conforme mostra a figura. Dados:
xd ' =0,5 pu xt =0,1 pu xℓt = 25 Ω E ' = 20 kV ∴ SGerador = 40 MVA STrafo = 50 MVA ∴ 20 / 230 kV Considere as bases do gerador para todo o sistema. Desenhe o diagrama de reatâncias em p.u.
20. Um gerador síncrono, conectado a uma rede elétrica cuja freqüência é 60 Hz, supre energia elétrica para uma comunidade através de um sistema de transmissão e distribuição adequadamente dimensionado. Considerando que o gerador seja de pólos salientes e tenha 80 pólos, julgue os itens a seguir.
I - O gerador é do tipo térmico. II - A fim de que a comunidade seja atendida em freqüência igual a 60 Hz, a rotação mecânica nominal do eixo do rotor do gerador deve ser igual a 1.800 rpm.
21. Considere um transformador monofásico de 69/138 kV. Sua reatância de dispersão equivalente, determinada pelo lado de alta tensão e escrita em pu nas bases nominais do transformador, é igual a XAT (pu). A sua reatância de dispersão equivalente XBT (pu), determinada pelo lado de baixa tensão e também escrita em pu nas mesmas bases, é igual a: (A) XAT (pu); (B) 0,25 XAT (pu); (C) 0,5 XAT (pu); (D) 2 XAT (pu); (E) 4 XAT (pu). 22. A figura acima mostra o diagrama unifilar de um sistema elétrico de potência utilizado para cálculo de faltas. Considere que o sistema esteja funcionando em condições normais, com as tensões em todas as barras aproximadamente iguais à nominal. No cálculo em questão, são consideradas apenas as reatâncias de seqüência dos equipamentos. O gerador G1 tem reatância de seqüência negativa igual à de seqüência positiva. No caso do equivalente, as reatâncias devem ser calculadas a partir das potências de curto-circuito trifásico e monofásico informadas. Todas as reatâncias de seqüência do transformador são iguais. Considerando que a base de tensão no gerador G1 seja 10 kV e que a base de potência do sistema seja igual a 100 MVA, encontre a reatância equivalente entre os pontos 1 e 2. 23. Dois transformadores são conectados em série, sendo um de 72MVA, 6kV:36kV, com uma reatância de dispersão de 10%; o segundo transformador é de 100MVA, 5kV:25kV, e reatância de dispersão de 8%. Utilizando a base de 100MVA e 25kV para o secundário do segundo transformador, a reatância do conjunto dos transformadores é: A) 0,28 pu; B) 0,07 pu; C) 0,20 pu; D) 0,18 pu; E) 0,30 pu.
