Exercícios de Sistemas de Potência e Curto-Circuito

1. Sistema Radial de Transmissão

Na figura a seguir, tem-se o diagrama unifilar de um sistema radial de transmissão. Os valores nominais e as reatâncias dos vários componentes são apresentados juntamente com as tensões nominais de linha dos transformadores. Uma carga de 50 MW, fp = 0,8 atrasado, está ligada no barramento da subestação de 33 kV, que deverá ser mantido a 30 kV. Pede-se a tensão nos terminais da máquina síncrona. A linha e os transformadores (trafos) podem ser representados por reatâncias série.

2. Curto-Circuito Trifásico em Barramento

Um barramento de 11,8 kV é alimentado por 3 geradores síncronos cujos valores nominais e reatâncias são:

• Gerador 1: 20 MVA; X’ = 0,08 pu;
• Gerador 2: 60 MVA; X’ = 0,10 pu;
• Gerador 3: 30 MVA; X’ = 0,09 pu.

Calcular a corrente e os MVA de defeito quando ocorre um curto trifásico no barramento. Admitir U_B = 11,8 kV e M_B = 60 MVA.

3. Correntes Subtransitórias e Disjuntores

Um gerador de 25 MVA, 13,8 kV, X”d = 15% é ligado, por meio de transformadores, a uma barra que alimenta 4 motores idênticos. Cada motor tem X”d = 20% e X’d = 30% numa base de 5 MVA, 6,9 kV. Os valores nominais do trafo são 25 MVA, 13,8/6,9 kV, com reatância de dispersão de 10%. A tensão na barra dos motores é 6,9 kV, quando ocorre a falta no ponto “P”. Para a falta especificada, determine:

1. A corrente subtransitória na falta.
2. A corrente subtransitória no disjuntor “A”.
3. A corrente instantânea no disjuntor “A”.
4. A corrente que deve ser interrompida pelo disjuntor, em 5 ciclos.

4. Diagrama de Impedâncias e Faltas Trifásicas

Um gerador de 625 kVA, 2,4 kV, com X”d = 0,08 pu é ligado a uma barra através de um disjuntor, como mostra a figura. Ligados através de disjuntores à mesma barra estão três motores síncronos de valores nominais 250 HP, 2,4 kV, fator de potência 1,6, rendimento 90%, com X”d = 0,20 pu. Os motores estão funcionando a plena carga, fator de potência unitário e tensão nominal, com a carga igualmente distribuída entre as máquinas.

• a) Faça o diagrama de impedâncias com as impedâncias marcadas em pu numa base de 625 kVA, 2,4 kV.
• b) Determine a corrente inicial eficaz simétrica em pu na falta e nos disjuntores A e B, para uma falta trifásica no ponto P. Simplifique os cálculos desprezando a corrente anterior à falta.
• c) Repita o item (b) para uma falta trifásica no ponto Q.
• d) Repita o item (b) para uma falta trifásica no ponto R.
• e) Determine o valor de corrente instantânea que pode ser esperado, para qualquer falta trifásica, nos disjuntores A e B.

5. Cálculo de Componentes Simétricas

Dados: V_a = 10∠30°, V_b = 30∠-60° e V_c = 15∠145°, determinar as componentes simétricas correspondentes.

6. Determinação de Tensões de Fase

Dadas as componentes simétricas: V_a0 = 100∠30°, V_a1 = 220∠0° e V_a2 = 100∠-60°, determinar as tensões V_a, V_b e V_c.