GABARITO - DEP34 Questão 1 Os TCs para serviço de proteção apresentam boas características de exatidão, 0,1%, 0,3%, 0,6% e 1,2%. Também apresentam uma baixa corrente de saturação, quando comparados com os TCs para serviço de proteção, na ordem de 4 vezes a nominal. Por sua vez, os TCs para serviço de proteção são caracterizados pela sua baixa precisão, 5% e 10%. A corrente de saturação está na ordem de 20 a corrente nominal. Questão 2 Os disjuntores a ar comprimido utilizam o ar como meio isolante. Nesse caso, é necessário garantir a pressão em seu interior dentro dos níveis requeridos. Além disso, o ar tem que apresentar alto grau de pureza e baixa umidade. Por isso, são instaladas unidades centrais de ar comprimido dotadas de compressores, filtros e desumidificadores nos ambientes onde operam esses dispositivos. Os disjuntores a ar comprimido operam praticamente em todas as faixas de tensões. No entanto, normalmente são instalados em redes que operam em alta ou extra-alta tensão. Isso se deve ao fato de que apesar da complexidade de concepção e de operação deste tipo de equipamento, a segurança presentada por utilizar um meio de extinção não inflamável aliada às suas boas propriedades extintoras lhe conferem grandes vantagens para operar nos níveis de tensão mais elevados. Existem dois tipos diferentes de tecnologia utilizados em disjuntores a ar comprimido. O princípio empregado para a extinção, como explicado no capítulo 8, é o mesmo, existindo apenas algumas diferenças em seus aspectos construtivos. A principal diferença entre as duas técnicas diz respeito somente à forma como são concebidos os contatos, sendo as outras peças empregadas bastante similares. No caso da técnica mono blast, apenas um dos contatos é oco. Isso faz com que a saída de ar seja possível somente em uma direção. Já no caso da duo blast, ambos os contatos são ocos, o que permite a expansão do arco nas duas direções. Os disjuntores a ar comprimido podem ser do tipo mono blast ou duo blast. A principal diferença entre as duas técnicas diz respeito à forma de como são concebidos os contatos. No caso da técnica mono blast, apenas um dos contatos é oco. Isso faz com que a saída de ar seja possível somente em uma direção. Já no caso da duo blast, ambos os contatos são ocos, o que permite a expansão do arco nas duas direções. Questão 3 Os efeitos dos harmônicos nos bancos de capacitores estão relacionados a dois eventos: ressonâncias que podem causar o aparecimento de elevadas tensões ou corrente e o aparecimento de elevadas corrente harmônicas, já que a reatância capacitiva diminui com a frequência. Com isso as correntes de alta frequência encontra um caminho de menor impedância através do capacitor, isso causa o aumento da temperatura do capacitor e consequente diminuição de sua vida útil. O fenômeno de ressonância pode ser evitado através da instalação de Indutores de dissintonia em série com os capacitores. Os indutores ligados em série com o capacitor também aumentam sua impedância e diminuído as correntes harmônicas. Questão 4 Destacam-se abaixo algumas ações que, além da troca de equipamentos existentes por outros mais eficientes, podem fazer parte dos projetos executados no âmbito do PEE: 3.2.1 Atividades de treinamento e capacitação, ligadas à implementação de ações de eficiência energética, que estimulem o uso mais eficiente da energia. 3.2.2 Projetos educacionais visando difundir o conceito de eficiência energética e desenvolvimento sustentável na rede formal de ensino, promovendo a mudança de hábitos de consumo de energia. 3.2.3 Apoio à implantação de projetos de gestão energética.
3.2.4 Projetos especiais, conforme detalhado no Módulo 5 Projetos Especiais, com ações demonstrativas em projetos Prioritários como instrumento de políticas públicas de energia, Pilotos buscando pioneirismo tecnológico e casos de sucesso, Grande Relevância para o atendimento de casos especiais e objetivos além do energético e Cooperativos congregando várias distribuidoras, visando obter economia de escala e atuação regional. 3.2.5 Avaliação constante e sistemática dos resultados obtidos, com redefinição das ações dentro do contexto de uma política nacional de eficiência energética. 3.2.6 Divulgação do PEE, visando a mudança dos hábitos de consumo de energia elétrica e a transparência da aplicação dos recursos do Programa. Questão 5 A Opção A pressupõe a estimativa (e não medição12) de alguns parâmetros energia (e suas componentes, potência e tempo) e variáveis independentes. Havendo uma estimativa de variável, deve-se apresentar: a faixa de valores plausíveis em que pode variar a base considerada para a estimação o impacto da variação plausível na incerteza da eficiência energética obtida Os projetos com Opção A de determinação da economia, quando não se tratar de procedimento padrão adotado pela ANEEL, deverão ter justificados os tópicos mencionados no item acima. Questões de orçamento também podem ser mencionadas. Na Opção B medem-se todos os parâmetros envolvidos, tanto energia (incluindo, conforme o caso, potência, demanda e tempo) como variáveis independentes. Deve ser usada para uma obtenção mais rigorosa das economias, livre de estimativas. Esta opção, por exemplo, poderá ser usada em Projetos Pilotos, quando se pretende testar mais exaustivamente os resultados obtidos com a aplicação de um novo equipamento ou metodologia. A Opção C costuma ser a mais barata, pois em geral usa o medidor da distribuidora. Neste caso, em geral é necessário um intervalo de tempo maior para o período de determinação da economia inicial, a menos que se usem leituras parciais (através da memória de massa do medidor de entrada, por exemplo). Cuidados devem ser dispensados ao monitoramento dos fatores estáticos, já que a fronteira de medição é mais larga (a própria instalação). Se o projeto englobar mais de um uso final, a Opção D, através de um modelo simples, deve ser usada para avaliar as diferentes contribuições de cada uso final. A Opção D deve ser usada para avaliar a implantação de ações de eficiência energética em novas instalações. Neste caso, um modelo do uso padrão de energia (que teria sido implantado na ausência da ação de eficiência) deve ser elaborado para avaliar a eficiência energética adicionada. A justificativa para utilização deste modelo deve ser apresentada. O PIMVP exige, neste caso, que o modelo seja calibrado, isto é, ele deve ter seus parâmetros ajustados para gerar resultados próximos aos efetivamente observados durante um período para mostrar sua adequação à realidade. Em seguida, deve-se usar os parâmetros da situação padrão para calcular a energia que teria sido consumida sem a ação. A economia será a diferença entre os resultados dos dois modelos. Questão 6 Os disjuntores, no exercício da função principal de proteção contra sobrecorrentes, operam através de disparadores que podem ser térmicos, magnéticos e eletrônicos. Os disjuntores mais tradicionais, para uso geral, são equipados com disparadores térmicos, que atuam na ocorrência de sobrecorrentes moderadas (tipicamente correntes de sobrecarga), e disparadores magnéticos, para sobrecorrentes elevadas (tipicamente correntes de curto-circuito). Daí o nome disjuntores termomagnéticos. O disparador térmico típico é constituído de uma lâmina bimetálica que se curva sob ação do calor produzido pela passagem da corrente. Essa deformação temporária da lâmina, devido às diferentes dilatações dos dois metais que a compõem, provoca, em última análise, a abertura do disjuntor. O disparador térmico bimetálico apresenta característica de atuação a tempo inverso, isto é, o disparo se dá em um tempo tanto mais curto quanto mais elevada for a (sobre)corrente.
Já o disparador magnético é constituído por uma bobina (eletroímã) que atrai um peça articulada (armadura) quando a corrente atinge um certo valor. Esse deslocamento da armadura provoca, através de acoplamentos mecânicos, a abertura dos contatos principais do disjuntor. Questão 7 Os medidores de energia elétrica eletrônicos medem tensão e corrente, esses sinais são filtrados e condicionados para que possam ser digitalizados utilizando um conversor analógico-digital de sinais, após isso um microcontrolador utiliza um algoritmo para calcular a energia ativa e reativa. Esse cálculos utilizam uma base de tempo, normalmente proveniente de um RTC (Relógio de Tempo Real), o qual também tem a função de calendário, os dados refertes a energia consumida, juntamente com as informações relativas ao tempo, são enviados a uma memória de massa e ao display do sistema. Questão 8 Medidor para ligação indireta: medidor de energia elétrica destinado a ser ligado ao circuito a ser medido através de Transformador de Corrente, com ou sem Transformador de Potencial. Medidor padrão: medidor de energia elétrica projetado especialmente para serviço de calibração e/ou verificação. Questão 9 Os fenômenos de ferrorressonância em transformadores de potencial podem ser provocados por transitórios. Dependendo das condições iniciais, assim como, dos valores de capacitância do circuito diferentes comportamentos oscilatórios de ferrorressonância para um mesmo TP. Os transformadores de potencial conectados entre fase e terra podem ser susceptíveis ao fenômeno de ferrorressonância, isso ocorre quando instalados em sistemas onde o neutro não está solidamente aterrado. Devido à reduzida capacidade térmica, os transformadores de potencial, quando submetidos ao fenômeno de ferrorressonância podem provocar a falha por efeito térmico, resultando em falta fase-terra. Questão 10 Em projetos de sistemas fotovoltaicos, deve-se assegurar a proteção elétrica da instalação no âmbito de aumentar a vida útil, evitando notadamente panes relacionadas à associação de células e assegurar a operação em caso de sombreamento. Dois tipos de proteções são classicamente utilizados nas instalações atuais. No caso de arranjo de células colocadas em paralela com a carga, o risco é que as células iluminadas debitam sobre as do sombreamento ou a carga descarregar através dos painéis fotovoltaicos. Nesse caso, são colocados diodos de bloqueio em série com o Gerador Fotovoltaico (GPV). O arranjo em série de várias células fotovoltaicas implica que a corrente que flui através de cada célula seja a mesma que todas outras correntes da série. Assim, quando um GPV ou parte do GPV (por exemplo, uma célula) é sombreado, pode resultar em uma polarização inversa da parte sub-irradiada do módulo, tornando essa parte receptora dissipadora de energia. Essa dissipação tem como efeito imediato o aquecimento da zona sub-irradiada. O aquecimento local pode levar ao aparecimento de pontos quentes (hot spot) que podem danificar a área afetada e comprometer desempenho do módulo PV. A proteção para as conexões em série de módulos PV contra os pontos quentes é feita através de diodos de by-pass. Esses dois fenômenos são apresentados na figura a seguir:
Diodo de bloqueio Blocos de células em série Sub-Rede A Diodo bypass Sub-Rede B Figura 10.1: Esquematização de um GPV elementar com diodos de bypass e diodo de bloqueio Questão 11 Ilhamentos acontecem quando os sistemas fotovoltaicos permanecem conectados à rede de energia elétrica durante a ausência da mesma. Essa ausência pode ser intencional (desligamento da rede para operações de manutenção, por exemplo) ou devida à uma ocorrência de um transitório ou outro evento mais severo na rede de energia elétrica. Nesse caso, a segurança das pessoas (de manutenção) e dos equipamentos se torna uma ameaça, pois os sistemas fotovoltaicos interconectados mantêm sua capacidade de geração, mas não o suficiente para suprir todas as cargas situadas no PCC. Essa ocorrência gera afundamentos de tensão e/ou desvio de frequência nesse ponto. Os sistemas fotovoltaicos interconectados à rede devem ser equipados de mecanismos adicionais que devem atuar contra os fenômenos de ilhamentos. Esses dispositivos de proteção são os sistemas de anti-ilhamento. Eles possibilitem a desconexão automática da geração fotovoltaica na ocorrência de ilhamentos. O tempo de desconexão varia de acordo com a norma utilizada, dos níveis de tensão e desvios de frequência. Questão 12 A temperatura é um parâmetro que influencia o funcionamento das células fotovoltaicas. A corrente de curto-circuito e a tensão de circuito aberto da célula variam linearmente com a temperatura de acordo com () e (). I sc aumenta com a temperatura enquanto V oc diminui. ( ) ( ( )) (12.1) ( ) ( ) (12.2) sendo k i um número positivo representando o coeficiente de corrente de curto circuito I sc dado em A/ o C e k v (número negativo) é o coeficiente de temperatura da tensão de circuito aberto V oc dado em V/ o C. A corrente I ph é derivada diretamente da equação considerando V oc dependente da temperatura. A Figura 12.1 ilustra o comportamento I V de uma célula fotovoltaica cristalina em função da temperatura. I (V) Isc T3 T2 T1 V Figura 12.1: Influência da temperatura sobre a característica I V de uma célula PV (T 1 < T 2 <T 3 )