Uma mineradora necessita instalar um transformador de grande...

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Q431820 Eletricidade
Uma mineradora necessita instalar um transformador de grande potência. Tal transformador é alimentado por uma rede aérea cuja tensão suportável de impulso (TSI) é igual a 220 kV e a tensão residual do para-raios é igual a 20 kV. Considerando a impedância de surto do sistema igual 350 ohms, para que o para-raios possa proteger o referido transformador, a corrente de descarga nominal, em kA, é igual a
Alternativas

Gabarito comentado

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Gabarito: A

O que precisava saber: Era necessário identificar que a tensão residual do para-raios funciona como nível de proteção durante a descarga e que, no critério adotado pela questão, deve ser considerado o fator 2 de reflexão no ponto protegido. Assim, a diferença entre a TSI do equipamento e a tensão residual do para-raios é 220 - 20 = 200 kV, e a corrente resulta de 2 x 200 / 350 = 1,14 kA, valor arredondado para 1,2 kA.

Critério decisivo: O ponto decisivo foi não fazer apenas a divisão direta entre a diferença de tensões e a impedância de surto. A base indica que, para justificar o gabarito oficial, adota-se o fator 2 devido ao efeito de reflexão da onda no equipamento protegido. Com isso, I ≈ 2 x (220 - 20) / 350 = 1,14 kA, o que leva à alternativa 1,200 kA.

Tema central: Coordenação de isolamento entre transformador e para-raios, com uso da impedância de surto para estimar a corrente de descarga nominal necessária à proteção.
Análise das alternativas
A
Certa
A alternativa A está de acordo com o critério de coordenação de isolamento adotado na base: a tensão residual do para-raios é o nível de proteção, a TSI do transformador é 220 kV, e a diferença de 200 kV deve ser relacionada à impedância de surto de 350 ohms com fator 2 de reflexão. O cálculo fica 2 x 200 / 350 = 1,143 kA, arredondado para 1,2 kA. Por isso, a alternativa A corresponde ao valor exigido pelo gabarito oficial.
B
Errada
O valor 0,628 kA não resulta da relação entre TSI, tensão residual e impedância de surto adotada na base. Portanto, não encontra suporte no critério usado para a coordenação de isolamento nesta questão.
C
Errada
O valor 0,571 kA surge da conta direta 200/350, mas a base ressalta que esse resultado ignora o fator 2 de reflexão considerado para justificar o gabarito oficial. Por isso, embora seja o cálculo direto, não é o valor aceito no critério adotado.
D
Errada
O valor 0,514 kA não corresponde ao cálculo indicado pela base com os dados do problema. Não decorre nem da divisão direta citada na base nem do critério com reflexão que leva ao gabarito.
E
Errada
O valor 0,305 kA também não é obtido a partir da coordenação de isolamento descrita na base. Assim, não há respaldo para essa alternativa nos fundamentos fornecidos.
Pegadinha da questão
A principal pegadinha é que a conta direta (220 - 20) / 350 leva a 0,571 kA, exatamente uma das alternativas, mas a base informa que o gabarito oficial depende do uso do fator 2 de reflexão da onda no equipamento protegido. Outra armadilha é parar na comparação entre tensões e não converter a diferença em corrente pela impedância de surto. Além disso, o resultado final ainda exige arredondamento de 1,14 kA para 1,2 kA.
Dica para questões semelhantes
  • Verifique se a tensão residual do para-raios está sendo usada como nível de proteção do equipamento durante a descarga.
  • Depois de calcular a diferença entre a TSI do equipamento e a tensão residual, confira se a questão exige relacionar esse valor à impedância de surto para obter corrente.
  • Em coordenação de isolamento, observe se o critério adotado considera o efeito de reflexão da onda no ponto protegido, pois isso pode introduzir fator 2 no cálculo.
  • Se aparecer uma alternativa igual ao cálculo direto da diferença de tensão pela impedância, confirme antes se a base da questão não exige ajuste por reflexão.

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Comentários

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Não consigo entender essa questão. Gostaria de uma explicação. Obrigado.

Há uma fórmula que estima essa corrente: I=(2,4*Ua-Ub)/Z, sendo que Ua=Tensão de impulso, Ub=Tensão residual e Z=a impedância do sistema. Ao resolver, o valor dará aproximado de 1,2kA.

I=((2*220)-20)/350

= 1.2KA

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