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Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Prof. Mauricio Aredes, Dr.-Ing.

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Apresentação em tema: "Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Prof. Mauricio Aredes, Dr.-Ing."— Transcrição da apresentação:

1 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Prof. Mauricio Aredes, Dr.-Ing.

2 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Apresentação Fundado em 2006, o Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão – LEMT originou-se a partir do grupo de Eletrônica de Potência – ELEPOT da COPPE/UFRJ. Sua criação foi motivada pela ampliação das instalações, com o intuito de disponibilizar um centro de pesquisa amplo e seguro para o desenvolvimento de metodologias e protótipos. Atualmente, o LEMT busca constantemente o aprimoramento de novas tecnologias com aplicações em sistemas de geração, transmissão e distribuição, visando à qualidade e uso eficiente da energia elétrica. O LEMT vem ao longo dos últimos anos realizando diversas parcerias com empresas do setor elétrico para a realização de projetos de P&D. São algumas dessas parcerias: Ampla, Adelco, Bandeirante Energia, Elektro, Enel, Energisa, Furnas Centrais Elétricas, Light, Novatrans, Adelco, ITB.

3 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Equipe A equipe do LEMT é formada por profissionais altamente qualificados como mestres e doutores, juntamente com alunos de iniciação científica, mestrandos e doutorandos, somando cerca de 50 pessoas.

4 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Desenvolvimento de um Compensador Série para Compensação de Quedas de Tensão Temporárias Protótipo de um DVR para sistemas de distribuição, capaz de evitar que afundamentos momentâneos de tensão provenientes da rede atinjam uma carga crítica, diminuindo assim os desligamentos indesejáveis. Projetos - Finalizados Desbalanços de Tensão Faltas / Partidas Motores VTCD Harmônicos de Tensão Cargas Não Protegidas Carga Protegida Carga Sensível Ex: Gráficas RDT

5 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Metodologia para Segurança de Operação dos Filtros Harmônicos nas SEs de Fronteiras do Sistema Furnas Desenvolvimento de uma metodologia para análise de problemas relacionados com a propagação e sobrecargas harmônicas. Modelo digital do sistema da rede CA interligada a SE de Ibiúna, elo de corrente continua (HVDC) com nível de detalhamento adequado para estudos de 1º/3º/5º harmônicos. Projetos - Finalizados CS Interlagos T.Preto Guarulhos Banco de Capacitores Bipolo 1 Bipolo kV Bateias Campinas 345 kV Filtros Passivos 3º/5 º Filtros Passivos (HP)

6 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Projetos - Finalizados Rede de Transmissão AC/DC Rede de 750 kV Rede de 345 kV Compensadores Síncronos Sistema HVDC Rede de 500 kV 2200 Nós Elétricos

7 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Projetos - Finalizados Parte do Sistema de Transmissão de 750 kV

8 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Projetos - Finalizados Parte do Sistema de Transmissão de 500 kV

9 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Projetos - Finalizados Parte do Sistema de Transmissão de 350 kV

10 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Projetos - Finalizados Propagação harmônica nas vizinhanças de estações conversoras HVDC e estudos de viabilidade de aplicação de filtros ativos Desenvolvimento de duas topologias de filtros híbridos (série e paralela) capazes de solucionar o problema de sobrecarga harmônica nos filtros passivos da SE de Ibiúna Ativo Passivo Filtro Híbrido Série CS Interlagos T.Preto Guarulhos Banco de Capacitores Bipolo 1 Bipolo kV Bateias Campinas 345 kV Filtros Passivos 3º/5 º Filtros Passivos (HP) I over I nom V F5 = K.I F5 -R F5 I nom + I over < I nom

11 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Projetos - Finalizados Propagação harmônica nas vizinhanças de estações conversoras HVDC e estudos de viabilidade de aplicação de filtros ativos Desenvolvimento de duas topologias de filtros híbridos (série e paralela) capazes de solucionar o problema de sobrecarga harmônica nos filtros passivos da SE de Ibiúna CS Interlagos T.Preto Guarulhos Banco de Capacitores Bipolo 1 Bipolo kV Bateias Campinas 345 kV Filtros Passivos 3º/5 º Filtros Passivos (HP) Ativo Passivo Filtro Híbrido Paralelo

12 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Projetos - Finalizados Novo Conversor Estático para Alimentar o Sistema Auxiliar de SEs sem Transformadores de Potência Concepção de duas topologias de conversores de potência para alimentar o sistema auxiliar de uma SE sem utilização de transformadores de potência. Conversor série Conversor paralelo a b c Retificador Inversor Sistema Auxiliar

13 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Desenvolvimento de modelos digitais para o estudo dos impactos na MT e BT devido a equip. eletro-eletrônicos e cargas não- lineares. Surgimento expressivo de cargas não-lineares - Reprodução inviável dos circuitos originais Modelagem de cargas lineares e não-lineares através de fontes de correntes harmônicas (ZIP) Modelo baseado na norma IEEE 519 e IEC 6000 Projetos - Finalizados

14 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Projetos - Finalizados Circuito real - Alto grau de complexidade... Circuito modelado - Fontes de correntes harmônicas

15 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Conversores estáticos monofásicos para trifásicos aplicados em acionamento e eletrificação rural 12 milhões de habitantes sem energia – 10 milhões no campo Cargas baixa demanda distantes uma das outras Longas redes radiais – Problemas de afundamento de tensão Predominantemente monofásicas – 50% do valor de uma rede trifásica Projetos - Finalizados

16 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Protótipo cabeça-de-série 220V / 15kVA Projetos - Finalizados Conversor Monofásico – Trifásico (4Fios)

17 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Desenvolvimento de Protótipo de um Compensador Estático para Aplicação em Redes de Distribuição Protótipo de um D-STATCOM (220V / 20 kvar) para sistemas de distribuição promovendo uma regulação contínua da tensão do barramento controlado, ou ainda a compensação do fator de potência da carga compensada. Projetos - Finalizados v iCiCiCiCSTATCOM i DC C v DC v AC vTvT i C (q C < 0) vTvTvTvT v AC v corrente capacitiva v vTvTvTvT i C (q C > 0) v AC corrente indutiva Drenando energia do capacitor v v AC vTvTvTvT i C (p C < 0) i C (p C < 0) Fornecendo energia para o capacitor v v AC vTvTvTvT i C (p C > 0) i C (p C > 0)

18 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Investigação da Operação dos TCSCs de Serra da Mesa e Imperatriz com a Interligação Norte-Sul III Permitir um estudo mais aprofundado dos modos de operação dos TCSCs frente a mudanças na topologia da rede. Circuito III Σ Σ GE (Novatrans) Siemens (FURNAS) ABB (Eletronorte) Ctrl 1 Ctrl 2 Ctrl 3 Ctrl 2 P (t) Ctrl Global ImperatrizColinasMiracemaGurupiSerra da Mesa Projetos - Andamento Modelo Digital dos TCSCs da Interligação Norte/Sul com Análise do Comportamento Harmônico Modelo digital detalhado da interligação Norte-Sul contendo os controles dos TCSCs e uma analise do comportamento harmônico dos TCSCs.

19 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão STATCOM Avançado com Funcionalidades Adicionais para Permitir a Extinção do Arco Secundário e o Religamento Monopolar em Linhas de Transmissão Longas Desenvolvimento do protótipo do E-STATCOM com capacidade de extinguir os arcos secundários nas LTs longas para obtenção do religamento monopolar. Análise de um Compensador Estático para Obtenção de Religamento Monopolar e Aumento de Estabilidade em LTs Longas Concepção de um equipamento para a redução de problemas típicos das LTs longas em regime (STATCOM Convencional) e extinção do arco secundário para obtenção do religamento monopolar nas situações de faltas (E-STATCOM). r r r STATCOM Convencional Tensão Fator de Potência Potência Estabilidade Efeito Ferranti E-STATCOM Eliminação do arco secundário Religamento monopolar E-STATCOM RetificadorInversor Arco secundário Religamento Monopolar Projetos - Andamento

20 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Implementação de novas estratégias de controle do SVC de BJL Amortecimento do modo de oscilação eletromecânico Norte/Sul na faixa de 0,25 a 0,40 Hz e atenuação de propagações harmônicas nas interligações Norte/Sul e Sudeste/Nordeste. Entrada adicional de controle Projetos - Andamento SVC S. MesaB.J. da Lapa IIR. ÉguasIbicoaraSapeaçu Harmônicos e Interharmônicos Oscilações Eletromecânicas Hz 60 Hz Modo Norte/Sul 0,35Hz CTRL

21 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Desenvolvimento de um Regulador de Tensão com Comutador Eletrônico de Tap (RECET) Concepção de uma topologia eletromagnética que permite a comutação direta entre quaisquer taps, evitando a comutação seqüencial; Otimização do desempenho do regulador na correção de Variações de Tensão de Curta Duração (VTCDs), por meio da comutação direta; Desenvolvimento em parceria com a ITB do protótipo do RECET, baseado em unidades monofásicas, operando em baixa tensão (220V) Projetos - Andamento

22 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Projetos - Andamento V i = V o +1s Protótipo Demonstrativo BT (220 V)

23 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Projetos - Andamento Desenvolvimento de Um Condicionador Universal de Potência (UPQC - Universal Power Quality Conditioner) Desenvolvimento de um protótipo de bancada de um condicionador universal de potência para qualidade de energia Funcionalidades: Harmônicos de tensão e corrente Desbalanços de tensão e corrente Fator de Potência VSVS ILIL VLVL ISIS UPQC VSVS ILIL ISIS VLVL VCVC ICIC

24 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Experimentos de Campo com um Protótipo Industrial do UPQC Desenvolvimento de um protótipo cabeça-de-série em parceria com o fabricante nacional ADELCO de um condicionador universal de potência Projetos - Andamento Serie Paralelo

25 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Projetos - Andamento ParaleloSérie Protótipo cabeça-de-série 220V / 90kVA

26 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Reformulação de Diretrizes para Modernização de PCHs em Operação visando sua Repotenciação Prover metodologias para otimizar o aproveitamento energético dos recursos hídricos, especialmente voltadas para repotenciação e recapacitação de PCHs em Operação. Projetos - Andamento

27 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Investigação de cinco grandes temas visando a modernização e repotenciação de PCHs em operação: Tomada Dágua (limpeza de sedimentos e sujeiras); Barragem (assoreamentos e erosões, comportas e vertedouros); Hidráulica e Turbinas (Novas concepções para o aumento da eficiência hidráulica, buscando o MPPT); Conversão Eletromecânica (Avaliar o uso de máquinas assíncronas com o uso de eletrônica de potência); Conexão com o Sistema (Avaliar o perfil de tensão, carregamento da rede local, equipamentos de conexão com a rede e técnicas não convencionais). Projetos - Andamento

28 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Sistema SCADA para monitoramento em tempo real da propagação harmônica em Estações Conversoras HVDC Desenvolvimento e implementação de um sistema SCADA voltado para a medição e análise em tempo real da propagação de correntes harmônicas em Estações Conversoras de Sistemas de HVDC e suas interligações com o SIN Projetos - Andamento CS Interlagos T.Preto Guarulhos Banco de Capacitores Bipolo 1 Bipolo kV Bateias Campinas 345 kV Filtros Passivos 3º/5 º Filtros Passivos (HP) Operação

29 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Projetos - Andamento Equip. 1 Equip. 2 Equip. n Equip. k I1I1 I2I2 InIn IkIk IkIk InIn I1I1 I2I2

30 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Projetos - Andamento Compensador Dinâmico de Reativos Aplicado à Geração Eólica Desenvolvimento e implementação de um protótipo de um compensador dinâmico de reativos baseado em conversores estáticos de potência no parque eólico da PETROBRAS em Macau/RN Parque eólico de Macau/RN

31 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Projetos - Andamento Parque eólicoNúcleo de Reator Saturado Rede da COSERN STATCOM 13.8kV 480V QV PCC ~ ~ I reator Controle dinâmico do fluxo de reativos

32 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão Projetos - Andamento Desenvolvimento de Conversores Estáticos Monofásicos para Trifásicos Aplicados em Acionamento e Eletrificação Rural Este projeto consiste no desenvolvimento e implementação de um conversor estático de baixo custo que receba alimentação monofásica e que possa suprir cargas trifásicas. Sua aplicação é o suprimento de motores de potência fracionária e uso em larga escala, pois este motor é muito mais eficiente que os motores monofásicos.

33 Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão


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