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Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão

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Apresentação em tema: "Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão"— Transcrição da apresentação:

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

2 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 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 Projetos - Finalizados
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. Faltas / Partidas Motores VTCD Cargas Não Protegidas Carga Sensível Ex: Gráficas Harmônicos de Tensão Desbalanços de Tensão RDT Carga Protegida

5 Projetos - Finalizados
Metodologia para Segurança de Operação dos Filtros Harmônicos nas SE’s 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. Bateias Campinas 500 kV Interlagos T.Preto Guarulhos 345 kV Filtros Passivos 3º/5º Filtros Passivos (HP) CS Banco de Capacitores Bipolo 1 Bipolo 2

6 Projetos - Finalizados
Rede de Transmissão AC/DC Rede de 500 kV Sistema HVDC Rede de 345 kV Compensadores Síncronos Rede de 750 kV 2200 Nós Elétricos

7 Projetos - Finalizados
Parte do Sistema de Transmissão de 750 kV

8 Projetos - Finalizados
Parte do Sistema de Transmissão de 500 kV

9 Projetos - Finalizados
Parte do Sistema de Transmissão de 350 kV

10 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 Bateias Campinas Ativo Passivo Filtro Híbrido Série Inom + Iover < Inom Inom Iover 500 kV Interlagos T.Preto Guarulhos 345 kV Filtros Passivos 3º/5º Filtros Passivos (HP) -RF5 CS VF5 = K.IF5 Banco de Capacitores Bipolo 1 Bipolo 2

11 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 <Iover Bateias Campinas Ativo Passivo Filtro Híbrido Paralelo Inom + Iover Inom 500 kV Interlagos T.Preto Guarulhos Iover 345 kV Filtros Passivos 3º/5º Filtros Passivos (HP) CS Banco de Capacitores Bipolo 1 Bipolo 2

12 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. a b c Sistema Auxiliar Retificador Inversor Conversor paralelo Conversor série

13 Projetos - Finalizados
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

14 Projetos - Finalizados
Circuito modelado - Fontes de correntes harmônicas ... Circuito real - Alto grau de complexidade

15 Projetos - Finalizados
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

16 Projetos - Finalizados
Conversor Monofásico – Trifásico (4Fios) Protótipo cabeça-de-série 220V / 15kVA

17 Projetos - Finalizados
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. iC (qC < 0) vT vAC v corrente capacitiva v vT iC (qC > 0) vAC corrente indutiva v iC STATCOM iDC C vDC vAC vT Drenando energia do capacitor d v vAC vT iC (pC < 0) Fornecendo energia para o capacitor d v vAC vT iC (pC > 0)

18 Projetos - Andamento 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. 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. P(t) Siemens (FURNAS) ABB (Eletronorte) Circuito III GE (Novatrans) Σ Ctrl 1 Ctrl 2 Ctrl 3 Ctrl Global Imperatriz Colinas Miracema Gurupi Serra da Mesa

19 Projetos - Andamento 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). 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. STATCOM Convencional Tensão Fator de Potência Potência Estabilidade Efeito Ferranti E-STATCOM Eliminação do arco secundário Religamento monopolar Retificador Inversor r STATCOM Convencional Arco secundário Religamento Monopolar

20 Projetos - Andamento 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 Eletromecânicas Oscilações Interharmônicos Harmônicos e CTRL Modo Norte/Sul 0,35Hz 60 Hz 120 Hz SVC 100 101 102 10-1 103 S. Mesa R. Éguas B.J. da Lapa II Ibicoara Sapeaçu

21 Projetos - Andamento 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)

22 Projetos - Andamento Vo Vi = Vo +1s Protótipo Demonstrativo Gk 1s 2s
Lógica de Controle 1s 2s 5s 12s vs is 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gk Vo Protótipo Demonstrativo BT (220 V) Vi = Vo +1s

23 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 VS IL VL IS Funcionalidades: Harmônicos de tensão e corrente Desbalanços de tensão e corrente Fator de Potência UPQC VS IL IS VL VC IC

24 Projetos - Andamento 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 Paralelo Serie Paralelo

25 Projetos - Andamento Protótipo cabeça-de-série Série Paralelo
220V / 90kVA Série Paralelo

26 Projetos - Andamento 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.

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

28 Projetos - Andamento Operação
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 Bateias Campinas 500 kV Interlagos T.Preto Guarulhos 345 kV Filtros Passivos 3º/5º Filtros Passivos (HP) CS Operação Banco de Capacitores Bipolo 1 Bipolo 2

29 Projetos - Andamento Equip. 1 Equip. 2 Equip. n I1 In I2 Ik In
Equip. k Ik I2 I1

30 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 Núcleo de Reator Saturado
Projetos - Andamento 480V Rede da COSERN Controle dinâmico do fluxo de reativos 13.8kV STATCOM Q VPCC ~ Ireator Parque eólico Núcleo de Reator Saturado

32 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.

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