Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPEL

Apresentação em tema: "Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPEL"— Transcrição da apresentação:

1 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPEL
Rio de Janeiro – RJ – Brasil A3-07 ENSAIOS COM MÓDULOS SUPERCONDUTORES PARA LIMITAÇÃO DE CORRENTE DE CURTO-CIRCUITO Apresentador: Alexander Polasek Título do trabalho Autor/apresentador Área

2 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica – CEPEL
AUTORES Alexander Polasek – Laboratório de Supercondutividade - DTE Rodrigo Dias – Laboratório de Supercondutividade - DTE Fábio A. da Silva - Laboratório de Alta Corrente - DVLA Francisco C. Lopes - DTE Eduardo T. Serra - Assistente Técnico da Diretoria Geral Orsino de O. Filho - Assistente Técnico da Diretoria de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovações Centro de Pesquisas de Energia Elétrica – CEPEL

3 Apresentador Alexander Polasek
Doutor em Ciência e Engenharia de Materiais pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (2002). Parte do seu doutorado foi realizada no Max-Planck-Institut für Metallforschung, em Stuttgart, na Alemanha. Pesquisador do Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (CEPEL) desde 2002. Atua principalmente nos seguintes temas: Materiais e Equipamentos Supercondutores para o setor elétrico Limitadores de corrente de curto-circuito Síntese e caracterização de materiais supercondutores P&D de materiais isolantes poliméricos

4 Kammerlingh Onnes-Holanda:
CENTENÁRIO DA SUPERCONDUTIVIDADE Kammerlingh Onnes-Holanda: 1908 – Hélio Líquido 1911 – Supercondutividade 1913 – Prêmio Nobel

5 Supercondutores de Alta Temperatura
PRÊMIO NOBEL – 1987 1986 – Berdnorz e Müller – IBM (Suíça) 1987 – Chu et al. Universidade de Houston SUPERCONDUTIVIDADE A T > 77 K (Nitrogênio Líquido) !!!

6 Resistência elétrica nula Repulsão de campos magnéticos
Supercondutividade Ímã permanente Supercondutor Resistência elétrica nula Repulsão de campos magnéticos

7 Alta Densidade de Corrente Fitas Supercondutoras
J ~ 200A/mm2 J ~ 2A/mm2 Fitas Supercondutoras Cobre

8 IEEE Council on Superconductivity
Aplicações 2010 2015 2020 2025 2030 Motores e Geradores Armazenadores de Energia Limitadores De Corrente Transmissão Cabos Transformadores Stephen A. Gourlay IEEE Council on Superconductivity

9 Limitadores de Corrente de Curto-Circuito
PROBLEMA: Aumento dos Níveis de Corrente de Curto-Circuito Superação de Disjuntores Limitadores de Corrente Supercondutores: Atuação Rápida (< ¼ de ciclo) “Self-Triggering” – não requerem sensores e dispositivos de acionamento Retornam naturalmente ao estado supercondutor após o curto-circuito Praticamente não interferem na rede durante a operação normal do sistema FALHA SEGURA Primeiros Comerciais: Alemanha e Grã-Bretanha (Distribuição) Três principais tipos: Resistivo, Indutivo e Híbrido

10 Limitador de Corrente Supercondutor Resistivo

11 Curva E - J E – campo elétrico J – densidade de corrente
Ec – campo elétrico crítico Jc – densidade de corrente crítica Tsc – temperatura do supercondutor Critério 1mV/cm

12 Limitadores Supercondutores Japão (transformador)
Exemplos Fabricante Instalação Tensão Corrente Nominal Ano ABB Suíça 8 kV 800 A 2000 ACCEL / NEXANS Alemanha 10 kV 600 A 2004 NEXANS Grã-Bretanha 12 kV 100 A 2009 ZENERGY EUA 13 kV INNOPOWER China 35 kV 1500 A NAGOYA UNIVERSITY Japão (transformador) 22kV / 6.6kV 52 A / 175 A - KEPCO Coréia do Sul 154 kV 1200 A SIEMENS 138 kV Fonte: EPRI

13 Limitador Supercondutor
TIPO RESISTIVO Conectado à rede NEXANS/ACCEL Alemanha Componentes Limitadores

14 Módulos Limitadores Supercondutores
TIPO RESISTIVO Módulos empregados no presente trabalho: Bobina supercondutora de BSCCO 2212 Fabricante: NEXANS Superconductors, Alemanha

15 Módulos Conectados - CEPEL
TIPO RESISTIVO 12 MÓDULOS CONECTADOS: Em Série: 1,6 kVeficaz / 300 Aeficaz Paralelo / Série: 0,8 kVeficaz / 600 Aeficaz LABORATÓRIO DE ALTA CORRENTE – CEPEL, ADRIANÓPOLIS

16 Laboratório de Alta Corrente – Cepel, Adrianópolis
Ensaios no CEPEL Circuito de Ensaio Laboratório de Alta Corrente – Cepel, Adrianópolis Duração do curto-circuito = 60 – 120 ms Corrente Presumida: medida sem o limitador (LCSC)

17 Ensaios no CEPEL

18 Resultados – Conexão Série
SEM LIMITADOR COM LIMITADOR Corrente Presumida – 25 kA eficaz

19 Resultados – Conexão Série
Corrente Presumida – 67 kA eficaz

20 Resultados – Conexão Paralelo/ Série
Corrente Presumida – 25 kA eficaz (Assimétrica)

21 Resultados – Conexão Paralelo/ Série
Corrente Presumida – 65 kA eficaz (Assimétrica)

22 Conclusões Reprodutibilidade de resultados
O limitador supercondutor estudado mostrou eficácia na limitação dos níveis de corrente de curto-circuito Reprodutibilidade de resultados A corrente limitada depende pouco da corrente presumida Corrente limitada - Menos assimétrica que a presumida

23 MUCHAS GRACIAS! Alexander Polasek