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Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPEL Autor/apresentador Área Título do trabalho.

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1 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPEL Autor/apresentador Área Título do trabalho 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

2 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 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 AUTORES Centro de Pesquisas de Energia Elétrica – CEPEL

3 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 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 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 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 Kammerlingh Onnes- Holanda: 1908 – Hélio Líquido 1911 – Supercondutividade 1913 – Prêmio Nobel CENTENÁRIO DA SUPERCONDUTIVIDADE

5 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | – Berdnorz e Müller – IBM (Suíça) 1987 – Chu et al. Universidade de Houston SUPERCONDUTIVIDADE A T > 77 K (Nitrogênio Líquido) !!! Supercondutores de Alta Temperatura PRÊMIO NOBEL – 1987

6 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 Supercondutividade Ímã permanente Supercondutor Resistência elétrica nulaRepulsão de campos magnéticos

7 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 J ~ 2A/mm 2 J ~ 200A/mm 2 Alta Densidade de Corrente Fitas Supercondutoras Cobre

8 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | Motores e Geradores Armazenadores de Energia Limitadores De Corrente Transmissão Cabos Stephen A. Gourlay IEEE Council on Superconductivity Aplicações Transformadores

9 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 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 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 Limitador de Corrente Supercondutor Resistivo

11 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 Curva E - J E – campo elétrico J – densidade de corrente E c – campo elétrico crítico J c – densidade de corrente crítica T sc – temperatura do supercondutor Critério 1  V/cm

12 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 Limitadores Supercondutores Exemplos FabricanteInstalaçãoTensãoCorrente Nominal Ano ABBSuíça8 kV800 A2000 ACCEL / NEXANSAlemanha10 kV600 A2004 NEXANSAlemanha Grã-Bretanha 12 kV 800 A 100 A 2009 ZENERGYEUA13 kV800 A2009 INNOPOWERChina35 kV1500 A2009 NAGOYA UNIVERSITY Japão (transformador) 22kV / 6.6kV52 A / 175 A- KEPCOCoréia do Sul154 kV1200 A- SIEMENSEUA138 kV1200 A- Fonte: EPRI

13 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 Limitador Supercondutor Conectado à rede NEXANS/ACCELAlemanha Componentes Limitadores TIPO RESISTIVO

14 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 Módulos Limitadores Supercondutores Módulos empregados no presente trabalho: -Bobina supercondutora de BSCCO Fabricante: NEXANS Superconductors, Alemanha TIPO RESISTIVO

15 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 Módulos Conectados - CEPEL LABORATÓRIO DE ALTA CORRENTE – CEPEL, ADRIANÓPOLIS 12 MÓDULOS CONECTADOS: - Em Série: 1,6 kV eficaz / 300 A eficaz - Paralelo / Série: 0,8 kV eficaz / 600 A eficaz TIPO RESISTIVO

16 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 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 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 Ensaios no CEPEL

18 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 Corrente Presumida – 25 kA eficaz SEM LIMITADOR COM LIMITADOR Resultados – Conexão Série

19 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 Resultados – Conexão Série Corrente Presumida – 67 kA eficaz

20 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 Resultados – Conexão Paralelo/ Série Corrente Presumida – 25 kA eficaz (Assimétrica)

21 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 Resultados – Conexão Paralelo/ Série Corrente Presumida – 65 kA eficaz (Assimétrica)

22 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 Conclusões 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 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPELXIV ERIAC | 2011 MUCHAS GRACIAS! Alexander Polasek


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