O Laboratório de Ultra Alta Tensão do Cepel conta com instalações pioneiras no continente americano, que fornecem suporte, especialmente, às atividades de pesquisa aplicadas para superar desafios de novos sistemas de transmissão em ultra alta tensão no Brasil.
Os ensaios realizados no Laboratório de Ultra Alta Tensão servem para avaliar o desempenho de configurações de linhas de transmissão, cadeias de isoladores e demais componentes de linhas até a classe de tensão de 1200 kV (CA) e de ± 1000 kV (CC), além de outros equipamentos de alta tensão utilizados em usinas e subestações, tais como transformadores, reatores, disjuntores e chaves, que possam ser ensaiados ao tempo.
Os resultados fornecem subsídios para aperfeiçoamento de projetos de arranjos de linhas, desenvolvimento de metodologias para manutenção em linha viva, bem como de projetos e processos de fabricação de equipamentos.
Os ensaios dielétricos em equipamentos de alta e ultra alta tensão requerem infraestruturas laboratoriais com espaços físicos para arranjos adequados às dimensões e classes de tensão de componentes, equipamentos e dispositivos eletromecânicos sob ensaio. São instalações especialmente projetadas e construídas para ensaios em ambientes com elevados níveis de campos elétricos e interferências eletromagnéticas, além de ter que contar com seus próprios equipamentos para gerar e medir as tensões e correntes envolvidas.
O LabUAT do Cepel conta, dentre outros equipamentos, com fontes de tensão em corrente alternada (CA) e em corrente contínua (CC), geradores para impulso de tensão atmosférico e de manobra, além dos respectivos sistemas de medição. Com essa infraestrutura é possível realizar avaliações de desempenho dielétrico em alta e ultra alta tensão, principalmente em linhas de transmissão e em cadeias de isoladores.
Localizado na Unidade Adrianópolis do Cepel, no município de Nova Iguaçu-RJ, , o LabUAT conta com uma área ao ar livre de 41.000 m² e sistemas de guincho e tração distribuídos por três pórticos com estruturas móveis, possibilitando montagens de arranjos para ensaio com até 70 metros de altura e largura. Possui ainda três fontes de tensão CA de 750 kV cada, que possibilitam ensaios trifásicos em delta com tensões até 750 kV e em estrela até 1,2 MV, além de ensaios monofásicos até 2,25 MV. Conta, ainda, com duas fontes de tensão CC de até ±1 MV cada, podendo chegar a ±1,6 MV quando combinadas num dipolo.
Os três pórticos do Lab. UAT do Cepel, com 70 metros de altura e de largura cada um, possibilitam arranjos de trechos de linha representando sistemas de transmissão, tanto em tensão alternada monofásicos ou trifásicos como em arranjos de tensão contínua monopolares ou bipolares, combinados ou não com impulsos atmosféricos, com facilidades para variar altura de condutores e distâncias entre fases ou polos.
Fazem parte também deste laboratório um gerador de impulso fixo de 6,4 MV/640 kJ e um gerador de impulso móvel de 2 MV/100 kJ, instalações voltadas para a realização de ensaios de suportabilidade ou de desempenho dielétricos e, em especial, para experimento de pesquisa e desenvolvimento (P&D).
O LabUAT é equipado ainda com uma Estação Meteorológica dotada de instrumentos de medição instalados em pontos estratégicos da área de ensaio, sendo composta por pluviômetros (de acúmulo e instantâneo), anemômetros, termômetros, barômetros, termo-higrômetro , transmissor multiparamétrico (que mede temperatura, umidade, pressão barométrica, velocidade e direção do vento, e chuva) e sensor de vento 3D. Todos os dados medidos são enviados e concentrados na Caixa de Conversão e Comunicação da Estação Meteorológica (CCCEM) que fica nas mediações e, de lá, os dados são enviados à Sala de Controle.
Ultra Alta Tensão CA
Ultra Alta Tensão CC
Ultra Alta Tensão Impulso
O objetivo deste ensaio é verificar a suportabilidade a tensões nominais e sobretensões de cadeias de isoladores completas de linha de transmissão de ultra alta tensão. Para a realização deste ensaio, a tensão deve ser aplicada à cadeia de isoladores completa a partir de um valor suficientemente baixo para que se evite qualquer efeito de sobretensões devido a transitórios de manobra, ou devido a condições não controladas de ressonância, elevando, assim, a tensão numa derivada crescente adequada. A tensão deve ser mantida pelo tempo especificado e, em seguida, reduzida rapidamente, mas não subitamente interrompida, pois isso pode gerar transitórios de manobra, o que poderia causar danos ou resultados erráticos dos ensaios. O critério de avaliação de desempenho para este ensaio é não ocorrer nenhuma disrupção plena sobre a cadeia de isoladores completa durante o procedimento.
O critério de aprovação para este ensaio é não haver perfuração dos isoladores. Este ensaio apresenta um grande desafio: a medição do impulso. O Cepel desenvolveu seu próprio sistema de medição de impulso de perfuração, que foi calibrado por comparação com sistemas de medição similares de laboratórios da Finlândia e da Austrália.
O objetivo desta pesquisa multidisciplinar é verificar a viabilidade de inserção de linha de transmissão em Ultra Alta Tensão em Corrente Alternada (UATca) no Sistema Elétrico Brasileiro, e oferecer uma alternativa técnico econômica para o escoamento das fontes de energia renováveis da região NE. Para este projeto foi realizada montagem de um trecho de LT em 1000 kVca no laboratório para ensaios dielétricos e de desempenho elétrico.
Os impulsos de tensão são aplicados de tal forma que se gere a máxima diferença de potencial entre os polos da chave seccionadora; desta forma, impulsos positivos são aplicados durante o semiciclo negativo da senóide e impulsos negativos são aplicados no período positivo da onda alternada. O critério de aprovação para este ensaio varia com a condição normalizada escolhida: desde não ocorrer disrupção do isolamento da chave em hipótese alguma até haver uma quantidade limite normalizada de disrupções.
O objetivo desta pesquisa é estudar a aplicabilidade de uma família de estruturas projetadas com mísulas isolantes compostas de isoladores poliméricos para um protótipo de linha de transmissão no Brasil, apresentando a metodologia utilizada para a realização de ensaios elétricos e mecânicos que visam servir de base a um dimensionamento das estruturas de torre que estejam de acordo com os padrões e especificações de normas brasileiras. Após a especificação das estruturas com mísulas isolantes, deve ser realizado um estudo de caso comparativo entre um projeto existente e a solução alternativa com a mísula isolante.
O objetivo desta pesquisa é disponibilizar um procedimento prático e seguro que viabilize a realização de manutenção de troca de isoladores danificados em linhas de transmissão sem o desligamento da LT com o uso da roupa condutiva para sistemas de ultra alta tensão.
Em primeiro lugar, realiza-se uma definição de suportabilidade dielétrica da cadeia de isoladores sob diversas condições: limpa, sob poluição, com isoladores quebrados e com a instalação do material de linha viva. Após essa etapa, define-se uma metodologia para a substituição de isoladores danificados.
A infraestrutura montada no Laboratório de Ultra Alta Tensão conta com uma torre real de suspensão, duas cadeias de isoladores de vidro e 200 metros de feixe com 6 condutores em cada polo. Além disso, são utilizados como suporte uma plataforma elevatória de 40 m de altura, um drone e filmadora para registro das imagens.
