Características técnicas

Centrales de generación | ISAGEN S.A. E.S.P.
Central Hidroeléctrica
SOGAMOSO
Obras civiles
La Central Hidroeléctrica Sogamoso se encuentra
ubicada en la zona nororiental de Colombia en el
departamento de Santander.
La presa y el conjunto de obras que componen el
proyecto están ubicados en el cañón en donde el
río Sogamoso cruza la serranía de La Paz, 62 km
después de la confluencia de los ríos Suárez y
Chicamocha y 75 km antes de su desembocadura
en el río Magdalena.
La presa, del tipo de gravas con cara de concreto, tiene
190 m de altura y 345 m de longitud de cresta, la cota
de cresta corresponde a la cota 330 msnm. El volumen
de relleno es de 8,5 millones de metros cúbicos.
El vertedero está ubicado en el estribo izquierdo de la
presa, es del tipo canal abierto controlado con compuertas, tiene como finalidad evacuar los excesos de agua
cuando se supere la capacidad de almacenamiento del
embalse (cota 320 msnm), está diseñado para evacuar
la creciente máxima probable del río Sogamoso. El vertedero está conformado por un canal de 72 m de ancho
y 354 m de longitud, con pendientes entre el 8,22 % y
el 53,58 % y una altura de muros variable entre 10 m
y 13 m.
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Capacidad instalada
820 MW
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Es la estructura a través de la cual es tomada el agua almacenada en el embalse para ser llevada, por medio de los
túneles del sistema de carga, a los equipos de generación
alojados en la central subterránea. La bocatoma está ubicada a 90 m de altura sobre el lecho del río y que consiste
en una estructura de concreto con una reja de aproximadamente 110 m de longitud por 25 m de altura.
Para controlar la entrada del agua al sistema de carga, que lleva el
agua a los equipos de generación ubicados en la central subterránea,
se dispuso un sistema de compuertas, que permiten su cierre para
labores de inspección o mantenimiento.
Después de entrar por la bocatoma, el agua pasa a través de
tres conductos que poseen un tramo horizontal superior de
130 m, un pozo de 95 m y un tramo horizontal inferior de
180 m (Promedio de medidas entre los tres conductos). Estos
conductos tienen un diámetro variable entre 7,2 y 8,4 m, lo
que les brinda la capacidad de conducir a través de ellos un
caudal de 210 m3 por segundo de agua a cada uno.
Estas compuertas se operan a través de tres pozos de 83 m de altura
desde una cámara subterránea que tiene 67 m de longitud, 16 m de
altura y 12 m de ancho, en sección en herradura con paredes rectas
tipo baúl.
Los conductos de carga están revestidos en concreto, con
excepción de la parte final de los túneles inferiores de la conducción, que está blindada con acero para garantizar la resistencia a las grandes presiones.
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Después de recorrer los conductos de carga, el agua llega
a las unidades de generación alojadas en caverna de máquinas de la central subterránea, en la que se encuentra
el edificio de control y las tres unidades de generación de
15 m de diámetro, 2.618 toneladas cada (turbina más generador) y 273 MW de potencia cada una.
La energía generada en la caverna de máquinas, después de pasar por los transformadores de potencia ubicados en la caverna de transformadores, es llevada hacia la superficie a través de un pozo vertical de 120 m de altura y 3,8 m de diámetro, utilizando para cada transformador, tres cables de potencia de tipo seco con aislamiento en polietileno reticulado XLPE para 230 kV. Al salir al exterior, estos cables
llegan a una estructura en forma de pórtico para luego dirigirse hacia la subestación Sogamoso en donde la energía se entrega al Sistema
Interconectado Nacional.
La central subterránea está conformada por tres cavernas:
La ya mencionada caverna de máquinas, que tiene 142 m
de longitud, 24 m de ancho y 49 m de altura; la caverna
de transformadores que tiene 119 m de longitud, 14 m de
ancho y 16 m de altura, en la que se alojan de manera independiente los transformadores de potencia de 324 MVA.
Finalmente se encuentra la caverna de oscilación, que tiene 100 m de longitud, 20 m de ancho y 43 m de altura, y
que es en donde se recogen las aguas después de haber
impulsado las turbinas para permitir el proceso de generación de energía.
Por otra parte, para facilitar la evacuación de humos producidos por un eventual incendio o explosión en la caverna de transformadores,
esta cuenta con un pozo de evacuación de humos de 120 m de altura y 3,8 m de diámetro que sale a la superficie.
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Es una estructura utilizada para mantener el caudal ecológico aguas
abajo de la presa cuando por motivos técnicos, la central no pueda
generar energía. Esta estructura también fue utilizada durante el llenado del embalse para garantizar el caudal ecológico.
Consiste en un túnel de 605 m de longitud y 7,8 m de diámetro
con sección en herradura, ubicado en la margen derecha del río
Sogamoso, que cuenta con una compuerta radial graduable con
una capacidad máxima de 486 m3 por segundo.
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El vertedero es una estructura que sirve para evacuar los
excesos de agua cuando se presenten crecientes que superen la capacidad de almacenamiento del embalse. El
canal tiene 72 m de ancho, 354 m de longitud y finaliza
con un deflector tipo salto de esquí; cuenta además con
una estructura de control que posee cuatro compuertas de
15 m de ancho por 20 m de alto que se utilizan para realizar
el control de los vertimientos.
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Cámara de compuertas
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Pozos de humos
y cables
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Central subterránea
Descarga de fondo
7
Vertedero
Conductos
de carga
Bocatoma
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Equipos principales de generación
La central Sogamoso cuenta con tres turbinas tipo Francis, de eje vertical, cada una con
capacidad nominal de 273 MW, con una velocidad de giro de 163,63 rpm y caudal de
210 m3/s salto neto nominal 145,53 m y una eficiencia mínima en condiciones nominales
de 93%.
Cada turbina posee varios componentes, entre ellos la cámara espiral, cuya función es
llevar el agua a una presión uniforme al distribuidor, donde se ubica una válvula cilíndrica que permite el cierre o paso del agua, también encontramos los álabes móviles y
su sistema oleo hidráulico, el regulador de velocidad, el rodete de la turbina, el cual gira
con un eje vertical que está acoplado al eje inferior del generador, y el blindaje del tubo
de aspiración que se encarga de conducir el agua a la caverna de oscilación, luego del
paso de esta por la turbina.
El eje de la turbina es acoplado rígidamente con el eje del generador, transmitiendo la
potencia mecánica al mismo.
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El generador es del tipo síncrono, trifásico de 324 MVA a 16,5 kV y factor de potencia 0,9
enfriado por aire, con rotor de 44 polos salientes y eje vertical, con devanado amortiguador interconectado, con un cojinete guía en la parte superior y un cojinete combinado,
guía y de empuje, en la parte inferior.
Cada generador cuenta con un sistema de excitación estático, digital, que incluye el
transformador, conectado directamente en sus barras, rectificadores, interruptor de
campo, y regulador de voltaje.
Cada generador es conectado a un transformador de potencia mediante barras de fase
aislada fabricadas en aluminio e instaladas dentro de envolventes herméticas de aluminio, con una capacidad de 12.000 A.
Antes de llegar al transformador, las barras se conectan a los interruptores de máquina
los cuales son tripolares y utilizan SF6 como medio de extinción del arco y de aislamiento
interno, la corriente nominal es de 12.000 A, con capacidad de interrupción de 130 kA y
tiempo de interrupción menor a 67 ms.
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Los transformadores de potencia son trifásicos, de tipo OFWF con aceite, para operación como elevador de voltaje, con dos devanados, uno de alta 230 kV conectado
en estrella con el neutro sólidamente puesto a tierra, y otro de baja tensión de 16,5 kV
conectado en delta. La capacidad nominal es de 324 MVA.
Cada transformador se encuentra en un recinto independiente en la caverna de trasformadores, además se cuenta con un transformador de repuesto que está disponible ante
cualquier eventualidad.
Los transformadores se conectan por el lado de alta tensión a un circuito de cables
aislados en polietileno reticulado XLPE a 230 kV, por medio de módulos de conexión
(GIL) sumergidos en SF6, los cables suben por un pozo hasta la superficie a un pórtico
para conexión con un circuito aéreo que los conecta con la subestación Sogamoso
230 kV del Sistema de Transmisión Nacional (STN).
Los cables son de aluminio con revestimiento de polietileno reticulado (XLPE) para
230 kV, de sección 630 mm2, conformando tres (3) circuitos trifásicos más un cable de
repuesto por cada unidad. Estos cables salen al pórtico de cables a través de un pozo
vertical, donde se realiza una transición a conductor desnudo ACAR 900 Kcmil, por
medio de terminales composite sumergidos en aceite, para conectarse a la subestación
Sogamoso.
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La Central posee un sistema de control digital que
tiene una configuración distribuida, tanto física como
funcionalmente, de arquitectura abierta, de fabricación basada en las más recientes tecnologías, de
tal manera que permite un crecimiento gradual a
nivel de hardware y a nivel de software y una alta
disponibilidad, confiabilidad y seguridad gracias a la
distribución de funciones y a los programas de auto
chequeo y autodiagnóstico.
Todos los controladores del sistema de control y
supervisión son redundantes en procesador, fuentes
y tarjetas de comunicación, son adecuados para trabajar bajo un sistema de control distribuido e individualmente accesible por cualquier equipo conectado
a las redes LAN, siempre y cuando se cumpla con
los requisitos de seguridad e integridad de la red.
La falla de algún procesador no impide el correcto
funcionamiento de ninguna de las rutas de datos o
dispositivos conectados a otros procesadores.
Conexión al Sistema de
Transmisión Nacional
Las líneas de conexión entre el pórtico de cables y la
subestación Sogamoso a 230 kV tienen una longitud
de 6,7 km.
La Subestación Sogamoso a 230 kV tiene una configuración en Interruptor y Medio, recibe la energía
de la Central y la entrega al Sistema de Transmisión
Nacional.