Гизельдо́нская ГЭС — гидроэлектростанция в Пригородном районе Северной Осетии, у села Кобан, на реке Гизельдон. Построенная по плану ГОЭЛРО. Гизельдонская ГЭС является старейшей действующей гидроэлектростанцией Северного Кавказа и одной из старейших ГЭС в России. С момента ввода в эксплуатацию и до пуска Зарамагской ГЭС-1 в 2020 году она использовала самый большой напор среди ГЭС России и являлась наиболее мощной российской ГЭС, использующей ковшовые гидротурбины. Большая часть оборудования гидроэлектростанции находится в эксплуатации с момента её пуска — более 90 лет, продолжая функционировать и в настоящее время. Собственником Гизельдонской ГЭС является ПАО «РусГидро».
Природные условия Сооружения ГЭС расположены на реке Гизельдон в районе Даргавского (также называемого Гизельдонским или Кобанским) ущелья, в 1,8 км южнее села Кобан. Река Гизельдон (приток Терека) имеет длину 81 км, питание реки ледниково-снеговое, половодье в конце весны-начале лета. В створе ГЭС среднемноголетний расход составляет 3,2 м³/с, максимально наблюдавшийся расход — 45,1 м³/с, среднегодовой объём стока — 0,106 км³. Крупнейший приток — Геналдон (см. Кармадонское ущелье), впадает ниже места расположения ГЭС. В районе расположения ГЭС река прорывает Скалистый хребет, образуя Даргавское ущелье. В районе ущелья река имеет значительное падение (более 300 м) на коротком участке, что позволяет при небольшой длине деривационного тоннеля создать высоконапорную ГЭС. Ущелье каньонообразного типа, отличается небольшой шириной и значительной крутизной покрытых лесом склонов (45° и более). Головные сооружения ГЭС размещаются в верхней части ущелья, в месте его перехода в Даргавскую котловину. Плотина ГЭС размещена на древнем завале Кахты-Сар обвального происхождения. До момента сооружения плотины ГЭС завал перекрывал Гизельдон, образуя водопад Пурт, перед завалом было небольшое озеро.
Описание сооружений
Гизельдонская ГЭС является высоконапорной плотинно-деривационной гидроэлектростанцией. Большая часть напора на гидроагрегатах создаётся деривацией, и лишь небольшая часть (около 10 метров) — плотиной. Конструктивно, сооружения станции разделяются на три части: головной узел, деривация и станционный узел. Установленная мощность ГЭС — 22,8 МВт, проектная среднегодовая выработка электроэнергии — 56,9 млн кВт·ч, фактическая среднегодовая выработка электроэнергии — 53,4 млн кВт·ч. Согласно современной российской классификации, относится к малым ГЭС.
Головной узел Головной узел Гизельдонской ГЭС служит для создания водохранилища, обеспечения забора воды в деривацию, сброса излишнего притока воды в нижний бьеф. Состоит из плотины, образующей водохранилище, и водозаборного устройства с водосбросом. Координаты центральной части плотины —
Плотина Гизельдонской ГЭС расположена на древнем завале Кахты-Сар, специально укреплённом с целью повышения его устойчивости и снижения фильтрации. Плотина земляная, смешанного типа, отсыпана из каменной наброски с экраном и понуром из глины. Откосы плотины закреплены известково-щебенистым грунтом. Длина плотины по гребню вместе с примыканиями — 210 м, максимальная высота — 21,5 м, ширина по гребню — 5 м, заложение откосов — верхового переменное от 1:4 до 1:2,5, низового — 1:2. Отметка гребня плотины — 1353,72 м. Плотина образует небольшое водохранилище (бассейн суточного регулирования) площадью 0,075 км², полным объёмом 595 тыс. м³ и полезным объёмом 170 тыс. м³. При суточном регулировании, колебания уровня водохранилища могут достигать 2 м. Отметка нормального подпорного уровня водохранилища — 1351,07 м, форсированного подпорного уровня — 1351,72 м, уровня мёртвого объёма — 1349,32 м. К 2010 году водохранилище было заилено не менее чем на 50 %, но в 2016 году очищено от наносов.
Водоприёмник башенного типа, совмещённый с водосбросом и донным водовыпуском, сооружен из каменной кладки на цементном растворе и железобетона. Размещается непосредственно в водохранилище в некотором отдалении от плотины, с которой он соединён пешеходным мостиком. Водоприёмник имеет два отверстия диаметром 1,7 м, переходящих затем в одно диаметром 2,05 м, которое в свою очередь переходит в деривационный тоннель. Пропускная способность каждого из отверстий составляет 5,3 м³/с, таким образом максимальная пропускная способность водозабора составляет 10,6 м³/с. Каждое из двух отверстий оборудовано металлическим плоским колесным затвором размером 2,48×5,1 м, а также грубыми и тонкими сороудерживающими решётками. Пороги водоприёмных отверстий находятся на отметке 763,11 м.
Для сброса излишних расходов в нижний бьеф имеется поверхностный водосброс шахтного типа с кольцевым воронкообразным водосливом, с возможностью перекрытия шандорными заграждениями. Водослив переходит в безнапорный водосбросной тоннель с железобетонной облицовкой, длиной 229 м и диаметром 3,4 м, оканчивающийся открытым железобетонным быстротоком. Пропускная способность водосбросных сооружений составляет 90 м³/с. Кроме того, в нижней части водоприёмника, на 13 м ниже порога водосброса, расположен донный водовыпуск пропускной способностью 20 м³/с, соединяющийся с водосбросным тоннелем. Донный водовыпуск служит для промыва водохранилища, имеет прямоугольное сечение 2×1,75 м, закрывается плоским металлическим колесным затвором. Также в стенке шахты водосброса имеется донное отверстие пропускной способностью 4,5 м³/с, перекрытое плоским затвором и использующееся при ремонте водоприёмника.
Для доставки грузов и людей с нижнего бьефа на плотину был сооружён бремсберг, в настоящее время демонтированный в ходе строительства автодороги.
Деривация Деривация Гизельдонской ГЭС тоннельная напорная, служит для отвода стока реки к зданию ГЭС и создания напора на гидроагрегатах. Состоит из деривационного тоннеля, уравнительной шахты и наклонной штольни. Деривационный напорный тоннель круглого сечения диаметром от 2,05 м до 2,35 м, имеет длину 2487 м, пропускная способность 10,6 м³/с, максимальный напор 19 м. Тоннель проложен в различных породах, в частности пересекает породы завала и ряд заполненных и пустых трещин. Тоннель облицован бетоном толщиной 5-7,5 см, в слабых местах армирован железной арматурой. Тоннель заканчивается уравнительной цилиндрической шахтой переменного сечения от 4 м до 11,5 м, общей высотой камер — 25,4 м. Напорная штольня длиной 183 м и диаметром 1,75 м служит для подачи воды из уравнительной шахты в напорный трубопровод.
Станционный узел Станционный узел ГЭС состоит из напорного трубопровода со зданием затворов, здания ГЭС, отводящего канала, ОРУ 110 кВ. Напорный трубопровод металлический сварной, с клёпанными поперечными стыками. На нижних участках оболочка усилена бандажами. Длина трубопровода 491,4 м, внутренний диаметр от 1250 мм сверху до 1 422 мм, толщина оболочки от 12 до 35 мм. Трубопровод проложен на 6 анкерных и 77 промежуточных опорах с упором в концевой части в бетонный массив. В средней части трубопровода, в районе оползневого участка, он проложен в тоннеле подковообразного сечения длиной 173,9 м и высотой 2,75 м. Трубопровод переходит в разводной коллектор, служащий для подачи воды на гидротурбины. По трассе трубопровода установлено здание затворов с размещёнными в нём основными и аварийными дисковыми затворами.
Здание ГЭС имеет размеры 52×12,5 м. В машинном зале здания установлены три горизонтальных гидроагрегата мощностью по 7,6 МВт. Перед гидроагрегатами установлены шаровые затворы. Каждый гидроагрегат включает в себя двухколёсную ковшовую четырёхсопельную гидротурбины П-461-ГИ, работающую на расчётном напоре 289 м, и гидрогенератора ЗГ-9500/500. Расход воды через гидроагрегат составляет 3,38 м³/сек, частота вращения — 500 об/мин, напряжение генератора — 6 кВ. Для управления турбиной используется автоматический регулятор скорости Т-100 проточного типа. Производитель гидротурбин — Ленинградский металлический завод (ныне входит в концерн «Силовые машины»), генераторов — Харьковский электромеханический завод. Для перемещения оборудования в машинном зале имеется мостовой кран производства итальянской фирмы «Черрети и Танфани», грузоподъёмностью 40 т. После использования в турбинах, вода сбрасывается в русло Гизельдона через трёхниточный отводящий канал длиной 21 м, сечением каждой нитки по 2×1,8 м. Гидротурбинное оборудование Гизельдонской ГЭС является редким для России, кроме неё ковшовые турбины используют ещё Зарамагская ГЭС-1 (её гидротурбины одноколёсные вертикальные), а также четыре малых ГЭС — малая Краснополянская (1,5 МВт), ГЭС «Джазатор» (0,63 МВт) и Курушская ГЭС (0,48 МВт), один ковшовый гидроагрегат (турбина К 450-Г-96, генератор СГ-1600-12В2УХЛЗ) установлен на Фаснальской ГЭС (1,6 МВт), но их гидроагрегаты одноколёсные и намного меньше по мощности,.
С генераторов электроэнергия передаётся на три силовых трансформатора ТДН-10000/115/6,6, и далее на открытое распределительное устройство (ОРУ) напряжением 110 кВ. В энергосистему электроэнергия и мощность станции выдаётся по следующим линиям электропередачи: ВЛ 110 кВ Гизельдонская ГЭС — ПС Юго-Западная (Л-1); ВЛ-110 кВ Гизельдонская ГЭС — ПС Кармадон (Л-16).
История создания Предпосылки Северная Осетия, благодаря расположению в горной местности, обладает значительными запасами гидроэнергии, оцениваемыми в 5,2 млрд кВт·ч. Развитие гидроэнергетики в Северной Осетии началось ещё в XIX веке — в 1897 году бельгийскими инженерами на месте впадения реки Садон в реку Ардон была построена первая небольшая ГЭС мощностью 750 л.с., обеспечивающая электроэнергией свинцово-цинковые рудники. К 1917 году в регионе было построено около 20 небольших тепловых и гидравлических электростанций общей мощностью около 3 МВт. После окончания Гражданской войны, встал вопрос о развитии промышленности республики — в частности, строительства электроцинкового и маисового комбинатов, что в свою очередь требовало организации надёжного энергоснабжения. Наиболее эффективным вариантом решения данной задачи было признано строительство ГЭС.
Изыскания и проектирование
Первоначально для создания мощной гидроэлектростанции рассматривалась река Терек, имеющая большое падение в районе Дарьяльского ущелья. Ещё до революции имелись предпроектные наработки по размещению ГЭС в этом районе, в связи с чем составителями плана ГОЭЛРО было принято решение запланировать создание Дарьяльской ГЭС мощностью 40 МВт. Однако, при разработке подробного проекта станции выяснилось, что Дарьяльская ГЭС требует слишком больших капитальных затрат, в частности по причине необходимости переноса участков Военно-Грузинской дороги, затопляемых водохранилищем проектируемой станции. В связи с этим, техническая комиссия «Главэлектро» СССР приняла решение отказаться от строительства Дарьяльской ГЭС (гидроэнергетический потенциал Терека в районе Дарьяльского ущелья на территории России не использован и по сей день; в 1950-х годах на Тереке ниже ущелья были построены Эзминская и Дзауджикауская ГЭС, в 2014 и 2017 годах введены в эксплуатацию соответственно Ларси ГЭС и Дарьяльская ГЭС на территории Грузии). Начались поиски нового створа.
Первым идею строительства гидроэлектростанции на Гизельдоне выдвинул простой житель села Даргавс Павел Тауразович (Циппу) Байматов (1875—1941). Не имея никакого специального образования, он организовал небольшую мастерскую по производству деревянных турбин для водяных мельниц, самостоятельно конструировал электрические приборы и с 1908 года вёл наблюдения за стоком реки Гизельдон, составляя графики расхода воды. В начале 1920-х годов он обошёл ряд инстанций с идеей строительства ГЭС на водопаде Пурт, обращался и в прессу. В дальнейшем, Байматов принимал самое активное участие в изысканиях и строительстве ГЭС.