Усть-Или́мская ГЭС — гидроэлектростанция на реке Ангаре в городе Усть-Илимске Иркутской области. Является третьей ступенью Ангарского каскада ГЭС и четвёртой по мощности гидроэлектростанцией России, уступая только Саяно-Шушенской, Красноярской и Братской ГЭС. Сооружения станции образуют Усть-Илимское водохранилище, одно из крупнейших по объёму в России.
Строительство Усть-Илимской ГЭС было начато в 1962 году как следующий этап освоения гидроэнергетического потенциала Ангары. Первый гидроагрегат станции был пущен в 1974 году, последний — в 1979 году. Станция играет важную роль в обеспечении надёжного функционирования Объединённой энергосистемы Сибири, всего за время эксплуатации Усть-Илимская ГЭС выработала более 900 млрд кВт·ч возобновляемой электроэнергии. Наряду с Братской ГЭС, эта гидроэлектростанция стала основой крупного Братско-Усть-Илимского территориально-производственного комплекса. Следствием строительства Усть-Илимской ГЭС стало появление города Усть-Илимска и крупного Усть-Илимского лесопромышленного комплекса.
Природные условия Усть-Илимская ГЭС расположена на реке Ангаре, в 302 км ниже Братской ГЭС, в створе Толстый мыс, где долина реки сужается до 800 м. Долина Ангары в створе станции имеет асимметричную форму, левый берег крутой, возвышающийся на 100—120 м, правый — относительно пологий, обрывающейся к реке 15-метровым уступом. В основании сооружений ГЭС залегает перекрытая осадочными отложениями мощная трапповая интрузия, сложенная диабазами. Среднегодовой расход Ангары в створе Усть-Илимской ГЭС составляет 3200 м³/с, максимальный расчётный расход воды (повторяемостью 1 раз в лет) оценивается в м³/с. Климат в месте расположения станции резко континентальный, особо суровый, со среднегодовой температурой минус 3,9°С. Годовая амплитуда колебаний температуры воздуха достигает 93°С, минимальная зимняя температура — минус 56°С, максимальная летняя — плюс 37°С. Продолжительность безморозного периода — 95 дней.
Конструкция станции Усть-Илимская ГЭС представляет собой мощную высоконапорную гидроэлектростанцию плотинного типа. Сооружения гидроузла включают в себя бетонную, каменно-земляную и земляную плотины, здание ГЭС и открытые распределительные устройства (ОРУ). Установленная мощность электростанции — 3840 МВт, гарантированная мощность — 2365 МВт, проектная среднегодовая выработка электроэнергии — , фактическая среднегодовая выработка электроэнергии — млн кВт·ч. Судопропускными сооружениями Усть-Илимский гидроузел не оборудован.
Плотины Напорный фронт Усть-Илимской ГЭС образуют массивная гравитационная бетонная плотина, левобережная каменно-земляная плотина и правобережная земляная плотина. Бетонная плотина объёмом 3,8 млн м³ имеет общую длину 1475 м и максимальную высоту 105 м. Конструктивно плотина разрезана поперечными швами на 66 секций длиной 22 м каждая и разделяется на три части: русловую (длиной 638 м), левобережную глухую и правобережную глухую (общей длиной 837 м). Русловой участок плотины, в свою очередь, делится на станционную и водосливную части. В теле плотины с шагом по высоте 15 м находятся продольные и поперечные смотровые галереи. Для отвода фильтрующейся через плотину воды имеется дренаж, состоящий из отверстий диаметром 30 см. Также дренажная система из двух рядов дренажных скважин устроена в основании плотины. Кроме того, в основании плотины для защиты от фильтрации на протяжении 10 секций выполнена двухрядная цементационная завеса глубиной 45 м.
В станционной части плотины длиной 396 м расположены 18 водоприёмников, оборудованных сороудерживающими решётками и плоскими затворами, а также проходящие в теле плотины турбинные водоводы диаметром 7,8 м. Пороги водоприёмников находятся на отметке 260 м. В водосливной части плотины длиной 242 м, находящейся в левобережной части гидроузла, расположены 11 водосливных пролётов шириной по 15 м (отметка порогов — 287,5 м), перекрываемых сегментными затворами. Для маневрирования затворами на гребне плотины смонтированы два козловых крана грузоподъёмностью по 180 т. Гладкая водосливная грань плотины заканчивается носком-трамплином, отбрасывающим поток в нижний бьеф, с гашением энергии падающей воды в яме размыва. Пропускная способность водосброса при нормальном подпорном уровне (НПУ) водохранилища составляет 8990 м³/с, при форсированном подпорном уровне (ФПУ) — 9700 м³/с. Максимальная пропускная способность гидроузла, с учётом пропуска воды через турбины, составляет м³/с. В строительный период пропуск воды производился через временные водосбросные сооружения, представляющие собой семь донных отверстий размером 10 × 12 м и четыре водопропускных пролёта шириной по 12 м. В ходе строительства, после того как потребность в них исчезла, временные водосбросные сооружения были забетонированы.
Левобережная каменно-земляная плотина длиной 1710 м, максимальной высотой 28 м и шириной по гребню 19,8 м расположена между сопрягающим участком скального массива длиной 115 м и левым берегом. Имеет выгнутую в сторону нижнего бьефа форму, обусловленную рельефом местности. Плотина объёмом 1,705 млн м³ отсыпана из горной массы, имеет противофильтрационный экран из супеси, защищённый от размыва волнами железобетонными плитами. Правобережная земляная плотина длиной 538 м и максимальной высотой 47 м расположена между бетонной плотиной и правым берегом. Плотина намыта из мелкозернистых песков, объём плотины 3,124 млн м³.
По гребню плотин Усть-Илимской ГЭС проходят автомобильная дорога и пешеходный переход, движение по которым закрыто по соображениям безопасности с 2020 и 2022 годов соответственно.
Здание ГЭС Здание ГЭС, расположенное у правого берега, приплотинного типа, длина здания — 550 м (машинного зала — 440 м), ширина 25,2 м. Конструктивно здание разделяется на 18 агрегатных секций и секцию монтажной площадки. В машинном зале ГЭС установлено 16 гидроагрегатов мощностью по 240 МВт, оборудованных радиально-осевыми турбинами РО-810-ВМ-550, работающими на расчётном напоре 85,5 м (по другим данным — 86,5 м). Турбины имеют диаметр рабочего колеса 5,5 м, пропускную способность 315 м³/с и приводят в действие синхронные гидрогенераторы ВГС-1190/215-48УХЛ4 зонтичного типа. Гидротурбины изготовлены Ленинградским металлическим заводом, генераторы — заводом «Электросила» (оба предприятия в настоящее время входят в компанию «Силовые машины»). В здании ГЭС смонтированы два мостовых крана грузоподъёмностью по 350 тонн. Проектом станции предусмотрена возможность установки ещё двух гидроагрегатов, для которых создан необходимый строительный задел (водоприёмники, турбинные водоводы, конструкции здания ГЭС). Верхняя часть фасада здания ГЭС облицована розовым армянским туфом, нижняя часть представляет собой витраж из крупноразмерного стекла и анодированного алюминия. Цоколь здания ГЭС облицован полированными плитами из местного диабаза, полы машинного зала — красным и серым гранитом. К машинному залу примыкает административно-производственный корпус, в котором расположены центральный пульт управления станцией, узел связи, лаборатории, административные помещения, конференц-зал, столовая.
Схема выдачи мощности Гидроагрегаты выдают электроэнергию на напряжении 15,75 кВ и подключены к восьми трёхфазным трансформаторам (по схеме два генератора на один трансформатор) — двум ТЦ-630000/220 и шести ТЦ-630000/500, расположенным в пазухе между зданием ГЭС и плотиной. С трансформаторов электроэнергия передаётся по кабелям, проложенным в галереях, на открытые распределительные устройства напряжением 500 кВ и 220 кВ, расположенные на правом берегу. Для связи распределительных устройств друг с другом используются шесть однофазных автотрансформаторов АОДЦТН-167000/500.
Электроэнергия Усть-Илимской ГЭС выдаётся в энергосистему в общей сложности по 11 линиям электропередачи: ВЛ 500 кВ Усть-Илимская ГЭС — Братская ГЭС; ВЛ 500 кВ Усть-Илимская ГЭС — Братский ПП; ВЛ 500 кВ Усть-Илимская ГЭС — Усть-Кут № 1; ВЛ 500 кВ Усть-Илимская ГЭС — Усть-Кут № 2; ВЛ 500 кВ Усть-Илимская ГЭС — Усть-Кут № 3; ВЛ 220 кВ Усть-Илимская ГЭС — Сибирская с отпайкой на ПС № 6; ВЛ 220 кВ Усть-Илимская ГЭС — Сибирская с отпайками на ПС № 3 и 6; ВЛ 220 кВ Усть-Илимская ГЭС — Рудногорская с отпайкой на ПС Тубинская; ВЛ 220 кВ Усть-Илимская ГЭС — Коршуниха с отпайкой на ПС Тубинская; ВЛ 220 кВ Усть-Илимская ГЭС — Таёжная I цепь с отпайкой на ПС № 3; ВЛ 220 кВ Усть-Илимская ГЭС — Таёжная II цепь.
Водохранилище Напорные сооружения ГЭС образуют крупное Усть-Илимское водохранилище. Площадь водохранилища при нормальном подпорном уровне , длина 290 км, максимальная ширина 12 км, площадь водосбора . Полная ёмкость водохранилища составляет , полезная ёмкость — 2,74 км³. Водохранилище позволяет осуществлять сезонное регулирование стока — наполняется в половодье и срабатывается в меженный период. Отметка нормального подпорного уровня водохранилища составляет 296 м над уровнем моря (по Балтийской системе высот), форсированного подпорного уровня — 296,6 м, уровня мёртвого объёма — 294,5 м.
Последствия создания Усть-Илимской ГЭС Экономические последствия Усть-Илимская ГЭС является четвёртой по мощности и третьей по среднегодовой выработке электроэнергии электростанцией России. В Иркутской области станция обеспечивает около трети всей выработки электроэнергии в регионе. Всего время эксплуатации Усть-Илимская ГЭС выработала более 900 млрд кВт·ч электроэнергии. Станция работает в базовой части графика нагрузок, привлекается к регулированию частоты и играет важную роль в обеспечении надёжной работы энергосистемы Сибири. Усть-Илимская ГЭС, наряду с Братской ГЭС, стала основой Братско-Усть-Илимского территориально-производственного комплекса, значительную часть её электроэнергии потребляют входящие в него предприятия алюминиевой, горно-добывающей и лесохимической промышленности. Также Усть-Илимская ГЭС является ключевым источником электроэнергии для Пеледуйского энергокольца, обеспечивающего энергоснабжение Байкало-Амурской магистрали, нефтепровода ВСТО, предприятий нефтегазовой и золотодобывающей промышленности. Вблизи станции были с нуля построены город Усть-Илимск с населением более 70 тысяч человек и крупный Усть-Илимский лесопромышленный комплекс.
Для обеспечения строительства Усть-Илимской ГЭС были построены автомобильная дорога и линии электропередачи напряжением 220 кВ от Братска до Усть-Илимска, железнодорожная ветка Хребтовая — Усть-Илимск, организован водный путь по Ангаре. В то же время Усть-Илимская ГЭС, как и другие гидроэлектростанции Ангарского каскада, не оборудована судопропускными сооружениями, что сделало сквозное судоходство по Ангаре невозможным (впрочем, из-за наличия порогов в среднем течении Ангары, сквозное судоходство по Ангаре отсутствовало и до строительства ГЭС). Водохранилище имеет собственное значение для судоходства — в середине 1980-х годов объём грузовых перевозок по нему составлял 12 млн т, лесосплава — около 1,2 млн м³, пассажирских перевозок — около 3500 человек в год. Усть-Илимское водохранилище используется для водоснабжения городов Усть-Илимск и Железногорск, Усть-Илимского лесопромышленного комплекса и Усть-Илимской ТЭЦ. Водохранилище имеет рыбопромысловое значение, в год в среднем вылавливается 430—450 т рыбы, в основном плотвы и окуня.
В зону затопления Усть-Илимского водохранилища попали 21,8 тыс. га сельскохозяйственных угодий (в том числе 12,3 тыс. га так называемой Илимской пашни), 127,8 тыс. га лесов и кустарников, Шестаковский сользавод, Нижнеилимский аэропорт, 261 километр автомобильных и 93 километра грунтовых дорог, 7 километров железных дорог, автомобильный и железнодорожный мосты через реку Илим. Всего в зону затопления попали 3160 жилых домов, 994 строения трёх совхозов, 981 строение 34 предприятий и учреждений. Затопление сельскохозяйственных угодий компенсировалось освоением новых земель путём расчистки лестных массивов и мелиоративных работ, но качество вновь освоенных земель было более низким, чем затопленных. Были построены новые участки автомобильных и железных дорог, а также новые мосты вместо затопленных.