Чирке́йская ГЭС — гидроэлектростанция на реке Сулак у посёлка Дубки, в Буйнакском районе Дагестана. Самая мощная гидроэлектростанция на Северном Кавказе. Имеет вторую по высоте плотину в России и самую высокую в стране арочную плотину. Входит в Сулакский каскад ГЭС, являясь его верхней, регулирующей весь каскад ступенью. Чиркейская ГЭС (за исключением Тишиклинской дамбы) входит в состав Дагестанского филиала ПАО «РусГидро».
Природные условия Чиркейская ГЭС расположена в одноимённом узком ущелье глубиной более 200 м. Ширина ущелья в верхней части — 300 м, в нижней — . Борта ущелья отличаются значительной крутизной, а также наличием потенциально неустойчивых скальных блоков объёмом около , отсечённых от основного массива трещинами (в первую очередь на левом берегу). Ущелье сложено крепкими верхнемеловыми породами, главным образом плитчатыми известняками, переслаивающимися мергелями и глинами, которые отличаются значительной трещиноватостью (протяжённость трещин по длине и глубине до 150 м, раскрытие ). Сейсмичность района строительства составляет 9 баллов по шкале MSK-64.
Река Сулак в створе гидроузла имеет водосборную площадь , среднегодовой расход — , среднегодовой сток — . Максимальный расход наблюдался в 1963 году и составил , максимальный расчётный расход (вероятность 0,01 %, то есть 1 раз лет) составляет . Река несёт большое количество наносов — в год. Водный режим реки отличается затяжным половодьем, проходящим с конца марта до конца августа, с наибольшими расходами в мае — июне. Сток реки формируется за счёт таяния снегов и ледников, а также выпадения дождевых осадков. Климат в месте расположения станции засушливый, среднегодовая температура составляет , годовое количество осадков — 360 мм.
Конструкция станции Чиркейская ГЭС представляет собой высоконапорную плотинную гидроэлектростанцию с арочной плотиной и приплотинным зданием ГЭС. В состав сооружений станции входят арочная плотина, здание ГЭС, эксплуатационный водосброс и Тишиклинская дамба. Установленная мощность электростанции — , обеспеченная мощность — , проектная среднегодовая выработка — , фактическая среднемноголетняя выработка — .
Плотины Бетонная арочная плотина имеет длину по гребню 338 м и наибольшую высоту 232,5 м — это вторая по высоте плотина в России (после плотины Саяно-Шушенской ГЭС, имеющей не чисто арочную, а арочно-гравитационную конструкцию), разделена на 18 секций бетонирования шириной по 16 м. Плотина состоит из арочной части, клинообразной пробки и правобережного устоя. Арочная часть плотины — двоякой кривизны, симметричного очертания, высотой 184,5 м, толщина изменяется от 6 м у гребня до 30 м на контакте с пробкой. Основанием плотины является пробка высотой 48 м, шириной 40 м и длиной по основанию 88 м, в нижней части которой устроена продольная полость эллиптического очертания длиной 21 м и пролётом 21 м. В плотину уложено бетона. Врезка плотины в правый берег составляет , в левый берег — до 50 м. С правого берега с целью обеспечения симметрии арочной части плотины сооружён устой высотой 44,5 м и длиной 50 м. Потенциально неустойчивые скальные массивы у левобережного примыкания плотины искусственно закреплены анкерами, расположенными в 6 ярусах, по 3—5 штолен в каждом ярусе. В каждой штольне расположено по 32 анкера диаметром 56 мм, изготовленных из высокопрочной стали.
Центральная часть плотины длиной 75 м (четыре секции) является станционной. На ней размещены наклонные водоприёмники (со стороны верховой грани) и 4 турбинных водовода (расположенные на низовой грани плотины). Турбинные водоводы имеют диаметр 5,5 м и среднюю длину 250 м, по конструкции — железобетонные (толщина стенки 1,5 м) с внутренней стальной оболочкой. Водоприёмники оборудованы сороудерживающими решётками, а также плоскими аварийно-ремонтными и ремонтными затворами, для оперирования которыми используется козловой кран. В плотине на разных уровнях размещено 10 галерей, предназначенных для обслуживания контрольно-измерительной аппаратуры и цементационной завесы в основании плотины, а также контроля фильтрации через тело плотины. Водонепроницаемость бортов и основания плотины обеспечивается с помощью глубоких цементационных завес.
Тишиклинская дамба расположена в 10 км выше плотины, предназначена для защиты от затопления долины реки Шураозень. Дамба отсыпана из суглинка, её длина — 1290 м, максимальная высота — 28 м, ширина по гребню — 5 м и по основанию — 68 м. В теле дамбы имеется ирригационный водовыпуск в виде железобетонной трубы 2×2 м, оборудованной плоскими затворами. Пропускная способность водовыпуска — . В отличие от остальных сооружений станции, Тишиклинская дамба принадлежит не «РусГидро», а Республике Дагестан, эксплуатируется организацией «Дагводсервис».
Водосброс Эксплуатационный водосброс — тоннельный (работает в безнапорном режиме), с открытым сливным лотком, расположен на левом берегу в 85 м от плотины. Пропускная способность водосброса составляет при НПУ — и при ФПУ — . Входное отверстие имеет пролёт 22 м, перекрывается сегментным затвором высотой 14 м. К отверстию примыкает наклонный участок тоннеля подковообразного профиля длиной 158 м, шириной по низу 9,2 м и высотой 12,6 м, который переходит в слабонаклонную часть длиной 350 м. Та, в свою очередь, переходит в открытый лоток, заканчивающийся трамплином с боковым сливом — гасителем; открытая часть водосброса имеет общую длину 221 м. В строительный период использовался временный строительный водосброс, также тоннельного типа длиной 730 м, в настоящее время заглушённый.
Здание ГЭС Здание гидроэлектростанции — приплотинного типа, непосредственно примыкает к пробке плотины, имеет длину 60 м и ширину 43,8 м. Особенностью здания ГЭС является двухрядное расположение гидроагрегатов с двухъярусным расположением отсасывающих труб. Такая компоновка позволила вдвое сократить длину здания, что минимизировало врезку в скальные борта ущелья. На других гидроэлектростанциях России подобная компоновка гидроагрегатов не используется, на территории постсоветского пространства она также применена на Токтогульской ГЭС в Кыргызстане. Здание ГЭС имеет два параллельно расположенных машинных зала (по два агрегата в каждом), с общей монтажной площадкой. Машинные залы обслуживаются двумя мостовыми кранами грузоподъёмностью , для перемещения которых из одного машинного зала в другой предусмотрена специальная ниша с перекатной тележкой.
В здании ГЭС установлено 4 вертикальных гидроагрегата с радиально-осевыми турбинами РО 230/9896-В-450 и генераторами ВГСФ 930/233-30 (3 шт.) мощностью и СВ 935/243-30 УХЛ4 (1 шт.) мощностью . Турбины работают на напоре (расчётный напор — 170 м, при котором расход воды через каждую турбину составляет ), диаметр рабочего колеса турбины — 4,5 м. У старых гидроагрегатов, производителем турбин является Харьковский турбинный завод, генераторов — «Уралэлектротяжмаш». Новые гидроагрегаты произведены компанией «Силовые машины» (за исключением статоров генераторов, изготовленных заводом «Элсиб»). Отработавшая на гидроагрегатах вода сбрасывается в проложенный в скальной выемке отводящий канал. Подъезд к зданию ГЭС и пристанционной площадке осуществляется со стороны правого берега по автодороге, включающей в себя транспортный тоннель длиной 785 м и камнезащитную галерею непосредственно у здания ГЭС. Корпус управления расположен на правом берегу ущелья и соединён со зданием ГЭС кабельной шахтой.
Схема выдачи мощности С гидрогенераторов электроэнергия на напряжении 15,75 кВ передаётся на силовые трансформаторы ТЦ-400000/330 (изготовитель — Запорожский трансформаторный завод), расположенные на крыше здания ГЭС, а с них по воздушным линиям — на открытое распределительное устройство (ОРУ) напряжением 330 кВ, размещённое на правом берегу ущелья. Выдача электроэнергии и мощности Чиркейской ГЭС в энергосистему осуществляется по двум линиям электропередачи 330 кВ длиной по 23 км на подстанцию «Чирюрт».
Водохранилище Напорные сооружения ГЭС образуют Чиркейское водохранилище многолетнего регулирования (его ёмкость позволяет накапливать воду в многоводные годы и расходовать в маловодные). Площадь водохранилища составляет , полный и полезный объём — 2,78 и соответственно. Отметка нормального подпорного уровня водохранилища составляет 355 м над уровнем моря, форсированного подпорного уровня — 357,3 м, уровня мёртвого объёма — 315 м. Значительный полезный объём водохранилища позволяет эффективно использовать водные ресурсы — холостые сбросы на Чиркейской ГЭС производятся весьма редко. При создании водохранилища было затоплено сельхозугодий и перенесено 830 строений, главным образом из аула Чиркей.
Экономическое значение Чиркейская ГЭС является крупнейшей гидроэлектростанцией Северного Кавказа. Имея высокие маневренные возможности, она является основной регулирующей станцией в Объединённой энергосистеме Юга России, работая в пиковой части графика нагрузок. Также, она выполняет функции своеобразной «скорой помощи» в энергосистеме, позволяя в случае аварийного выхода блоков на тепловых электростанциях быстро заместить выбывшую мощность. Благодаря наличию контррегулятора — Миатлинской ГЭС — станция не имеет ограничений по режимам сбросов, имея возможность быстро изменять свою мощность (и соответственно расходы в нижний бьеф). Всего за время эксплуатации гидроэлектростанция выработала более 100 млрд кВт⋅ч возобновляемой электроэнергии. Осуществляя глубокое регулирование стока, Чиркейская ГЭС повышает выработку на нижележащих станциях каскада, а также обеспечивает надёжное водоснабжение населённых пунктов и орошение. При станции организовано рыбоводное хозяйство, специализирующееся на выращивании форели.
История строительства
Проектирование Впервые полевые изыскания и проектные проработки по гидроэнергетическому использованию реки Сулак были проведены в 1928—1930 годах Ленинградским отделением Энергостроя. Итогом этих работ стала составленная инженером К. И. Лубны-Герцыком «Схема использования гидроэнергии р. Сулак», на которой впервые была намечена Чиркейская ГЭС. Учитывая благоприятные природные условия, позволяющие строительство мощной ГЭС с высотной плотиной и регулирующим водохранилищем, Чиркейская ГЭС рассматривается как первоочередной объект строительства, на ней концентрируются проектные и изыскательские работы. В 1933 году с целью исследования свойств горных пород в створе ГЭС в нескольких метрах от русла реки была пройдена шахта глубиной 61 м, из которой в сторону русла была пробита штольня длиной 27 м — русло реки находилось прямо над штольней, в нескольких метрах выше. Наблюдения показали высокую прочность и водонепроницаемость пород, их пригодность для строительства высотной плотины.
В 1931 году проектирование Чиркейской ГЭС передаётся Московскому отделению Главгидроэлектростроя, к консультациям привлекаются иностранные специалисты (немцы К. Терцаги и Н. Келен, итальянец А. Омодео и другие). Мнения специалистов о возможности возведения высотной плотины в данном створе разошлись, наибольшие опасения вызывало состояние бортов ущелья, сложенных трещиноватыми породами. В 1933 году был закончен эскизный проект ГЭС с арочно-гравитационной бетонной плотиной, который после доработок и длительной экспертизы был отклонён Техническим советом Главгидроэлектростроя. В его решении было отмечено, что в связи со сложными инженерно-геологическими условиями необходимо продолжить изыскательские работы в створе Чиркейской ГЭС, а в качестве первоочередного объекта на Сулаке принять меньшую по размерам Чирюртскую ГЭС.
Масштабные изыскательские работы в створе Чиркейской ГЭС были вновь начаты в 1956 году Бакинским отделением Гидропроекта. Этим институтом к 1960 году было разработано проектное задание Чиркейской ГЭС (главный инженер проекта — И. П. Алёшин), в котором рассматривалось два варианта компоновки ГЭС — с арочной и грунтовой плотинами. После прохождения необходимых согласований и экспертиз вариант с арочной плотиной был утверждён постановлением Совета Министров СССР № 570 от 8 июня 1962 года.