Богуча́нская ГЭС — гидроэлектростанция на реке Ангаре, у города Кодинска Кежемского района Красноярского края. Входит в Ангарский каскад ГЭС, являясь его четвёртой, нижней ступенью.
Имея установленную мощность 2997 МВт, входит в пятёрку крупнейших гидроэлектростанций России. Строительство Богучанской ГЭС, шедшее с 1974 до 2017 год, является рекордным по продолжительности в истории российской гидроэнергетики. Строительство Богучанской ГЭС велось на паритетных началах «Русгидро» и «Русалом» в рамках государственной программы комплексного развития Нижнего Приангарья. Ввод в эксплуатацию первых агрегатов состоялся 15 октября 2012 года. Последний, девятый гидроагрегат был введён в промышленную эксплуатацию 22 декабря 2014 года. Вывод ГЭС на полную мощность состоялся в июле 2015 года после наполнения водохранилища до проектной отметки 208 метров (этот уровень был достигнут 17 июня 2015 года).
Ввод в эксплуатацию Богучанской ГЭС имел большое значение для экономического развития Нижнего Приангарья и Сибирского экономического региона, значительная часть вырабатываемой ГЭС электроэнергии используется для энергоснабжения Богучанского алюминиевого завода. Строительство Богучанской ГЭС критиковалось рядом общественных организаций, в частности Всемирным фондом дикой природы и «Гринписом».
Природные условия Основные сооружения Богучанской ГЭС расположены на реке Ангаре в Кодинском створе, в 444 км от устья реки, в таёжно-лесной зоне. В створе плотины Ангара течёт в широтном направлении, пересекая скальный массив, сложенный осадочными породами кембрия и ордовика, разорванными интрузией долеритов. Ширина речной долины в створе на уровне водохранилища составляет 2—3 километра, берега скальные, асимметричные, близко подходят к руслу. Правый берег обрывистый, во многих местах подмывается рекой; левый берег более пологий, на нём выделяются небольшие террасы. В русле реки в месте пересечения интрузии имеются шиверы. Ниже створа долина реки расширяется, достигая 10 км. Бетонные сооружения ГЭС размещены на интрузии долеритов, каменно-набросная плотина — преимущественно на осадочных породах. Фоновая сейсмичность территории согласно карте ОСР-97С составляет 7 баллов по шкале MSK-64 (повторяемость 1 раз в 5000 лет), согласно результатам микросейсморайонирования — 6 баллов.
Река Ангара в створе Богучанской ГЭС имеет площадь водосбора 831 000 км². Сток реки в значительной степени зарегулирован озером Байкал и вышележащими водохранилищами — Иркутским, Братским и Усть-Илимским. Максимальный приточный расход воды (вероятность 0,01 % с гарантийной поправкой) составляет 16 210 м³/с. Климат в районе расположения Богучанской ГЭС резко континентальный. Лето короткое и тёплое, зима продолжительная и суровая. Среднегодовая температура воздуха колеблется в пределах от −2,6 до −4,3 °С, среднемесячная температура июля от +18,1 до +18,8 °С, января — от −24,4 до −27,4 °С. Абсолютный минимум температур составляет −60 °С, абсолютный максимум +38 °С.
Конструкция станции Богучанская ГЭС представляет собой мощную высоконапорную гидроэлектростанцию плотинного типа c приплотинным зданием ГЭС. Установленная мощность электростанции — , проектная среднегодовая выработка электроэнергии — . Конструктивно сооружения ГЭС разделяются на бетонную плотину, каменно-набросную плотину, здание ГЭС, служебно-производственный комплекс (СПК) и прилегающее к нему здание элегазового комплектного распределительного устройства (КРУЭ). В гидроузле отсутствуют постоянные судопропускные сооружения (имелся временный шлюз для пропуска судов и леса в период строительства, позднее забетонированный), в связи с чем речные суда через него проходить не могут. По сооружениям станции проложен автодорожный переход, в пределах бетонной плотины он проложен по специальным бычкам, расположенным с низовой стороны гребня, в пределах каменно-набросной плотины проходит по её гребню.
Плотина Напорный фронт Богучанской ГЭС длиной 2690 м сформирован двумя плотинами: бетонной и каменно-набросной. Бетонная плотина длиной 828,7 м и наибольшей высотой 96 м (отметка гребня 214,0 м) состоит из глухой, станционной и водосбросной частей, которые, в свою очередь, разрезаны конструктивными деформационными швами на секции. Глухая часть плотины общей длиной 339,2 м состоит из 18 секций: 11 секций (№ 0—10) сопрягают плотину с левым берегом, секция № 23 располагается между водосбросами № 1 и 2, в секции № 29 размещался временный шлюз, секции № 30—34 обеспечивают сопряжение с каменно-набросной плотиной, образуя вместе с подпорными стенками верхнего и нижнего бьефа сопрягающий устой. В станционной части плотины длиной 270 м (9 секций № 11—19 длиной по 30 м каждая) размещены водоприёмники с затворами и сороудерживающими решётками, а также напорные водоводы диаметром 10 м для подачи воды к турбинам ГЭС. Водосбросная часть плотины общей длиной 200 м образует водосбросы № 1 и 2. В скальном основании бетонной плотины для уменьшения фильтрационных расходов устраивается цементационная завеса, состоящая из глубокой завесы и сопрягающей цементации. Для размещения контрольно-измерительной аппаратуры, отвода фильтрующихся вод и выполнения цементационных работ в теле плотины имеется несколько галерей. Для предотвращения обводнения левобережного склона предусмотрено сооружение дренажного тоннеля длиной 450 м, который в начальном участке является продолжением одной из галерей плотины, а далее прокладывается в горных породах параллельно берегу в сторону нижнего бьефа.
Каменно-набросная плотина имеет длину 1861,3 м, максимальную высоту 77 м (отметка гребня 212,0 м) и ширину по гребню 20 м. Общий объём грунта, необходимого для формирования каменно-набросной плотины, составляет около 30,5 млн м³. Плотина состоит из верховой и низовой упорных призм из каменной наброски, асфальтобетонной диафрагмы, двухслойных переходных к диафрагме зон, супесчаного понура и противооползневых контрбанкетов в правобережном примыкании. В качестве противофильтрационного элемента плотины используется диафрагма из литого асфальтобетона (такая диафрагма была впервые применена в отечественной практике гидротехнического строительства в суровых климатических условиях). Использование литого асфальтобетона позволило существенно улучшить технологичность возведения диафрагмы; её надёжность подтверждена опытом эксплуатации аналогичной диафрагмы высотной плотины Ирганайской ГЭС. Примыкание плотины к правому берегу, отличающемуся сложными геологическими условиями, выполнено с применением противооползневых мероприятий (устройство контрбанкетов, расчистка и срезка склона). В основании плотины устроена галерея.
Водосброс Для пропуска излишних расходов воды в период строительства и эксплуатации Богучанская ГЭС имеет два водосброса — № 1 и № 2, расположенных в пределах бетонной плотины. Водосброс № 1 донного типа, имеет длину 110 м и состоит из 5 секций (№ 24—28) длиной 22 м каждая. Водосброс имеет два ряда отверстий: в нижнем ряду на отметке 130,0 м 5 временных отверстий размером 14×12 м и в верхнем ряду 10 отверстий (по два в каждой секции) сечением 4×6,5 м. Временные отверстия используются для постоянного пропуска воды через сооружения гидроузла в период от перекрытия реки до начала заполнения водохранилища, после чего закрываются затворами и заделываются бетоном. Отверстия водосбросов перекрываются плоскими затворами, оперирование которыми осуществляется с помощью козловых кранов грузоподъёмностью 500/250/10 т. Пропускная способность водосброса № 1 в период постоянной эксплуатации составляет 7060 м³/с.
Водосброс № 2 поверхностного типа, с гашением энергии потока как в водобойном колодце, так и на ступенчатой грани водослива. Такая конструкция водосброса используется в отечественной практике гидротехнического строительства впервые. Водосброс имеет длину 90 м, состоит из 3 секций (№ 20—22). Водосброс состоит из гладкого водосливного оголовка, переходного участка со ступенями высотой 0,5 м, водосливной грани со ступенями высотой 1,5 м и водобойного колодца, образованного бетонными плитами толщиной 4,5 м. Пропуск воды осуществляется через 5 пролётов шириной 10 м при пороге водослива на отметке 179,0 м на начальном этапе наполнения водохранилища и 199,0 м в период постоянной эксплуатации. Регулирование пропуска воды через водосброс осуществляется при помощи плоских колёсных затворов. Пропускная способность водосброса № 2 составляет 2800 м³/с. На отметке 161,2 м под водосбросом № 2 размещён транспортный тоннель протяжённостью 76 м и шириной 3,3 м.
Здание ГЭС Здание гидроэлектростанции имеет классическую приплотинную конструкцию, расположено за станционной частью плотины. Конструктивно оно разделяется на 9 агрегатных секций, из которых 8 имеют длину 30 метров и одна (№ 9) — длину 38,8 метров. Общая длина здания ГЭС (вместе с монтажной площадкой, примыкающей со стороны левого берега) — 331 метров, расстояние между осями гидроагрегатов составляет 30 метров. Со стороны нижнего бьефа к агрегатным секциям примыкают левобережная подпорная стенка (к секции № 1) и раздельный пирс (к секции № 9). Устройство раздельного пирса необходимо по гидравлическим условиям работы гидроагрегатов и водосброса. Вода, отработавшая на гидроагрегатах, будет сбрасываться в русло реки через отводящий канал.
В здании ГЭС установлено 9 вертикальных гидроагрегатов мощностью по 333 МВт каждый, с радиально-осевыми турбинами РО75-В-750, работающими при расчётном напоре 65,5 м (максимальном 70,8 м) и имеющими мощность 340 МВт. Номинальная частота вращения гидротурбин — 90,91 об/мин, диаметр рабочего колеса — 7,5 м, максимальный КПД турбины — 96,6 %. По своим массогабаритным характеристикам (масса каждой гидротурбины более 1000 т) турбины Богучанской ГЭС являются уникальными для отечественной гидроэнергетики, близкими к ним по этим параметрам являются лишь турбины Красноярской ГЭС, изготовленные в 1960-х годах (также имеющие диаметр рабочего колеса 7,5 м). Специфической особенностью турбин является возможность их работы с напора 40 м на штатных рабочих колёсах, что позволило осуществить пуск ГЭС на отметке водохранилища 178,0 м (проектная отметка — 208,0 м). Спиральная камера металлическая, с внутренним диаметром на входе 9,862 м. Направляющий аппарат цилиндрический, высотой 2,626 м, имеет 24 цилиндрические лопатки. Поворот лопаток осуществляется через единое регулирующее кольцо, приводимое в действие двумя сдвоенными сервомоторами на каждой турбине, давление масла в системе регулирования составляет 6,3 МПа.
Турбины приводят в действие гидрогенераторы СВ 1548/203-66УХЛ4 мощностью 370 МВА, выдающие электроэнергию на напряжении 15,75 кВ. Гидрогенератор имеет косвенное воздушное охлаждение, его максимальный КПД составляет 98,7 %. Общий вес генератора — 1633 т. С генераторов электроэнергия передаётся на 9 повышающих трансформаторов (6 ТЦ-400000/500-УХЛ1 напряжением 500 кВ и 3 ТЦ-400000/220-УХЛ1 напряжением 220 кВ), расположенных в пазухе между станционной плотиной и зданием ГЭС. Трансформаторная мастерская размещена за монтажной площадкой. Производитель гидротурбин — Ленинградский металлический завод, гидрогенераторов — завод «Электросила» (оба предприятия входят в концерн «Силовые машины»), трансформаторов — «Запорожтрансформатор».
Схема выдачи мощности