Цимля́нская ГЭС — гидроэлектростанция на реке Дон в Ростовской области, у городов Волгодонска и Цимлянска. Построена в 1949—1954 годах в рамках программы сооружения Волго-Донского судоходного пути, преимущественно силами заключённых ГУЛага, является одной из «великих строек коммунизма». Имеет важное экономическое значение, обеспечивая крупнотоннажное судоходство на нижнем Дону, функционирование Волго-Донского судоходного канала, орошение больших массивов засушливых земель, водоснабжение, защиту от наводнений и выработку электроэнергии. Собственником сооружений ГЭС (за исключением судоходных шлюзов) является ПАО «ЭЛ5-Энерго».
Природные условия Цимлянская ГЭС расположена на реке Дон в 309 км от её устья, является единственной гидроэлектростанцией на этой реке. Площадь водосбора реки в створе ГЭС составляет 255 000 км² (около 60 % площади водосборного бассейна реки). Климат района расположения ГЭС континентальный, водохранилище расположено в сухостепной и полупустынной зонах с присущими им засухами и суховеями. Среднегодовое количество осадков составляет 350—400 мм при испарении с зеркала водохранилища около 1000 мм. Водный режим Дона характеризуется чётко выраженным весенним половодьем, в ходе которого проходит в среднем 72 % годового стока. Среднегодовой расход воды в реке в створе Цимлянской ГЭС составляет 655 м³/с, среднегодовой сток — 20,66 км³. Максимальный расход воды, с повторяемостью один раз в 10 000 лет, оценивается в 21 532 м³/с, максимальный расход воды, зафиксированный за весь период наблюдений, составил 14 436 м³/с. Ниже Цимлянской ГЭС на Дону расположены Николаевский, Константиновский и Кочетовский гидроузлы, не имеющие в своём составе гидроэлектростанций. Их основной задачей является поддержание судоходных глубин.
Река Дон в створе Цимлянской ГЭС имеет возвышенный правый берег и низинный левый. Здание ГЭС и водосбросная плотина построены в пойме на левом берегу (причём плотина частично расположена в пределах бывшего озера Сусорово), что позволило естественным путём решить проблему пропуска стока реки в период строительства, а также сократить объём работ по перемычкам строительных котлованов. Земляные плотины с левого берега на большей части своей длины расположены на надпойменных террасах, правобережная плотина — на пойме. В основании сооружений ГЭС, расположенных в пределах поймы и русла реки, лежат мелкозернистые аллювиальные пески, подстилаемые на глубине 25—30 м слоем глинистых мергелей. Надпойменные террасы сложены лёссовидными суглинками.
Конструкция станции Цимлянская ГЭС представляет собой низконапорную русловую гидроэлектростанцию (здание ГЭС входит в состав напорного фронта). Сооружения гидроэлектростанции имеют I класс капитальности и включают в себя три земляных плотины, бетонную водосбросную плотину, здание ГЭС с рыбоподъёмником, судоходные шлюзы, головное сооружение Донского магистрального канала, ОРУ 110/220 кВ; общая протяжённость подпорных сооружений гидроузла составляет 13 460 м. По сооружениям ГЭС проложены автомобильная и железная дороги. Установленная мощность электростанции — , проектная среднегодовая выработка электроэнергии — , фактическая среднегодовая выработка за период 1980—2010 годы — .
Земляные плотины Большую часть напорного фронта Цимлянской ГЭС образуют три земляные плотины — левобережные № 90 и № 91 и правобережная № 92, в которые уложено в общей сложности 31,614 млн м³ грунта. Левобережная плотина № 90 расположена между левым берегом поймы Дона и судоходными шлюзами, в тело плотины врезано головное сооружение Донского магистрального канала. Длина плотины — 2740,73 м, ширина по гребню — 20 м, максимальная ширина по основанию — 115 м, максимальная высота — 11,8 м. Плотина отсыпана из лёссовидных суглинков, верховой откос закреплён железобетонными плитами на слое песка, низовой откос — отсыпкой гравия и щебня. Противофильтрационных устройств в теле и основании плотины нет, дренажные устройства представлены наслонным дренажем из слоя песка толщиной 1 м на низовом откосе, ленточным сборным дренажом из бутового камня с поперечными дренами из песка в основании плотины и дренажной канавкой.
Левобережная плотина № 91 расположена между судоходным шлюзом и зданием ГЭС. Длина плотины — 6760,21 м, ширина по гребню — 20 м, максимальная ширина по основанию — 327,5 м, максимальная высота — 25 м. Плотина намыта из мелкозернистого песка, верховой откос закреплён железобетонными плитами, низовой откос — отсыпкой гравия. Противофильтрационных устройств в теле и основании плотины нет (за исключением участка сопряжения со зданием ГЭС, где устроены две диафрагмы из металлического шпунта). Дренажные устройства представлены горизонтальным закрытым трубчатым дренажем в нижней части низовой призмы плотины (бетонная труба диаметром 0,8—1,6 м), вдоль низового откоса проложена дренажная канавка и выполнен вертикальный дренаж (разгрузочные скважины).
Правобережная плотина № 92 расположена между водосливной плотиной и правым берегом поймы Дона. Длина плотины — 3171,04 м, ширина по гребню — 20 м, максимальная ширина по основанию — 345,55 м, максимальная высота — 35 м. Плотина намыта из мелкозернистых и разнозернистых песков, верховой откос закреплён железобетонными плитами, низовой откос — отсыпкой гравия; железобетонным плитами общей длиной 80 м закреплён также примыкающий к плотине берег водохранилища. Противофильтрационных устройств в теле и основании плотины нет, дренажные устройства представлены горизонтальным закрытым трубчатым дренажем в нижней части низовой призмы плотины (бетонная труба диаметром 0,8 м), вдоль низового откоса проложена дренажная канавка и выполнен вертикальный дренаж (разгрузочные скважины).
Водосливная плотина
Водосливная плотина, расположенная между правобережной земляной плотиной и зданием ГЭС, предназначена для пропуска воды в сильные паводки либо при остановленных гидроагрегатах. По конструкции водосливная плотина — гравитационная бетонная с сильно выдвинутой в верхний бьеф фундаментной плитой. Длина плотины — 495,5 м, ширина по гребню — 12,5 м, максимальная ширина по основанию — 60,5 м, максимальная высота — 43,65 м, в плотину уложено 888 тыс. м³ бетона. Плотина имеет 24 водосливных отверстия шириной по 16 м, перекрываемых основными сегментными затворами и плоскими аварийно-ремонтными затворами; оперирование затворами производится при помощи двух портально-козловых кранов грузоподъёмностью по 75 т. Плотина рассчитана на пропуск 16 200 м³/с воды при нормальном подпорном уровне и 23 300 м³/с — при форсированном уровне. Гашение энергии сбрасываемой воды производится на водобойной плите длиной 50 м и толщиной 4,5 м, на которой располагаются зубья-рассекатели, струенаправляющие пирсы и водобойная стенка. За водобойной плитой расположена рисберма длиной 280,7 м, выполненная из бетонных плит толщиной 1,25—2,5 м. На начальном участке рисберма горизонтальна, далее постепенно понижается и заканчивается заглублённым ковшом.
Тело водосливной плотины состоит из фундаментной плиты длиной 60,5 м и бычков, сильно развитых в сторону верхнего бьефа. В теле плотины устроена потерна, служащая также для отвода фильтрующихся через плотину дренажных вод. Помимо потерны, противофильтрационные устройства плотины представлены понуром длиной 50 м, тремя рядами металлического шпунта в основании плотины, двойной шпунтовой диафрагмой на сопряжении с правобережной плотиной, дренажными колодцами под водобойной плитой и рисбермой, а также двумя рядами дренажных скважин в конце рисбермы. Со стороны верхнего бьефа на бычках плотины уложены металлические пролёты железнодорожного моста, со стороны нижнего бьефа — автодорожного моста.
Здание ГЭС
Здание ГЭС руслового типа (воспринимает напор воды); совмещено с рыбоподъёмником. Длина здания — 116,6 м, ширина 56,5 м, высота — 48,7 м. Конструктивно здание ГЭС выполнено из монолитного железобетона, разделяется на четыре агрегатных блока, блок рыбоподъёмника и монтажную площадку. В фундаментной плите здания ГЭС (длиной 56,5 м) устроены две потерны. Ниже здания расположена водобойная плита толщиной 0,3—1 м и длиной 50 м, за которой имеется выполненная из железобетонных плит рисберма длиной 60 м. Защита здания ГЭС от фильтрации представлена понуром, состоящим из железобетонной плиты длиной 40 м, на которую уложено два слоя битумных матов, перекрытых слоем суглинка толщиной 1,5 м, а также тремя рядами металлического шпунта.
В машинном зале здания ГЭС размещены четыре вертикальных гидроагрегата с поворотно-лопастными турбинами: три мощностью по 52,5 МВт и один мощностью 50 МВт. Агрегаты мощностью 52,5 МВт оборудованы турбинами ПЛ-30/877-В-660 (два агрегата; производство Ленинградского металлического завода (ЛМЗ)) и ПЛ 495-ВБ-660 (один агрегат; производство фирмы Andriz), работающими на расчётном напоре 22 м. Турбины приводят в действие генераторы СВ 1040/120-68 производства заводов «Электросила» и «Элсиб». Агрегат мощностью 50 МВт оборудован турбиной ПЛ 495-ВБ-660 (работающей на расчётном напоре 17,5 м) и генератором СВ 1030/120-68; оборудование изготовлено ЛМЗ и «Электросилой». Монтаж и демонтаж гидроагрегатов обеспечивается расположенными в машинном зале двумя мостовыми кранами грузоподъёмностью по 150 т. Со стороны верхнего бьефа водозаборные отверстия турбин оборудованы сороудерживающими решётками, плоскими колёсными аварийно-ремонтными затворами и плоскими ремонтными затворами. Оперирование аварийно-ремонтными затворами производится при помощи электролебёдок, а ремонтными затворами и сороудерживающими решётками — при помощи козлового крана. Отсасывающие трубы турбин перекрываются плоскими ремонтными затворами.
Гидроагрегаты Цимлянской ГЭС Номер гидроагрегата 1 2 3 4 5 Мощность агрегата, МВт 50 52,5 52,5 52,5 4 Год ввода в эксплуатацию 1952 2001 1999 2012 1953 Тип турбины ПЛ 495-ВБ-660 ПЛ-30/877-В-660 ПЛ-30/877-В-660 ПЛ 495-ВБ-660 ПЛ 495-ВБ-225 Производитель турбины ЛМЗ ЛМЗ ЛМЗ Andriz Hydro Уралгидромаш Тип генератора СВ 1030/120-68 СВ 1040/120-68 СВ 1040/120-68 СВ 1040/120-68 ВГС-325/64-24 Производитель генератора Электросила Электросила Электросила Элсиб Электросила
Рыбоподъёмник, предназначенный для пропуска идущих на нерест осетровых и частиковых рыб, расположен между водосливной плотиной и зданием ГЭС. В состав рыбоподъёмника входят входной лоток, садок, рыбоподъёмный шлюз, выходной лоток и малый гидроагрегат. Входной лоток длиной 110 м и шириной 6 м расположен в нижнем бьефе, образуя раздельный пирс между водосливной плотиной и зданием ГЭС. Завлечение рыбы в лоток происходит при помощи тока воды, создаваемого работой малого гидроагрегата, выходное отверстие отсасывающей трубы которого расположено на дне лотка. Гидроагрегат имеет мощность 4 МВт, состоит из вертикальной поворотно-лопастной турбины ПЛ 495-ВБ-225 производства завода «Уралгидромаш» и генератора ВГС-325/64-24 производства завода «Электросила». Рыба, прошедшая лоток, накапливается в садке размером 5×18 м, откуда она с помощью перемещающихся сеток направляется в рыбоподъёмный шлюз. Шлюз имеет размеры 5×7 м, наполняется водой с верхнего бьефа и оборудован подъёмной сеткой, побуждающей рыбу к перемещению вверх. После завершения шлюзования рыба перемещается в водохранилище по выходному лотку длиной 65 м и шириной 6 м. Процесс шлюзования полностью автоматизирован и занимает около 40 минут. Рыбоподъёмник снабжён системой плоских затворов, перекрывающих различные его участки как при обычной работе, так и при проведении ремонтных работ.
Электроэнергия вырабатывается генераторами ГЭС на напряжении 10,5 кВ, которое повышается до 110 и 220 кВ при помощи шести однофазных силовых автотрансформаторов ОДТГА 666667/220, объединённых в две группы (по три фазы в каждой). Трансформаторы расположены на площадке, примыкающей к зданию ГЭС. Выдача мощности ГЭС в энергосистему производится с открытого распределительного устройства 110/220 кВ по пяти линиям электропередачи: ВЛ 220 кВ «Цимлянская ГЭС — ПС Ш-30» ВЛ 220 кВ «Цимлянская ГЭС — Волгодонская ТЭЦ-2» ВЛ 110 кВ «Цимлянская ГЭС — ПС Цимлянская» ВЛ 110 кВ «Цимлянская ГЭС — ПС ВОЭЗ»