Чебоксарская ГЭС расположена в среднем течении реки Волги, в окрестностях Новочебоксарска, в 11 километрах ниже по течению от Чебоксар. В Волжском каскаде станция размещается между Нижегородской и Жигулёвской ГЭС.
Чебоксарская ГЭС представляет собой типичную низконапорную гидроэлектростанцию руслового типа (здание ГЭС интегрировано в напорный фронт и является продолжением плотины).
Основные сооружения станции:
· земляная плотина,
· водосбросная плотина,
· здание ГЭС,
· ограждающая дамба аванпорта,
· судоходный шлюз,
· открытое распределительное устройство (ОРУ).
Волга разделяет район ГЭС и её водохранилища на две орографические провинции: возвышенное правобережье, являющиеся краевой частью Приволжской возвышенности, и низменное левобережье, представляющее Горьковско-Марийскую низменность. По этой причине склоны долины Волги в данном районе имеют резкую асимметрию. Правобережный склон долины высокий и крутой, в то же время местами развиты пойма и низкие надпойменные террасы длиной до 10—15 км. Левый склон долины состоит из поймы и трёх надпойменных террас, сложенных аллювиальными, преимущественно песчаными отложениями. Грунты основания плотины — глины, аргелиты, известняки.
Проектная мощность Чебоксарской ГЭС — 1404 МВт, среднегодовая выработка электроэнергии — 3,6 млрд кВт·ч, но проектная отметка водохранилища (68 м) к настоящему времени не достигнута, в результате чего гидроагрегаты станции работают на пониженном (13,9 м) напоре при отметке водохранилища 63 м. В таком режиме фактическая располагаемая мощность станции составляет 800 МВт (официальная установленная мощность — 1370 МВт), среднегодовая выработка — 2,21 млрд кВт·ч.
Гидроагрегаты состоят из поворотно-лопастных гидротурбин с диаметром рабочего колеса 10 м и синхронных гидрогенераторов зонтичного исполнения Гидротурбины станции имеют экологически безопасную конструкцию, исключающую протечки масла в воду. Однако, при разработке конструкции турбин были допущены ошибки, что привело к тому, что в процессе эксплуатации турбины были переведены в пропеллерный режим (лопасти зафиксированы под углом 45°). Работа в таком режиме приводит к низкому КПД гидроагрегатов «РусГидро» оснастило все 18 гидроагрегатов Чебоксарской ГЭС новой противоразгонной защитой.
Гидроузел образует крупное Чебоксарское водохранилище на территории Чувашии, Марий Эл и Нижегородской области. Проектная площадь зеркала водохранилища — 2145 км², фактическая при существующем уровне 63 м — 1080 км². При имеющейся отметке водохранилище распространяется на крупные притоки Волги — реки Ветлугу и Суру. При проектном уровне также и на реку Оку на 83 км от устья, а по Волге — до плотины Нижегородской ГЭС.
Принцип работы и оборудование ГЭС
Здание ГЭС длиной 548,54 м совмещённого типа (помимо гидроагрегатов, в здании также размещаются донные водосбросы), имеет анкерный понур. Здание разделено на девять агрегатных секций, в каждой из которых размещено два гидроагрегата и два донных диффузорных водосброса. Ограждающая дамба аванпорта размещается за зданием ГЭС и выполняет функцию создания защищённой акватории (аванпорта в верхнем бьефе площадью 1,1 км²) для безопасного подхода речных судов к шлюзам. В нижнем бьефе размещается подобная дамба, ограждающая нижний подходный канал. Выдача электроэнергии в энергосистему осуществляется с ОРУ напряжением 220/500 кВ (три блока — 500 кВ, два — 220 кВ), размещённого на правом берегу Волги, на две линии электропередачи по 500 кВ и две по 220 кВ.
Судоходный шлюз Чебоксарского гидроузла однокамерный двухниточный, камеры имеют номера 17 и 18 и размеры 290×30 м. Первое шлюзование проведено в 1981 году, в 1989 году шлюзы приняты в постоянную эксплуатацию. С 1981 по 2006 год произведено 202 444 шлюзования, пропущено 473 644 судна. В отличие от шлюзов других гидроузлов Волжского каскада, шлюзы Чебоксарской ГЭС оборудованы распределительной системой наполнения камер, исключающей образование волн в процессе шлюзования и раскачивание судов.