龍羊峽水電站距黃河發源地1684千米，下至黃河入海口3376千米，是黃河上游第一座大型梯級電站，人稱黃河“龍頭”電站。龍羊峽位於青海省共和縣與貴德縣之間的黃河干流上，長約37千米，寬不足 100米。黃河自西向東穿行於峽谷中，兩岸峭壁陡立，重巒疊嶂，河道狹窄，水流湍急，最窄處僅有30米左右，兩岸相對高度約200米～300米，最高可達 800米。
龍羊峽水電站最大壩高178米。壩底寬80米，壩頂寬15米，主壩長396米，左右兩岸均高附壩，大壩全長1140米。它不僅可以將黃河上游13萬平方公里的年流量全部攔住，而將在這裡形成一座面積為380平方公里、總庫密量為240億立方米的人工水庫。
龍羊峽水電站建設從1976年開始，1979年11月實現工程截流；1982年6月開始澆築主壩混凝土；1986年10月15日導流洞下閘蓄水；4臺發電機組分別於1987年10月4日、1987年12月8日、1988年7月5日、1989年6月14日相繼投產；洩水建築物底、深、中孔在1987年至1989年期間相繼投入使用；1990年主壩封拱高程至2610米；1993年工程銷號，未完工的項目轉入尾工工程施工。2000年8月《黃河龍羊峽水電站工程竣工驗收安全鑑定報告》在西寧定稿，至此，龍羊峽水電站工程大壩安全鑑定工作全部結束。
水庫全樞紐由主壩、洩水建築物及壩後式廠房等組成。擋水建築物包括混凝土重力拱壩、重力墩和副壩)前沿總長1277m。主壩長396m，壩頂高程2610m，最大中心角85°02′39″，外半徑265m，拱冠斷面壩頂厚15m，壩底厚80m，厚高比0.45，弧高比2.21，壩體混凝土工程量約157萬m。共分18個壩段，設縱縫和橫縫。右岸重力墩長103.35m，左岸重力墩長57.18m。副壩2座，最大壩高43m，壩頂寬7m，總長約700m。
洩水建築物有溢洪道、中孔、深孔及底孔4層。右岸洩槽式溢洪道，設2個表孔，進口布置於右副壩上，由引水渠、溢流堰、明渠洩槽(水平與陡坡段)及挑流鼻坎等組成。堰頂高程2585.5m，設有滑動平面閘門與弧形閘門，孔口尺寸分別為12m×14.5m和12m×17m，最大洩流量4493m。差動式對稱曲面貼角窄縫鼻坎挑流消能。
左岸中孔洩水道位於主壩6號壩段，由壩內壓力段、壩後弧門閘室段、明槽段及尾坎組成。進口底坎高程2540m，事故檢修平板閘門與弧門孔口尺寸分別為8m×11m和8m×9m，最大洩洪量2203m/s。採用擴散斜扭鼻坎挑流消能。深孔及底孔洩水道分別位於右岸主壩12號和11號壩段內，呈非徑向佈置，由壩內壓力段、壩後弧門閘室段、明槽段及尾坎組成。進口底坎高程分別為2505m和2480m，弧門孔口尺寸均為5m×7m。最大洩流量分別為1340m/s和1498m/s。深孔採用擴散加小挑坎斜扭鼻坎挑流消能，底孔採用曲面貼角斜鼻坎挑流消能。底孔弧形閘門，工作水頭120m，支座最大推力62978kN，支承結構採用預應力混凝土。各洩水建築物均設有摻氣設施：深底孔偏心鉸弧門後側牆突擴60cm，底板突跌分別為1.5m和2.0m；下游另設2道摻氣槽。
廠房為壩後地下混合式廠房，位於大壩下游約60～70m處。採用壩內壓力鋼管引水，鋼管內7.5m，管壁厚20～40mm。主廠房內設4臺單機容量32萬kW的混流式水輪機發電組。水輪機轉輪直徑6m，轉速125r/min，額定出力32.56萬kW，最高效率93%，設計點效率91.5%。水輪發電機為半傘空冷式，額定電壓15.75kV，額定容量355.6MVA，額定功率因數0.9。採用發電機－變壓器組單元接線。
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