საქართველოს მდინარეებს შემოდგომა_ზამთარში წყალმცირობა, ხოლო გაზაფხულ_ ზაფხულის პერიოდში-წყალდიდობა ახასიათებთ. ამის გამო ელექტროენერგიის წარმოებაში ადგილი აქვს საგრძნობ სეზონურობას. ელექტროენერგიის თანაბრად უზრუნველყოფის მიზნით, მძლავრ სეზონურ ჰიდროელექტროსადგურებთან ერთად, აუცილებელი გახდა მარეგულირებელი ჰიდროსადგურების აგება.

ხრამი-I ჩვენი რესპუბლიკის მაღალი დაწნევის პირველი მძლავრი მარეგულირებელი ჰიდროსადგურია, რომლის ტექნიკური პროექტი, ამიერკავკასიის ,,ჰიდროელექტრომშენმა” შეადგინა, საკავშირო მძიმე მრეწველობის სახალხო კომისარიარიატის ,,მთავარენერგოს” ცენტრალურმა ენერგეტიკულმა საბჭომ 1932 წლის 26 აგვისტოს დაამტკიცა. სადგურის მშენებლობა 1934 წელს დაიწყო.

1934წ-იდან 1937 წლამდე ხრამჰესის დაგეგმარებას თვით სამშენებლო ტრესტი ,,ხრამჰესმშენი” აწარმოებდა, ხოლო 1937წ-იდან ეს საქმე საპროექტო ტრესტ ,,ჰიდროენერგოპროექტის” თბილისის განყოფილებას დაევალა.

ხრამის ჰიდროსადგური 1948 წლის დეკემბერში შევიდა ექსპლუატაციაში. ამ სადგურმა დიდი როლი ითამაშა ,,საქმთავარენერგოს” სისტემაში შემოდგომა_ ზამთრის თვეებში ელ.ენერგიის დეფიციტის და დღეღამური პიკების დაფარვაში. მიუხედავად რთული გეოლოგიური პირობებისა , მთელი კომპლექსის სამშენებლო-სამონტაჟო სამუშაოები შესრულებულია მაღალ ხარისხოვნად და განსაკუთრებული დაკვირვებით. ხრამჰესი-I მაღალდაწნევიანი ჰიდროელექტროსადგურია, რომლის დადგმული სიმძლავრე 112,8 ათ. კვტ შეადგენს. აქ დაყენებულია სამი, თითოეული 37,6 ათ.კვტ სიმძლავრის ძირითადი აგრეგატი და ,,ხაუსი”-650კვტ სიმძლავრის აგრეგატი, საკუთრივ სადგურის საჭიროებისათვის. ელექტროენერგიის გამომუშავება საშუალო წყლიანობის წლის მიხედვით 184 მლნ.კვტ-საათია.

ხრამჰესი-I ხრამის კასკადის პირველი საფეხურია. მდ. ხრამი მტკვრის შენაკადია. სათავიდან 40-50კმ მანძილზე იგი მცირე ვარდნით წალკის ტაფობზე მიედინება დაბა წალკამდე, სადაც მას უერთდება მდ. აგრი, ამის შემდეგ ის ეშვება ღრმა ხეობაში და მარნეულის ვაკემდე, სოფ. არახლოსთან დიდვარდნა აქვს.

ხრამის ჰიდროსადგური სქემაში მეტად მოხერხებულადაა გამოყენებული წალკის ტაფობი ტევადი წყალსაცავის შესაქმნელად, ხოლო €, მდ.ხრამის დიდი ვარდნა ამ ტაფობის ქვემოთ-დერივაციის საშუალებით მაღალი დაწნევის მისაღებად.  წყალსაცავის ტევადობა თითქმის მდინარის წლიური ჩამონადენის ტოლია. იგი შეადგენს 312 მლნ.მ3-ს. ამასთანავე გათვალისწინებულია, რომ მდ. ფარავნის ხრამის წყალსაცავში გადმოგდების შემდეგ, წყალსაცავში ჩამდინარე წყლის მოცულობა გაიზრდება 500 მლნმ3-მდე.

მუშა ჰორიზონტის ნიშნული პროექტში ისეა დასმული, რომ წყალსაცავის დონის დაწევა შესაძლებლია 15 მ-მდე. მაქსიმალური სიღრმე 25 მ-ის ტოლია. გასათვალისწინებელია ასევე, რომ სავსე წყალსაცავში წყალჟონადობა იზრდება მის ტერიტორიაზე რთული გეოლოგიური პირობების გამო. ეს ხარვეზი დღემდე არაა აღმოფხვრილი.

ხრამის სათავე ნაგებობები წალკის ხეობის დასაწყისშია. მის შემადგენლობაში შედის ქვანაყარი კაშხალი უქმი წყალსაგდებით, სამშენებლო გვირაბი ფსკერული წყალსაგდებით და წყალმიმღები. კაშხლის სიმაღლე 33,2მ ზედა ფერდობის ქანობი 1:1,35, ქვედასი-1:1,4. ზედა ფერდობი წყობილია მშრალად, ბრტყელი ქვებით. წყობის სისქე იცვლება 3-5 მ-მდე. წყობის ზედაპირი მოსწორებულია 10 სმ სისქის ბეტონის შრით, რომელსაც ეყრდნობა ლითონის ფუძე რკინაბეტონის კოჭებითა და ფილებით. ეკრანი სპეციალური მარკის 8 მმ სისქის უჟანგავი ფურცლოვანი ფოლადისაა.

უქმი წყალსაგდები დაყოფილია 6 მალად მისი წყალგამტარობა 500მ3/წმ. მალების ზომები 6.5მ მალების ჩამკეტი ფარების ზომები 6.5×3.1მ. მათი მართვა ხორციელდება წყალსაგდების გასწვრივ, ხიდზე მოძრავი პორტალური ამწის მეშვეობით. ბურჯების ქვედა მხარეზე მოწყობილია 3,6მ სიგანის ხიდი ნაპირებს შორის მიმოსვლისათვის. წყალსაშვებიდან წყალი გაიყვანება 240 მ სიგრძის ღარ-არხის მეშვეობით.

კაშხლის აგების დროს მდ.ხრამის ხეობის შესასვლელი გადაღობილ იქნა ზღუდარით, ხოლო ხოლო მდინარის წყლის გასატარებლად მარჯვენა ნაპირზე  აიგო 228მ სიგრძის გვირაბი, რომელიც 5,5მ დიამეტრის წრიული კვეთისაა, საკეტებამდე, ხოლო საკეტების შემდგომ კვეთი იღებს ნალისებურ ფორმას 5,07×5,68მ. 

წყალმიმღები მოთავსებულია კაშხლის მარჯვენა მხარეს, მისი შესასვლელი შედგება ორი 5მ სიგანის გალერეისგან, რომლებიც გამიჯნულია ბურჯით. მისი ზღურბლი აწეულია 1,5 სიმაღლის მუდმივი რკინაბეტონის შანდორებით, რათა წყალმიმღებში არ მოხვდეს ფსკერული ნატანი. 

წყალმიმღების გარდამავალ უბანში, სადაც ის იყოფა ბურჯით, მოწყობილია მოსრიალე საკეტები, მათ წინ, კი განლაგებულია კალათისებრი გისოსები. მოსრიალე საკეტების შემდგომ დერივაციული მილის დასაწყისში მდებარეობს დროსელური საკეტების კამერა. მათ წინ გათვალისწინებულია სარემონტო ფარების ჩაწყობა. სარემონტო ფარის ჩაშვება ან ამოღება წარმოებს მას შემდეგ, რაც დროსელური ფარი დაიკეტება.

ხრამჰესის სადერივაციო მილსადენი შედგება სამი უბნისაგან: პირველი უბანი- სადაწნეო 1378მ სიგრძის დერივაციული გვირაბი წყალმიმღებიდან რკინაბეტონის სადაწნეო წყალსატარამდე, მეორე, წყალსატარი, რომლის სიგრძე 1318მ და წყალსატარიდან გამთანაბრებელ რეზერვუარამდე (,,საყვინთი”) 7552მ სიგრძის მესამე უბანი. 

დერივაციის წყალგამტარობა 36მ3/წმ. იმ უბანში, სადაც დერივაცია გადის კლდოვან ქანებში გვირაბის რკინაბეტონის მოსახვის სისქე 0.35მ-ია, ხოლო ტორკრეტის სისქე იცვლება 6-10 სმ-მდე დასაწყისიდან ბოლოსკენ. ამ უბანში მისი დიამეტრი 3.2მ-ია. თიხოვან უბნებში კი დერივაცია ოვალური კვეთის ფორმისაა, ჰორიზონტალური ღერძით. მისი რ/ბ-ის კედლის სისქე იცვლება 0,55-0,77მ-მდე რ/ბ-ის ზედაპირი დაფარულია 2-3 სმ სისქის ტორკრეტის ფენით.

დერივაციის ბოლოში მოთავსებულია 50მ სიმაღლის ორკამერიანი გამთანაბრებელი შახტი. იგი შედგება ზედა და ქვედა კამერებისგან და მათი შემაერთებელი დგარისგან. 202.5მ სიგრძის ზედა კამერა განხორციელებულია უდაწნეო შტოლნის სახით დგარის ორივე მხარეს. მისი ტევადობა 3060მ3. დგარის შიგნითა დიამეტრი 4,2 მ-ია. 

დგარი ზედა კამერიდან ქვედა კამერამდე მოპირკეთებულია რკინაბეტონის რგოლებით. ქვედა კამერა მოპირკეთებულია ლითონის სამოსით. მისი ტევადობა 700მ3-ს შეადგენს, ხოლო სიგრძე-93მ.ქვედა კამერა გაანგარიშებულია ჰიდროელექტროსადგურის დატვირთვის ნულიდან 50%-მდე უეცარ გაზრდაზე. მეორე კამერა შეერთებულია შტრეკთან, რომელიც, მისგან გამოყოფილია რკინის კარით და საჭიროა ექსპლუატაციის პერიოდში გვირაბის შესამოწმებლად.

ხრამჰესის სადაწნეო მილის საწყისი უბანი ვერტიკალურია და მუხლით გადადის ჰორიზონტალურ მდგომარეობაში, სადაც ის ანკერი ¹0-ის საყრდენშია ჩამაგრებული. ეს უბანი მოპირკეთებულია ბეტონით და შიგგარსი მოსახულია ლითონით, რომლის სისქე 12-დან 22მმ-მდეა. შემდეგ სადაწნეო 2,9მ დიამეტრისა და 334მ სიგრძის მილი გრძელდება 0,01 ქანობის გვირაბშია განთავსებული. მილის კედლის სისქე 21-25მმ-ია, იგი თავისუფლადაა განთავსებული 4,45მ სიმაღლისა და 4,6მ სიგანის ზოგ უბანში ბეტონის, ზოგან რკინაბეტონის გვირაბში. მილსადენი გვირაბში ეყრდნობა 15,2მ-ით დაშორებულ მოქანავე ტიპის საყრდენებს.

ჰორიზონტალური მილი გვირაბის ბოლოს იყოფა სამ შტოდ, თითოეულ მათგანზე თანმიმდევრულად მოწყობილია ორი: 1.75მ დიამეტრის დროსელური საკეტი. ერთი მათგანი ავტომატურია, ხოლო მეორე იმართება პულტიდან. აქვე განლაგებულია მართვის პულტი და ზეთსაწნეო დანადგარი. დროსელის საკეტების სათავსოს გვერდით დგას ბრემსბერგის ჯალამბრის შენობა.

დროსელის საკეტების უბნის ქვემოთ იწყება დახრილი სამტოტიანი მილსადენი. შვეულ სიბრტყეში ღერძის გარდატეხის ადგილებში მილსადენი ჩამაგრებულია დახურული ტიპის ანკერის საყრდენებში. მილსადენებს ¹5 საყრდენზე, გარდა ვერტიკალურისა, აქვთ აგრეთვე ჰორიზონტალური 6 გრადუსიანი მოხვევა. ანკერის საყრდენებს შორის მოწყობილია შუალედური საყრდენები. ყოველი ანკერის საყრდენის შემდეგ მილსადენები აღჭურვილია კომპენსატორებით.

მილსადენის ტრასის მარჯვენა მხარეზე მოწყობილია საავარიო ღარი. მისი დანიშნულებაა მილსადენს ააცილოს კომპენსატორებიდან გაჟონილი წყალი ან მილსადენის გახეთქვის შემთხვევაში, გენერატორულ სადგურს აარიდოს წყლის უშუალო დარტყმა.

მილსადენის ამ უბნის საერთო სიგრძე (¹3 და ¹8 საანკერო საყრდენებს შორის) შეადგენს 585 მეტრს. შიდა დიამეტრი იცვლება 1,75-დან (ზემოთ) 1,5 მეტრამდე (ქვემოთ). სადაწნეო მილსადენის კედლების სიქე იცვლება 16მმ-იდან 41მმ-მდე.

ბოლოს მილსადენი გადადის საკოლექტორო უბანში, სადაც, ბეტონის ფილაზე ჰორიზონტალურად განლაგებული სადაწნეო მილები სამანქანო შენობის გასწვრივ უხვევენ 90ო გრადუსით და ასე მიემართებიან ტურბინებამდე. ჰესის შენობა მილსადენების პარალელურადაა დადგმული. იგი სამი კორპუსისაგან შედგება: სამანქანო შენობა, ფარსაკეტები მინაშენი და გამანაწილებელ მოწყობილობათა მინაშენი, რომელშიც განლაგებულია მართვის მთავარი ფარი.

შენობის საერთო სიგრძე 54,3მ, ხოლო სიგანე მინაშენების გარეშე 14,85მ.

მთავარი აგეგატების ბლოკის ფარგლებში შენობა სამსართულია: პირველი სატურბინო დარბაზია, მეორე–შუალედური სართული და მესამე-საგენერატორო დარბაზი. სამანქანო დარბაზის სიმაღლე 17,85 მეტრია.

სამანქანო დარბაზში დადგმულია სამი მთავარი აგრეგატი. გენერატორები ვერტიკალური ღერძებით შეერთებული არიან ჩამჩიან ოთხსაქშენიან ტურბინებთან. ტურბინები მუშაობს 350-დან 420 მეტრამდე დაწნევაზე. საანგარიშო დაწნევა 370მ-ია.

ტურბინის საანგარიშო ხარჯი 12მ3/წმ-ია. ბრუნთა რიცხვი 375ბრ.წთ. სიმძლავრე-38მგვტ. ტურბინები აღჭურვილია სიჩქარისა და წნევის ავტომატური რეგულატორით. რეგულატორები შედგება ზეთსაწნეო დანადგარებისა და რეგულირების მოწყობილობებისგან. წყალმიმყვან მილსადენში ყოველ ტურბინასთან ფარსაკეტია მოწყობილი, 37,6 ათ. კვტ სიმძლავრის სამი სამფაზა სინქრონული გენერატორი ვერტიკალური ღერძითაა შეერთებული ჰიდროტურბინასთან. მთავარი აგრეგატების გარდა, სადგურის შენობაში საკუთარი საჭიროებისათვის დადგმულია ჩამჩიანი ტურბინა ჰორიზონტალური ღერძით, რომლის გენერატორის სიმძლავრე 650კვტ-ს უდრის; ბრუნთა რიცხვი 750ბრ.წთ. 

სამანქანო შენობის ფერდობის მხარეს სამონტაჟო მოედანია. მასზე ორი ორმოა: ერთი 2,2მ დიამეტრის გამოიყენება გენერატორის ღერძის დასაყენებლად, როტორის მონტაჟის დროს, ხოლო მეორე-ხიდური ამწის გამოსაცდელად საჭირო ტვირთისათვის (167ტ).

ხუთსართულიანი მინაშენის ზედა სართულში მოთავსებულია მართვის მთავარი ფარი, აგრეთვე საკუთარ საჭიროებათა და მუდმივი დენის ფარები. მეორე სართულზე განლაგებულია საკუთარი მოხმარების ელ. გამანაწილებელი მოწყობილობაა, პირველზე-10,5კვ გამანაწილებელი მოწყობილობა, მაღალი და დაბალი ძაბვის კოპრესორები,  სახაზო გამთიშველები, რეაქტორები და სხვა.

ყოველი მთავარი გენერატორი უერთდება ერთფაზიან ძალურ ტრანსფორმატორს და წარმოადგენს ბლოკს. ძალური ტრანსფორმატორის ერთი ჯგუფის სიმძლავრე უდრის 3*16000=48000კვა, ძაბვა-10,5/121კვ.. ტრანსფორმატორების გაცივება ხდება ჰაერით. 110 კვ სალტეებიდან ენერგია გადაეცემა საქართველოს ენერგოსისტემას. თბილისისაკენ მიმავალი ორი ხაზი გამომრთველებისა და გამთიშველების მეშვეობით ორწრედიანი საყრდენებით უერთდება სალტეებს.

ხრამის ჰიდროსადგურში განხორციელებულია სრული კომპლექსური ავტომატიზაცია და ტელემექანიზაცია თბილისის ცენტრალური სადიპეტჩერო პუნქტიდან. ავტომატიზაცია მოიცავს სამივე აგრეგატის ავტომატურ გაშვება_ გაჩერებას, სადგურის აქტიურ და რეაქტიულ სიმძლავრეთა მართვას ავტოოპერატორით.

ოპერატიული პერსონალი გადაყვანილია შინ მორიგეობაზე. აგრეგატების ძაბვის რეგულირება წარმოებს ავტომატურად, AშEA-ს ფირმის რეგულატორით.

ხრამი-I-ის ჰიდროსადგური ყველაზე მაღალდაწნევიანი იყო იმ დროისთვის სსრკ-ში და მსოფლიოში. ასევე პირველი იყო წლიური რეგულირების სადგურებს შორის საქართველოში.