水轮发电机和电气主接线如同电气系统的心脏和主动脉。水轮发电机将水轮机输出的旋转机械能经转变为电能，是水电站输出电能的源头。大型水轮发电机效率一般可达98%左右。目前我国已投运的水轮发电机容量最大为889MVA。电气主接线则是采用适当方式将水轮发电机、发电机电压设备、主变压器、高压配电装置、电力系统等连接在一起，以实现电能的传输、升压、汇集、分配以及送出等功能。
发电机电压设备将水轮发电机产生的电能传输至主变压器，该回流具有电压高、电流大等特点，厂用电系统、机组励磁装置等一般也从此处引接电源。目前已投运水电站的发电机电压等级最高达24kV。考虑水电站多参与调峰、机组投切频繁等因素，水轮发电机出口常装设发电机专用断路器。大容量机组发电机电压回路的连接导体通常采用离相封闭母线。
主变压器是发电机电压设备和高压配电装置的结合点，将发电机电压升高至输电电压以降低输电电流，从而有效降低电网输电损耗和材料成本。一般情况下，装机容量越大、输送距离越远，则输电电压越高。目前我国水电站的输电电压等级最高达750kV。
高压配电装置用以汇集主变压器送来的电能并经出线场送出至电力系统，主要包括敞开式配电装置、气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）和混合式配电装置三种类型。由于水电站大多处于高山峡谷地区，高压配电装置布置场地常受制约，因此可靠性最高、布置最紧凑但造价相对最高的GIS已成为目前我国水电站高压配电装置的首选，其最高电压等级已达800kV。水电站高压引出线通常采用高压电力电缆或气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)。
厂用电系统从机组、电网等处取得电源，并根据用电设施需求为电站机组运行、照明、公用设备、坝区用电设备等负荷（点）提供电能。接地系统用以确保水电站电气系统正常运行以及人身、设备安全，目前水电站接地系统充分利用库水、水下钢结构以及自然接地体等降低接地电阻。厂用电系统、接地系统是水电站安全、可靠、经济运行的重要保障，其设备和接线广泛分布于水电站各部位。
