水电站的电气系统一般可分为水轮发电机、发电机电压设备、主变压器、高压配电设备、辅助电力系统、接地系统等几部分，如下图实线框所示。
水力发电机和主电线就像电气系统的心脏和主动脉。水电发电机将水力涡轮机输出的旋转机械能转化为电能，这是水电站的电能输出的源。大型水力发生器的效率通常可达到约98％。目前，中国在中国运营中的水力发电机的最大容量是889MVA。电气主接线是以适当的方式连接水电发电机，发电机电压设备，主变压器，高压配电装置，电力系统等，以实现电能传输，提升，收集，分配和发送功能。
发电机电压设备将水电发电机产生的电能传输到主变压器。返回流程具有高电压和高电流的特性。本机的辅助电力系统和激励装置通常从这里连接到电源。目前，水电站中发电机的电压水平已投入到高达24kV。考虑到水电站的峰值参与等因素以及装置的频繁切换，通常在涡轮发电机的出口处安装发电机发生器断路器。大容量单元的发电机的电压环的连接导体通常是闭合阶段总线。
主变压器是发电机电压设备和高压配电装置的结。它使发电机电压提高到传输电压以减小传输电流，从而有效地降低电网的传输损耗和材料成本。通常，安装容量越大，传输距离越长，传输电压越高。目前，中国水电站的传输电压水平高达750kV。
高压配电装置是用来收集主变压器发出的电能，通过输出场送至电力系统。主要包括开式配电装置、气体绝缘金属封闭开关装置(GIS)和混合配电装置三种类型。由于水电站大多位于高山峡谷地区，高压配电装置的布置往往受到限制。因此，可靠性最高、布局最紧凑、成本较高的GIS已成为我国水电站高压配电装置的首选。水电站高压出线一般采用高压电力电缆或气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)。
电厂电力系统从机组、电网等获得电力，并根据电力设施的需要向电厂机组运行、照明、公用设备、坝区电力设备等负荷(点)提供电力。接地系统用于保证水电站电气系统的正常运行和人员、设备的安全。目前，水电站的接地系统充分利用水库水、水下钢结构和自然接地体来降低接地电阻。辅助电力系统和接地系统是水电站安全、可靠和经济运行的重要保证。它们的设备和线路广泛分布在水电站的各个部位。
