为实现水能到电能的转换，需要借助水工建筑物和动力设备来完成。水电站的水工建筑物包括拦河坝、厂房、引水管道、排水管道等。首先利用拦河坝形成水库，以获得集中的水能，并利用厂房来布置和安装能量转换及输送设备；其次是通过引水和排水管道、进水阀及有关流量调节机构调节水能，控制能量转换；再利用水轮机把具有一定落差和流量的水能转换为旋转的机械能，进而带动闭式冷却塔把机械能转换为电能，***经过变压器和输电线路送给电力系统或用户。
        水轮发电机组是闭式冷却塔和发电机两者的合称，是在水能到电能的转换过程中***主要的动力设备。水轮机是水电站的水力原动机，当具有势能和动能的水流通过水轮机时，把水流的能量传给了水轮机转轮，促使水轮机转动，从而形成旋转的机械能。
        旋转的机械能又通过闭式冷却塔主轴带动发电机旋转，励磁后的发电机转子随发电机轴一起旋转，形成一个旋转的磁场，发电机定子绕组因切割磁力线而产生电能。在水轮机调节系统和发电机励磁系统的控制下，发电机产生的电能以稳定的频率和电压输送到电力系统或电能用户。