水轮发电机组开机后，经过断路器连接到电网上，进入发电运行状态，将电能输到电力系统中去的过程。

同步

发电机和电网均为交流电，因此不能像直流电路一样，把直流电源出口的开关一合闸就联到直流电路上（开关两侧的电压必须相等、正负极必须相同）。交流电网的并网运行过程必须分两步：第一步，同步（也称同期）；第二步，合闸。交流电是一个正弦波，设电网的交流电压在t时刻为U_tn，则

式中，U_mn为电网交流电压的最大值（或幅值）；t为时间；Ψ_n为当t=0时的相角，称为初相角；ω_n为电网交流电的圆频率，rad/s。

设水轮发电机的交流电压在t时刻为U_tf，则

式中，U_mf为发电机交流电压的最大值；Ψ_f为发电机交流电压的初相角；ω_f为发电机交流电的圆频率，rad/s。

同步，要求电网交流电压正弦波和发电机交流电压正弦波相重合。如果在两者不相重合的情况下合闸，则电网对发电机会发生冲击（一般电网容量大于发电机容量），特别是当合闸时，如果电压正好相反，发电机就会受到2倍电压的冲击，发电机线圈绝缘会受到很大损伤，影响发电机的安全运行。因此，在同期回路中合闸加入非同期闭锁继电器接点。水轮发电机组并网运行必须满足3个要素：相位、频率、电压，即只有当发电机与电力系统以相同的角速度旋转（ω_f=ω_n），彼此间的相角差不超过允许的极限值（Ψ_f≈Ψ_n），归算电压接近相等时（U_mf=U_mn），水轮发电机组才能投入电力系统并网运行。

同步并网方式

有手动、自动和半自动3种方式。

（1）手动准同期。发电机投入系统的所有并网操作，包括调节机组转速、发电机电压及断路器合闸等，均由运行人员手动操作。

（2）半自动同期并网。即机组调速、调压由运行人员手动完成；而扑捉同步合闸操作则由自动装置完成。

（3）自动同期并网。所有操作均由自动装置完成。自动同期并网又分为自动准同期和自动自同期2种方式。①自动准同期方式，是发电机在并列前已励磁，然后在一定条件下，即发电机电压、角速度、相位分别与投入系统的电压、角速度、相位相同（或接近相同）时，将发电机断路器合闸，合闸瞬间发电机定子电流接近于零。②自同期的方式，是在发电机转速提升到接近系统同期转速时，将未加励磁的发电机投入系统，然后给发电机加上励磁，在原动机转矩、同步转矩等作用下，将发电机拉入同期。

同步并网操作

合闸前，首先必须完成同步过程，也就是把发电机的电压、频率和相角调整到与该时刻电网的电压、频率和相角完全一致。调整的方法：①发电机电压用励磁调节器来调节，频率用水轮机调速器来调节。②两者调好后，再调整相角，要求在合闸的瞬间，相角差等于零。相角调整的方法：早期都是运转员看同步表，其指针表示相角差的大小。考虑到发出合闸脉冲到断路器合闸有一个延迟时间，运转员必须凭经验提前发出合闸脉冲，待合闸声响时，同步表上的相角差指针正好指到零，并网成功。以后逐渐使用自动准同期装置，不再进行人工并网。现在已普遍使用微机同期装置。