电站由水轮机与发电机组成的水轮发电机组与电动机与水泵机组成的水泵机组组成，共有4台机，输水系统与输、变电系统共有。由于发电与抽水机组分开，两机组都可设计与运行在最佳工作状态，效率高，但系统复杂，占地大，投资大，现很少采用。
水泵、水轮机共用一台电动发电机，水泵、水轮机、电动发电机三者同轴运转。通常水轮机与水泵旋转方向相同，这样在抽水工况与发电工况间切换迅速快捷，由于水轮机与水泵各按最佳状态设计，所以效率也很高。一些超高水头的抽水蓄能机组常采用这样的形式，因为冲击式水轮机仍是超高水头的首选，多级高压水泵技术也很成熟，见图3。
空化会极度影响水泵的抽水性能，为避免空化，机组一定得安装在下水库水平线以下较深的地方，水轮机转轮室会充满水，由于冲击式水轮机的水轮浸没在水中会受到很大的阻力，必须注入压缩空气把转轮室的水压到转轮以下。
在水轮机与水泵通往水水库的管道都装有阀门(球阀)，在水轮机转轴与水泵转轴间有离合器。机组在发电运行工况时，关闭水泵的阀门防止水流出，离合器分离使水泵不跟随水轮机旋转，避免能量损失，打开水轮机阀门，水轮机带动电动发电机发电;机组在抽水运行工况时，关闭水轮机阀门，离合器接合，打开水泵阀门，电动发电机带动水泵旋转抽水，虽然水轮机转轮跟着旋转，但在空气中旋转阻力很小。
三机串连式机组使机轴太长，厂房高度加大，进出水需两套设备，投资大，这是它的缺点。
在三机串连式机组的电动发电机与水轮机之间也安装离合器，可以在抽水时水轮机不跟着旋转，水轮室内也不用充气，效率更加高，但必须把电机安装在中间，图4是有两个离合器的三机串连式机组，这是一个卧式机组。这种机组作为立式安装会有更多困难，把电机放在中层，不但安装非常麻烦，混凝土结构也很复杂，投资更大。
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