双水内冷发电机采用水、水、空冷却方式，既发电机的定子、转子绕组采用水内冷，定子铁芯及端部结构采用空气冷却。定子绕组冷却水为每半个线圈一个水路，进水在定子的励端，出水在机端。定子连接线也是水内冷，每个水路进水和出水用聚四乙烯软管连接。转子绕组冷却水路为转子每槽有两排，每排线圈为一个水路，在导线槽的底部进水，槽的顶部出水，所有水路的进水和出水与绝缘引水管相连。总进出水管均采用防腐蚀的反磁不锈钢管。冷却水从励端进入转子，沿转子中心空轴流过，当冷却水经端部汇水箱和进水管后，流到转子绕组并从转子出水管及出水装置流出。冷却风有装在发电机转轴上的风扇提供，与空气冷却器一起组成一个封闭循环系统，冷风从两端的端盖进风口由安装在转轴的二端的轴向风扇打入，通过转子表面经定子铁芯采用二进二出的径向通风方式。
定子端盖为铝合金材料，以降低电机端部的附加损耗，端盖和转轴配合处设有气封结构，以防止外界的油物进入。在端盖顶部装有防爆气窗，端盖两侧装窥视空，机内有低压防震灯，可供观察定子。定子铁芯有优质冷轧扇形硅钢片叠装压紧构成，铁芯两端的硅钢片在内圆处设计成阶梯状，并在齿部中央位置开有狭长条缺口，以减少涡流产生的杂散损耗，铁芯依靠两端的反磁钢的压圈和反磁钢压指压紧，在压圈表面有几条小槽，槽内埋嵌有通水的冷却铜管，以加强此处的冷却。定子线圈有空芯、实芯铜线组合而成，空、实芯铜线根数为1：4，每个线圈内共有6组这样的铜线组成，空、实芯铜线在槽内进行360度换位，线圈对地主绝缘F级环氧粉云母带连续绝缘。线圈在槽内直线段和出槽口处均图半导体漆，对线圈表面进行防电晕处理。定子连接线采用形状为方内方的铜管，其冷却水路与发电机转子转轴有高机械性能和导磁性能好的合金钢锻造而成，对有中心孔的转轴内部填磁棒，以增加转子导磁面积，转轴本体外的励磁侧，轴中心空内装有转子进水连接管。转子线圈端部是高强度的反磁钢护环支撑，其采用悬挂式结构，一端热套在转子本体端部的结合面上，另一端热套在与转子轴柄悬空的中心环上。为保护转子绝缘引水管在电机运行时不受离心力作用而损坏，在绝缘引水管之间用绝缘垫块及其内外层使用绝缘铜配紧，外面再用小护环热套固定，小护环采用双拼式，分成两段。
转子绕组导线采用外方内方的空芯导线，每根铜线为一匝，每匝铜线经绝缘后，在槽内的宽度方向布置成两排，每排有数匝组成，转子绕组的电路为串联。
滑环采用耐磨合金钢锻造成型，滑环外圆表面有螺旋型槽，以消除碳刷与滑环表面间在高速运转时形成的空气薄膜层，以改善两者之间的接触。滑环上开有许多斜向通风孔，两滑环之间还装有1只离心式风扇，滑环的通风系统采用下出风方式。
为防止轴电流通过发电机转轴形成回路而损坏轴承挡及轴心，在发电机的励端轴承座，进水支座及同轴轴承低部均设计成双层对地绝缘。
在发电机两侧下端盖的盖板、出线板和出风口处布置有印刷板式检漏计，在发电机内部装有测量各部位温度的测温元件。