水轮发电机在运行中因机组故障等突然甩去负荷，发电机输出功率为零，此时如水轮机调速机构失灵或其他原因使导水机构不能关闭，则水轮机转速迅速升高。当输入的水流能量与转速升高时产生的机械摩擦损失能量相平衡时，转速达到某一稳定的最大值，这个转速称为水轮机的飞逸转速。

水轮机的飞逸转速值是通过模型试验确定的，对混流式及轴流定浆式水轮机，飞逸转速只与导叶开度和水头有关，

对轴流转浆式水轮机，飞逸转速除了与导叶开度和水头有关以外，还与浆叶开度有关，可用下式计算：

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式中水头考虑到最大飞逸转速，所以取最大水头值