一级水电站第一台机组投运发电后，青天河水库工程指挥部在“养鸡下蛋建电站，不要投资自己干”的指导思想下,1975年4月中旬，利用一级水电站电费收入，筹积资金，开工兴建二级水电站。
二级水电站位于一级水电站以南775米处，引水渠首与一级电站尾水隧洞相接。整个引水渠按挖方布墅，为了预防洪水冲毁、淤积，引水渠首至190米处进行了洞挖处理，引水渠190米至775米(二级电站站址)处为一明流洞，压力前池与泄水建筑分开布置，节制闸、泄水闸溢流堰一体布置在引水渠625米处，压力前池采取窑洞方式，东侧采用了窑洞贮水槽结构。压力水管采用方形断面，分别与压力前池连接。
二级水电站厂房全部采用钢筋混凝土进行现场浇筑，1976年底完成土建工程，1976年12月30日至1977年2月12日，完成3台发电机组安装和6.3千伏输变电线路架设;1977年3月3日8时，投运发电。
二级电站发电机组投运一年后，发现机组存在有较多问题，严重影响着电站安全运行。1978年，在青天河水库党总支的领导下，组成工人、技术人员、干部三结合小组，群策群力，反复革新改造，使发电机组存在的问题得到了处理。
1、对ZD661一LH一100型水轮机改造；
2、发电机上机架推力头甩油改造。
