变电站遭受的雷击是下行雷，主要是雷电直击在变电站的电气设备上，或架空线路和感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站，是防雷的关健。
1、变电站装设避雷针、装设避雷针是变电站防直击雷的常用措施，避雷针是防护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接收器，其作用是把雷电吸引到避雷针上并安全地将雷电流引入大地中，从而起到保护设备效果。变电站装设避雷针时应使所有设备都处于避雷针保护范围之内，此外，还应采取措施，防止雷击避雷针时的反击事故。对于35KV变电站，保护室外设备及架构安全，必须装有独立的避雷针。独立避雷针及其接地装置与被保护建筑物及电缆等金属物之间的距离不应小于五米，主接地网与独立避雷针的地下距离不能小于三米，独立避雷针的独立接地装置的引下线接地电阻不可大于10欧姆并需满足不发生反击事故的要求；对于110KV以上的变电站装设
避雷针是直击雷防护的主要措施。
由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，可将避雷针直接装设在配电装置的架构上，同时避雷针与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度应大于十五米。因此雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。
2、变电站的进线防护
要限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电波的陂度就必须对变电站进线实施保护。当线路上出现过电压时，将有行波导线向变电站运动，起幅值为线路绝缘的50%冲击闪络电压，线路的冲击耐压比变电站设备的冲击耐压要高很多。因此，在接近变电站的进线上加装避雷线是防雷的主要措施。如不架设避雷线，当遭受雷击时，势必会对线路造成破坏。
3、变电站对侵入波的防护
变电站对侵入波的防护的主要措施是在其进线上装设阀型避雷器。阀型避雷器的基本元件为火花间隙和非线性电阻。目前，SFZ系列阀型避雷器，主要有用来保护中等及大容量变电站的电气设备。FS系列阀型避雷器，主要用来保护小容量的配电装置。
4、变压器的防护
变压器的基本保护措施是在接近变压器处安装避雷器，这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。装设避雷器时，要尽量接近变压器，并尽量减少连线的长度，以便减少雷电电流在连接线上的压降。同时，避雷器的连线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起，这样就有效减少了雷电对变压器破坏的机会。变电站的每组主母线和分段母线上都应装设阀式避雷器，用来保护变压器和电气设备。各组避雷器应用最短的连线接到变电装置的总接地网上。避雷器的安装应尽可能处于保护设备的中间位置。
5、变电站的防雷接地
变电站防雷保护满足要求以后，还要根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网，然后避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷的要求，或者在济南防雷装置下敷设单独的接地体。
6、变电站防雷感应/电涌防护
随着电力技术的发展，变电站均有完善的直击雷防护系统，户外设备直接遭受雷击损坏的可能很小，但雷击防护系统时所产生的雷击放电及电磁脉冲，以及雷电过电压通过金属管道电缆对变电站控制等各种弱电设备产生严重的电磁干扰，这就可能影响到变电设备的正常运行。采取防雷感应/电涌防护保护的措施主要有：多分支接地引线，减少引线雷电流；改善汇流系统的结构，减少引下线对弱电设备的感应；除了在电源入口装设处压敏电阻/电涌保护器等限制过压装置外，还可在信号线接入处使用光耦元件；所有进出控制室的电缆采用屏蔽电缆，屏蔽层共用一个接地极；在控制室和通信室铺设等电位，所有电气设备的外壳均与等电位汇流牌连接