在设计特高压变电站的雷电侵入波防护方案时，应综合考虑站内设备的实际绝缘水平和所采用的过电压防护措施，在安全可靠的基础上，还应尽量满足经济性的要求。现以日本特高压交流系统中的典型变电站为例，对其雷电侵入波防护方案的选择方法进行说明。
日本曾采用EMTP对东京电力公司一种典型结构的特高压变电站的雷电侵入波防护方案进行分析，变电站主接线见图8-31。被研究变电站为GIS结构，电气主接线方式采用双母线分段，共计六回特高压输电线路、四组变压器。
图8-31 日本1000kV特高压GIS变电站主接线图
由前述已知，为限制特高压线路的操作过电压，变电站进（出）线断路器的线路侧CVT处、变压器回路处均需安装一组MOA。而为限制雷电侵入波过电压，母线处以及进线高抗处是否安装MOA、所需MOA数量以及各MOA至被保护设备的距离则需通过数字仿真计算来确定。
在实际工程中，每条母线可能的避雷器安装方案包括不安装、安装一组、两端各安装一组三种情况，即0、1、2组；并联电抗可能的避雷器安装方案包括两种情况，即0、1组。日本在几种运行接线条件下，对以上6种（3×2）避雷器布置方案下的站内设备雷电冲击耐压和成本分别进行了对比计算，研究结果见表8-12。
由表8-12可知，在选取极为严格的雷电侵入波的条件下，方案F最为经济可取。此时，变压器和GIS的雷电冲击耐压分别取为1950kV和2250kV，相应的避雷器布置方案为：各变压器回路上均安装一组避雷器；每段母线两端各安装一组避雷器（即每段母线两组）；每条线路入口处、并联电抗器处各安装一组避雷器（即每条出线两组）。
由表8-12可知，对于特高压变电站，在站内空间允许的情况下，可以考虑适当增加保护避雷器的数量，这样整体从经济上来讲反而是合算的，因为它有效地控制了站内各处的过电压，使各种主要电气设备均得到充分有效的保护。日本特高压变电站防雷保护方案的这种设计方法和思路值得中国同行借鉴。中国可以参考日本的处理方法，变电站防雷应同时顾及安全性和经济性两个方面，综合平衡站内设备绝缘水平选取和限制过电压措施（主要是MOA数量）应用，以合理确定特高压变电站的绝缘配合方案。
表8-12 日本特高压变电站MOA布置方案、设备绝缘水平与成本的关系
8.2.3.2 中国特高压变电站的雷电侵入波防护研究
下面以特高压同塔双回输电工程中的1000kV淮南GIS变电站为例，计算在不同运行方式下站内设备上的雷电过电压最大值，使用惯用法评估其耐雷可靠性。
淮南1000kV变电站（初期设计方案）电气主接线见图8-32。根据进线段的具体情况，在地面倾角为0°时，使用EGM计算进线段
1塔附近导线的最大可绕击电流为21kA。
图8-32 淮南1000kV变电站电气主接线图
特高压线路的绝缘水平很高，反击耐雷水平不小于250kA，传入变电站的主要是感应过电压，其幅值较低，不再考虑。在此主要计算不同运行方式和不同避雷器布置方案下的绕击雷电侵入波过电压，计算结果见表8-13和表8-14。表中，T、REA、CVT、OGS、BG分别代表变压器、高压电抗器、电容式电压互感器、敞开式接地开关和套管。(www.xing528.com)
由表8-13可知，在最大绕击电流为21kA的前提下，对于单线单变运行方式，即使采用方案一（即只在REA和T处各安装一组MOA）也能满足站内设备的绝缘要求。另外，对于GIS，各段母线若分别加一组MOA，可明显降低其过电压水平，推荐加装。
表8-13 淮南变电站在单线单变双母运行方式下的雷电侵入波过电压
注：方案一为在T、REA附近各安装一组MOA；方案二为在T、REA、CVT附近各安装一组MOA；方案三为在T、REA、CVT和每组母线附近各安装一组MOA。另外，过电压“允许值”已考虑15%的安全裕度。
由表8-14可知，在最大绕击电流为21kA的前提下，对于单线运行方式，方案一对应的雷电侵入波过电压水平明显偏高；方案二（进线处只安装一组MOA）可使得MOA的通流电流略偏大；方案三对应的站内设备过电压水平和MOA通流电流均达标。
表8-14 淮南变电站在单线运行方式下的雷电侵入波过电压
注：方案一为不安装MOA；方案二为在REA附近安装一组MOA；方案三为在REA和CVT附近各安装一组MOA。
对于1000kV淮南变电站，综合考虑限制操作过电压要求，推荐以下的MOA布置方案：
（1）进线端安装两组MOA，其中一组靠近REA，另一组宜装于CVT和GIS套管之间，并尽量靠近GIS；
（2）各变压器旁分别安装一组MOA；
（3）各母线侧分别安装一组MOA。
关于特高压变电站的避雷器布置方案，为限制操作过电压，变电站各进线端和各变压器旁一般分别需安装一组避雷器；为防止单线方式下的断路器断口间的绝缘击穿事故，一般在靠近GIS的各进线端分别增加一组避雷器；另由以上分析可知，为降低GIS上的雷电侵入波过电压水平，推荐再在各段母线上分别安装一组避雷器。综合考虑，本书推荐特高压变电站MOA典型布置方式如下（该方案在实际应用时也应通过数值计算加以校核）：
（1）各回线路的入口处安装两组MOA，其中一组靠近高抗，另一组宜装于CVT和GIS套管之间，并尽量靠近GIS；
（2）各变压器旁分别安装一组MOA；
（3）各段母线分别安装一组MOA。
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