500kVGIS变电站是电力系统的枢纽，一旦发生雷害事故，将造成大面积停电；并且站内变压器等主要电气设备的内绝缘大多没有恢复能力，万一雷害损坏，修复起来十分困难，势必造成严重的后果。因此对500kVGIS变电站进行雷电过电压保护的研究是十分有必要的。 本论文以星城500kVGIS变电站作为研究对象，通过ATP-draw仿真软件对其进行精确的仿真计算，提出相应的雷电过电压保护措施。本文研究的主要内容如下： 第一部分建立仿真模型，包括雷电模型、杆塔模型、避雷器模型、站内电气设备模型及绝缘子串的闪络模型等。其中重点对绝缘子的闪络特性，并以TACS子程序模拟了绝缘子串闪络的过程。 第二部分给出了相应电气设备的仿真参数，应用ATP电磁暂态数字仿真软件对其进行仿真计算。并通过改变雷击点的位置和变电站运行方式，对站内设备的雷电过电压进行计算和分析，找出对变电站危害最为严重的情况。 第三部分提出变电站防雷保护的特点，介绍了避雷器与设备保护距离的计算原理，并根据该变电站具体情况设计了4种不同的避雷器配置方案，通过仿真计算找出适合该站的最佳方案。 第四部分引入了混沌学理论，并结合MATLAB软件实现了对过电压波形的处理，计算出其分形维数、K熵值，并绘制出散布分布图。与前面所计算的设备保护裕度相结合，找出其间的关系，为方案的选择提供了新的验证方法。