变电站是输电网与配电系统之间的连接点，在这里，大部分输配电系统的结构发生了根本的变化。如上所述，变电站层之上的输电系统和高压配电系统通常形成一个网状结构，任何两个节点之间都有一条以上的电力潮流通道。然而，在变电站至用户层之间建立网络结构成本太高，不宜采用。因此，大部分配电系统在这一层级采用了辐射状结构，即只有一条通道与系统其他层级相连。

一般情况下，一座变电站的占地面积为一英亩或以上，在其上配置所有必要的变电站设备，如高压架构、低压架构、母线、输电层和配电层断路器、测量设备及用于放置继电保护装置、计量设备和控制设备的控制室等。其中，最重要的设备当属变压器，它决定了变电站的容量，其任务是将电能从输电层的电压等级降低到配电层的电压等级。

变电站变压器的额定容量从不足10MVA到高达150 MVA不等。它们通常装配有分接头自动调节装置和控制设备，用来调节变压器的变比。这样，即使输电侧出现较大的电压波动，变压器也可保持配电电压在很小的波动范围之内。例如，输电侧的电压波动高达5%，而变压器低压侧的配电电压波动可能只有±0.5%。

一座变电站中常常安装有多台变压器。安装两台变压器情况最为普遍，安装四台变压器的情况也比较常见，偶尔还有安装六台或六台以上的变压器的情况。在变电站中安装多台变压器可提高运行可靠性，在紧急情况下，变压器可短时过负荷运行（例如，以140%的负载率运行4小时）。因此，输配电系统有能力在事故和短时维护期间承载故障部分的负荷。

变电站安装的变压器从一台到六台不等，因此，不同变电站在规模和容量上可能差别很大。一些为人口稀少的农村地区供电的小型变电站，可能仅安装一台容量为5 MVA的变压器。而那些为人口稠密的大城市供电的大型变电站，可能装配有六台变压器，其总容量可能超过400 MVA。

输配电规划人员常常会提到“变压器单元”这个概念，它包括了变压器及其所有必要的配套设备。在一座安装了四台变压器的变电站里，一个变压器单元的设备数量占变电站所有设备的四分之一。在输配电系统规划中，可以利用这一概念更好地估算和考虑设备费用。变压器是比较昂贵的（大约在50,000～1,000,000美元）；母线、控制设备、断路器及其他用以支持变压器运行的设备的费用可能是变压器费用的两至三倍。由于这些配套设备直接与变压器的容量和电压有关，而且，这些辅助设备是为变压器配套安装的。因此，通常将这些辅助设备和变压器作为一个设计单元考虑，每增加一台变压器，就会相应地增加配套的辅助设备。

除电气设备外，变电站包括其他许多设施和投资费用，如征地和场地准备等。场地准备不是一件小事，它包括场地挖填、敷设接地网（在变电站敷设地下金属线，用于防止事故情况下故障电流的涌入）、地基处理及铺设控制管道等，另外，还必须修建输电线路终端塔，以及配电系统的馈线出线。