电力系统在正常运行过程中，电气设备的绝缘材料通常都设计在额定电压下工作。然而，由于雷击、操作不当、系统故障或参数配置不正确等事件，电力系统中某些部分的电压会急剧升高，超出正常运行值，这种情况被称为过电压。过电压的出现会对电力系统的安全运行构成威胁，可能导致电气设备绝缘损坏甚至烧毁。过电压大致可以分为大气过电压和内部过电压两大类。
大气过电压主要由于雷电活动产生，分为直击雷过电压、感应雷击过电压和侵入雷电波过电压。直击雷过电压是雷电直接击中电力系统设备造成的；感应雷击过电压是由于雷云放电产生的强大电磁场在电力系统中感应出的电压；侵入雷电波过电压是指雷电流经过系统接地网流入地下的过程中，在接地电阻或接地线中产生的过电压波进入系统。
大气过电压的特点是持续时间短暂，冲击性强，主要与雷电活动的强度有关，而与设备的电压等级无关。对于220KV以下的电力系统，其绝缘水平主要是根据防止大气过电压的要求来确定的。为了防止大气过电压，通常会在变电站安装避雷针、避雷线等防雷设备，并配置相应的接地装置。防雷装置的作用包括引雷、泄流、限幅和均压。
内部过电压则是因为电力系统内部操作不当、接地或断线事故等因素，导致系统状态发生突然变化，从而产生对系统有威胁的过电压。内部过电压可以分为操作过电压和暂态过电压，其中暂态过电压又包括谐振过电压和工频过电压。
操作过电压主要发生在系统操作或故障时，具有随机性，其特点是幅值高、高频振荡、衰减快。操作过电压的产生原因复杂，包括切除空载线路时电弧重燃和线路上的残余电压、空载线路合闸时的高频振荡过程、单相金属接地引起的正常相电压升高以及切除空载变压器时的过电压。限制操作过电压的措施包括选用灭弧能力强的高压断路器、提高断路器动作的同期性、断路器断口加装并联电阻、采用性能较好的避雷器以及电网中性点接地运行等。
谐振过电压是由电力网中的电容元件和电感元件参数不利组合导致的，其特点为过电压倍数高、持续时间长。谐振过电压的产生原因有线性谐振、铁磁谐振和参数谐振。限制谐振过电压的措施包括提高断路器动作的同期性、在并联高压电抗器中性点加装小电抗、破坏发电机产生自励磁的条件等。
工频过电压产生的原因包括长线路电容效应、电网运行方式的突然改变、不对称短路以及突然甩负荷。限制工频过电压的措施则包括并联高压电抗器补偿空载线路的电容效应、静止无功补偿器补偿空载线路电容效应、变压器中性点直接接地降低不对称故障引起的工频电压升高、发电机配置性能良好的励磁调节器或调压装置以及配置反应灵敏的调速系统等。
了解过电压产生的原因，并采取相应的限制措施，对于电力系统的稳定运行和检修人员的安全至关重要。在超高压系统中，内部过电压是反映绝缘水平的主要因素之一，因此采取有效的限制过电压措施尤为关键。
