內部過電壓是由于斷路器操作、線路或設備發生故障或其他原因，使電力系統工作狀況和系統參數發生變化，引起電網內部電磁能量的轉化或傳遞所造成的電壓升高。

內部過電壓包括工頻過電壓、操作過電壓和諧振過電壓。

1．工頻過電壓

常見的幾種工頻電壓升高包括：空載長線路電容效應引起的工頻電壓升高、接地故障引起的工頻電壓升高和發電機甩負荷引起的工頻電壓升高。

工頻電壓升高一般不會對電力系統的絕緣直接造成危害，但是它在絕緣裕度較小的超高壓輸電系統中仍受到重視。這是因為：

（1）由于工頻電壓升高大都在空載或輕載條件下發生，與多種操作過電壓的發生條件相同或相似，所以它們有可能同時出現、相互疊加，所以在設計高壓電網的絕緣時，應計及它們的聯合作用。

（2）工頻電壓升高是決定某些過電壓保護裝置工作條件的重要依據，例如避雷器的滅弧電壓就是按照電網單相接地時健全相上的工頻電壓升高來選定的，所以它直接影響到避雷器的保護特性和電力設備的絕緣水平。

2．操作過電壓

斷路器對線路或其他電氣沒備進行各種正常或故障開閉過程時，產生的電壓振蕩以及間歇性電弧短路、系統解列、中性點不接地系統的弧光接地等。典型的操作過電壓包括：切除容性負荷引起的過電壓、切除空載變壓器引起的過電壓、中性點不接地系統的電弧接地過電壓等。

3．諧振過電壓

諧振過電壓產生的原因是：系統中某一電感和電容元件參數的適當配合，形成產生諧振的振蕩回路，在一定條件下，引起網絡的線性或非線性的諧振暫態現象。這種過電壓幅值較高，持續時間較長。諧振過電壓按照原理分為線性諧振、鐵磁諧振、參數諧振。

諧振回路由不帶鐵芯的電感元件（如輸電線路的電感、變壓器的漏感）或勵磁特性接近線性的帶鐵芯的電感元件（如消弧線圈，其鐵芯中有氣隙）和系統中的電容元件所組成，在正弦電源作用下，當系統自振頻率與電源頻率相等或接近時，可能產生線性諧振。

諧振回路由帶鐵芯的電感元件（如空載變壓器、電壓互感器）和系統中的電容元件組成。受鐵芯飽和的影響，鐵芯電感元件的電感參數是非線性的，這種含有非線性電感元件的回路，在滿足一定諧振條件時，會產生鐵磁諧振。

諧振回路由電感參數作周期性變化的電感元件（如凸極發電機的同步電抗在Xd-Xq間周期變化）和系統電容元件（如空載線路）組成時。當參數配合恰當時，通過電感的周期性變化，不斷向諧振系統輸送能量，將會造成參數諧振。

內部過電壓的能量來源于電網本身，是在電網額定電壓基礎上產生的，所以其幅值與電網額定工頻電壓基本上成正比。一般把內部過電壓幅值與電壓運行最高相電壓幅值之比，定義為內部過電壓倍數，以K表示。過電壓倍數K的大小與電網的結構、系統容量、參數、中性點運行方式、斷路器的性能、母線上出線回數以及電網的運行方式、操作方式等因素有關。

內部過電壓持續時間相對運行電壓來說要短得多，但是如果幅值太高，會造成電氣設備的損壞，影響系統的安全穩定。

內部過電壓具有統計規律，研究各種內部過電壓出現的概率及幅值的分布對于確定電力系統的絕緣水平有重要的意義。表4-1是內部過電壓的過電壓倍數和持續時間的統計特征。