供配電系統(tǒng)過電壓分為大氣過電壓和內(nèi)過電壓兩大類。
1、大氣過電壓
大氣過電壓又稱雷電過電壓，它是由于供配電系統(tǒng)的設(shè)備或建筑物遭受來自大氣中的雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過電壓，因其能量來自系統(tǒng)外部，故又稱為外部過電壓，大氣過電壓還被稱為沖擊過電壓。當雷云主放電時，由于放電電流為波頭很陡、波幅值很高、衰減很快的沖擊波，因而作用在物體上形成的沖擊過電壓對建筑物、人身和設(shè)備絕緣都有很大的危害性。由大氣中的雷云對地面放電而引起的大氣過電壓又分直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓兩種最基本形式。
1.1 直擊雷過電壓
直擊雷過電壓是指雷直接擊中地線或繞擊到導線上，雷電流在接地電阻上或?qū)Ь€的阻抗上的電壓降叫直擊雷過電壓。直擊雷電過電壓的持續(xù)時間約為幾十微秒，具有脈沖的特性，故常稱為雷電沖擊波。直擊雷過電壓是雷閃直接擊中電氣設(shè)備的導電部分時所出現(xiàn)的過電壓。雷閃擊中帶電的導體，如架空輸電線路導線，稱為直接雷擊。雷閃擊中正常情況下處于接地狀態(tài)的導體，如輸電線路鐵塔，使其電位升高以后又對帶電的導體放電稱之為反擊。直擊雷過電壓幅值可達上百萬伏，會破壞電工設(shè)施絕緣，引起短路接地故障。
圖1 直擊雷的放電示意圖
直擊雷過電壓的過程為雷云→雷電先導→迎雷先導→主放電階段→余輝放電。主放電電流很大，高達幾百千安，但持續(xù)時間極短，一般只有50～100μs。余輝放電階段電流較小，約幾百安，持續(xù)時間約為0.03～0.15s。
1.2 感應(yīng)雷過電壓
感應(yīng)雷過電壓是雷擊在線路附近的物體或大地上，劇烈的電磁場變化對線路產(chǎn)生靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)而形成的過電壓，最高可達500～600kv。感應(yīng)雷過電壓是雷閃擊中電氣設(shè)備附近地面，在放電過程中由于空間電磁場的急劇變化而使未直接遭受雷擊的電氣設(shè)備上感應(yīng)出的過電壓，這里的電氣設(shè)備包括二次設(shè)備、通信設(shè)備等。因此，架空輸電線路需架設(shè)避雷線和接地裝置等進行防護。通常用線路耐雷水平和雷擊跳閘率表示輸電線路的防雷能力。
2、內(nèi)部過電壓
內(nèi)部過電壓是由于操作、事故或其他原因引起系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生突然變化，而出現(xiàn)從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N穩(wěn)定狀態(tài)的過渡過程，在這個過程中所產(chǎn)生的可能對系統(tǒng)有危險的過電壓。這些過電壓是由系統(tǒng)內(nèi)電磁能的振蕩和積聚引起的，所以叫內(nèi)部過電壓，又分為暫態(tài)過電壓、操作過電壓和諧振過電壓等。
2.1 暫態(tài)過電壓
暫態(tài)過電壓是由于斷路器操作或發(fā)生短路故障，使供配電系統(tǒng)經(jīng)歷過渡過程以后重新達到某種暫時穩(wěn)定的情況下所出現(xiàn)的過電壓，又稱工頻電壓升高。暫態(tài)過電壓常見的有空載長線電容效應(yīng)、不對稱短路接地和甩負荷過電壓等三種具體形式。空載長線電容效應(yīng)，又稱費蘭梯效應(yīng)，在工頻電源作用下，由于遠距離空載線路電容效應(yīng)的積累，使沿線電壓分布不等，末端電壓最高;不對稱短路接地，三相輸電線路l1相短路接地故障時，l2、l3相上的電壓會升高;甩負荷過電壓，輸電線路因發(fā)生故障而被迫突然甩掉負荷時，由于電源電動勢尚未及時自動調(diào)節(jié)而引起的過電壓。
2.2 操作過電壓和諧振過電壓
操作過電壓是由于進行斷路器操作或發(fā)生突然短路而引起的衰減較快、持續(xù)時間較短的過電壓，常見的有空載線路合閘和重合閘過電壓、切除空載線路過電壓、切斷空載變壓器過電壓和弧光接地過電壓等四種具體形式。諧振過電壓是供配電系統(tǒng)中電感、電容等儲能元件在某些接線方式下與電源頻率發(fā)生諧振所造成的過電壓。諧振過電壓一般按起因分為線性諧振過電壓、鐵磁諧振過電壓和參數(shù)諧振過電壓等三種具體形式。線性諧振過電壓，指諧振回路中如輸電線路的電感、變壓器的漏感等由不帶鐵芯的電感元件或勵磁特性接近線性的帶鐵芯的電感元件和系統(tǒng)中的電容元件所組成;鐵磁諧振過電壓，指諧振回路中如空載變壓器、電壓互感器等由帶鐵芯的電感元件和系統(tǒng)的電容元件組成;因鐵芯電感元件的飽和現(xiàn)象，使回路的電感參數(shù)是非線性的，這種含有非線性電感元件的回路在滿足一定的諧振條件時，會產(chǎn)生鐵磁諧振;參數(shù)諧振過電壓，指由電感參數(shù)作周期性變化的電感元件組成回路，當參數(shù)配合時，通過電感的周期性變化，不斷向諧振系統(tǒng)輸送能量，造成參數(shù)諧振過電壓。