內部過電壓是由于操作（合閘、拉閘）、事故（接地、斷線等）或其他原因，引起電力系統的狀態發生突然變化，出現從一種穩態轉變為另一種穩態的過程，在這個過程中可能產生對系統有威脅的過電壓。這些過電壓是系統內部電磁能的振蕩和積聚所引起的，所以稱為內部過電壓。內部過電壓可分為工頻過電壓、諧振過電壓、操作過電壓。
    內部過電壓和大氣過電壓是較高的，它可能引起絕緣弱點的閃絡，可能引起電氣設備絕緣損壞，甚至燒毀。在超高壓和特高壓系統中，內部過電壓成為反映絕緣水平的主要因素之一，因此限制內部過電壓是超高壓和特高壓系統的重點。
    內部過電壓倍數及其主要限制措施，如表7-1所示。

             
    （一）工頻過電壓
    電力系統中在正常或故障時可能出現幅值超過最大工作電壓（相電壓）、頻率為T頻或接近工頻的屯壓升高，統稱為工頻電壓升高或工頻過電壓。
    工頻電壓升高本身對系統中正常絕緣的電氣設備一般是沒有危險的，但在超高壓、遠距離輸電確定絕緣水平時起重要作用，E13005-2主要原因有：
    (1)操作過電壓的高頻部分通常疊加在工頻過電壓之上，從而使操作過電壓能達到很高的幅值。
    (2)工頻電壓升高的大小將影響過電壓保護電器的工作條件和保護效果。如避雷器的額定電壓是由工頻電壓升高決定的，若要求避雷器最大允許工作電壓較高，則其殘壓也將提高，相應地被保護的絕緣設備強度亦相應提高。再如，斷路器并聯電阻因工頻電壓升高而使斷路器操作時流過并聯電阻的電流增大，并聯電阻要求的熱容量亦隨之增大，造成低值并聯電阻的制造困難。
    (3)工頻電壓升高持續時間長，對設備絕緣及其運行性能有重大影響。
    幾種重要的工頻過電壓是：空載長線路電容效應引起的工頻過電壓；不對稱短路時正常相上的工頻過電壓；突然甩負荷引起的工頻電壓升高。
    l.空載長線路的電容效應引起的電壓升高
    空載長線路的電容效應引起的工頻電壓升高分析見本書第二章第二節。
    2．不對稱短路引起的電壓升高
    不對稱短路是輸電線路中最常見的故障形式，在單相或兩相不對稱對地短路時，非故障相的電壓一般來說將會升高；其中單相接地時非故障相的電壓可達較高值，為此這里僅討論單相接地故障時的電壓升高問題。單相接地后，故障點三相電流和電壓是不對稱的，為計算非故障相電壓升高的方便，可采用對稱分量法，通過復合序網絡進行分析。設線路A相故障接地，非故障相電壓升高計算式為

          
    式中：U_AO為故障點故障前的相對地電壓；K為接地系數；x₁、xo分別為由故障網絡的正序電抗和零序電抗。  
    接地系數K表示單相接地故障時，健全相的最高對地工頻電壓有效值與無故障時對地電壓有效值之比。根據接地系數的表達式可畫出圖7-2中的接地系數K與x₀/x₁的關系曲線。在超高壓電網中為了降低過電壓值，將全部變壓器中性點接地，其零序的電抗呈感性，因而xo/x₁值較小(xo/x1=1.5-2.5).這樣，當系統友生單相接地故障時，非故障辛電壓升高一般在1.3倍的相電壓（0.75倍線畦壓）以下。當線路末端發生接地時，故障點非故障相電壓上升要比首端接地時高；這是因為從末端看的K值比之從首端看去的K值要大些。當單相接地發生在近點遠處時，系統零序電抗可小于正序電抗，即K值可能小于l，此時，故障點非故障相電壓可能略低于相電壓。    

                       
    3．突然甩負荷引起工頻電壓升高
    (1)甩負荷引起工頻電壓升高的主要因素有以下三種：
    (1)線路輸送大功率時，發電機的電勢必然高于母線電壓，甩負荷后，發電機的磁鏈不能突變，將在短暫時間內維持輸送大功率時的暫態電勢。跳閘前輸送功率越大，則暫態電勢(高，計算T頻電壓所用等值電勢越大，工頻電壓升高就越大。
    (2)線路末端斷路器跳閘后，空載線路仍由電源充電，線路越長，電容效應越顯著，工頻電壓越高。   
    (3)原動機的調速器和制動設備有惰性，甩負荷后不能立即收到調速效果，使發電機轉速增加（飛逸現象），造成電勢和頻率都上升的結果嚴重。  
    綜上所述，由于線路電容效應、不對稱接地故障、發電機突然甩負荷而引起的工頻電壓升高，若不加以限制會達到較大的數值。這種暫態工頻過電壓對過電壓保護和絕緣配合影響較大，其影響程度不超過正常運行工頻電壓的1.3倍，線路不超過1.4倍。500kV空載變壓器允許運行1.3倍工頻電壓，持續1min;并聯電抗器允許1.4倍工頻電壓，持續Imin。
    4．工頻過電壓的限制措施
    工頻過電壓的限制措施有：
    (1)利用并聯高壓電抗器補償空載線路的電容效應。
    (2)利用無功補償裝置起到補償空載線路電容效應的作用。
    (3)變壓器中性點直接接地可能降低由于不對稱接地故障引起的工頻電壓升高。
    (4)發電機配置性能良好的勵磁調節器或調壓裝置，使發電機突然甩負荷時能抑制容性電流對發電機的助磁電樞反應，從而防止過電壓的產生和發展。
    (5)發電機配置反應靈敏的調速系統，使得突然甩負荷時能有效限制發電機轉速上升造成的工頻過電壓。
    (6)線路中增設開關站，將線路長度減短。