Перенапряже́ния в электроэнергетической системе, электрические воздействия, при которых любое протекающее во времени изменение электрического напряжения превышает допустимое значение рабочего напряжения для данной электрической установки. Различают перенапряжения внутренние, обусловленные перераспределением электрической энергии источника или реактивных элементов внутри системы при резком изменении условий нормального режима (включениях или отключениях тока, коротких замыканиях на землю и т. п.), и внешние, возникающие в результате удара молнии (атмосферные, или грозовые, перенапряжения), перехода потенциала с электроустановки более высокого напряжения, поступления энергии от мощного электромагнитного импульса и т. п. Перенапряжения – всегда переходный процесс; характеризуются амплитудой, формой и длительностью, имеют статистический характер и определяют основные условия работы и требования к изоляции и защитным аппаратам – т. н. ограничителям перенапряжения (разрядники, варисторы, стабилитроны и др.).

Внутренние перенапряжения разделяют на кратковременные (порядка единиц и десятков миллисекунд) коммутационные перенапряжения и перенапряжения установившегося режима. Кратковременные перенапряжения возникают при включении и отключении коммутационными аппаратами ЛЭП электрических установок, аппаратов, участков сети при пробоях и перекрытиях изоляции, замыканиях на землю. Перенапряжения установившегося режима (относительно длительной продолжительности) связаны с ёмкостным эффектом в линейных цепях, а также с резонансом на основной частоте либо на частоте высших гармоник; возникают в длинных ЛЭП, при однофазных замыканиях на землю в системах с изолированной нейтралью, при разрыве с заземлением одной из фаз трёхфазной линии переменного тока, при коротких замыканиях и неполнофазных режимах различного вида и т. п. Выбор средств ограничения перенапряжения обусловлен решением задачи координации изоляции – согласования уровня электрической прочности изоляции с допустимым уровнем перенапряжения, воздействующего на изоляцию при эксплуатации. Для изоляции электроустановок с напряжением до 220 кВ внутренние перенапряжения обычно не представляют опасности; определяющими здесь являются грозовые перенапряжения. В электроустановках с напряжением 330 кВ и выше возникает необходимость в ограничении внутренних перенапряжений.

Грозовые (импульсные) перенапряжения характеризуются быстрым нарастанием фронта (в диапазоне 0,1–20 мкс) и длительностью импульса (как правило, униполярной формы) не более 300 мкс; подразделяются на перенапряжения «прямого удара», когда повышение напряжения на изоляции обусловлено непосредственным протеканием тока молнии через объект, и индуктированные, связанные с резкими изменениями электромагнитного поля, сопровождающими молнии. При прямом ударе весь ток молнии проходит в землю через поражённый объект. Падение напряжения на сопротивлении этого объекта и даёт перенапряжение, которое может достигать нескольких мегавольт. Изоляция электрических установок самого высокого напряжения не может выдержать перенапряжения прямого удара; для надёжной работы установок необходимо осуществление ряда защитных мероприятий. Индуктированные перенапряжения возникают на проводах ЛЭП вследствие резкого изменения электромагнитного поля вблизи земли во время удара молнии. Амплитуда индуктированных перенапряжений обычно не превышает 400–500 кВ, и они представляют опасность только для электрических установок с номинальным напряжением 35 кВ и ниже.