1 外部过电压的产生
1.1 雷电的产生过程 雷电的产生过程是水经过太阳照射产生水蒸气，上升冷却后形成水滴或冰晶，我们称为云。强气流使云中水滴吹裂时，较大的水滴或冰晶带正电，而较小的水滴带负电，小水滴同时被气流携走，于是云的各个部分有不同的电荷，这就是雷云。大气压下均匀空气间隙的击穿场强为30kV/cm，随着雷云中电荷不断聚集，电场强度不断增加，当雷云中电场强度大于30kV/cm时就会击穿空气，对大地放电。
1.2 雷电放电过程 雷电放电过程是先导——末跃——主放电——余晖放电  先导当雷云中电场强度达到使空气绝缘破坏的强度时，空气开始电离形成流注,流注的根部由于温度较高形成热电离，这就是先导。 先导以逐级断续方式前进，即走一段，停一会，再前进。每级长度约10-100m，平均50m。停歇时间10-100μs，平均50 μs 。由于停歇，平均发展速度只有(1-8)×105m/s。  末跃 当先导发展到地面附近，地面突起处可能产生向上的迎面先导。先导头部与地面（或迎面先导）之间的电场强度极高，间隙迅速击穿，该过程称为末跃主放电 当迎面先导与下行先导相遇，发生强烈的中和过程，出现极大的电流，称为主放电。余晖放电 主放电结束后，雷云中剩余的电荷继续沿主放电通道下移，该过程放电电流较小，持续时间较长，称为余辉放电阶段,所以要加装过电压保护器。   
1.3 雷电主要电气参数 
雷电通道波阻抗 主放电时，雷电通道如同一个导体，雷电流在导体中流动，因此，和普通导线一样，对电流波呈现一定的阻抗，该阻抗叫做雷电通道波阻抗 Z0 。我国有关规程建议取 300~400Ω。雷电流的波头和波长,波头：1~5s ，多为2.5~2.6s , 波长：在20~100s范围，多数为50s左右波头及波长的长度变化范围很大，工程上根据不同情况的需要，规定出 相应的波头与波长的时间。规程规定取雷电流波头时间为 2.6s ，波长对防雷计算结果几乎无影响，为简化计算，一般可视波长为无限长。冲击绝缘强度试验1.2/50s雷电流的陡度,雷电流的幅值与波头，决定了雷电流的上升陡度,这时就必需得加装TBP过电压保护器也就是雷电流随时间的变化率。可认为雷电流的陡度与幅值 I 有线性的关系。一般认为陡度超过 50 kA/s雷电流出现的概率已经很小。
2 内部过电压的产生
2.1 工频过电压的产生
工频过电压定义：持续时间长的过电压则称为暂时过电压。暂时过电压中，频率为工频或接近工频的过电压。 工频过电压发展过程：合闸后 0.ls 前：高幅值、强阻尼的高频振荡操作过电压合闸后 0.1 ~ 1.0s 时间内：暂态工频电压升高。由于发电机自动电压调 整器的惯性，发电机的暂态电势 E’d 保持不变，再加上空载线路的电容效应，使电压升高， 1.0s 后，由于发电机的自动电压调整器开始发生作用，母线电压逐渐下降。在 2 ~ 3s 以后：稳态工频电压升高，系统进入稳定状态,而加装了过电压保护器能防止工频过电压。
工频过电压产生原因：
①空载长线的电容效应；
②不对称短路引起的工频电压升高；
③突然甩负荷引起的工频电压升高。
2.2 操作过电压的产生
操作过电压定义：由于操作(如断路器的合闸和分闸)、故障或其他原因，使系统参数突然变化，系统由一种状态转换为另一种状态，在此过渡过程中系统本身的电磁能振荡而产生的过电压。其波形具有缓波前、持续时间短、单极性或振荡、强衰减电压特性 ,而加装了TBP过电压保护器能有效防止操作过电压的产生。
操作过电压产生的原因：
①空载线路合闸和重合闸过电压。
②切除空载线路过电压。
③切断空载变压器过电压
④弧光接地过电压。
⑤线路非对称故障分闸和振荡解列。