Защиты от повышения и понижения напряжения являются обычно двухступенчатыми и обеспечивают отключение генератора при недопустимом повышении (понижении) напряжения. Повышение напряжения приводит, в первую очередь, к повышению индукции и возможности повреждения изоляции, а понижение — к возможности потери устойчивости работы генератора в энергосистеме.
Защита от повышения напряжения при холостом ходе блока генератор-трансформатор выполняется при помощи одного реле напряжения, подключенного к трансформатору напряжения защиты и измерения. Сигнал на отключение контролируется по отсутствию тока нагрузки на стороне высокого напряжения блока или на стороне генераторного напряжения, при этом включается дополнительный, параллельный контроль по отключенному положению генераторного выключателя.
Отдельная защита от повышения напряжения в системе возбуждения генератора, т.е. на высокочастотном генераторе имеет две ступени: чувствительная защищает от повышения напряжения частотой 500 кГц выше рабочего уровня, грубая — от повышения выше уровня форсировки. Измерительный орган каждой ступени, реле напряжения подключаются к одной из рабочих обмоток возбудителя. По постоянному току цепи защиты запитаны от оперативного тока цепей управления основного возбудителя. Чувствительная ступень, защищающая от повышения напряжения выше рабочего уровня, соответствующему нормальному режиму генератора, предназначена и для ограничения длительности форсировки при ненормальных режимах энергосистеме или неисправностях в системе возбуждения — «ложная форсировка», она действует с выдержкой времени на расфорсировку с самоудерживанием исполнительного реле.