当大气过电压作用在中性点直接接地变压器绕组上时，绕组上电压分布是呈衰减指数分布。一开始由于绕组的感抗很大，所以电流不从变压器绕组的线匝中流过，而只从高压绕组的匝与匝之间，以及绕组与铁心即绕组对地之间的电容中流过。由于对地电容的存在，在每线匝间电容上流过的电流都不相等，因此，沿着绕组高度的起始电压的分布，也是不均匀的。在最初瞬间的电压分布情况是首端几个线匝间，电位梯度很大。使匝间绝缘及绕组间绝缘受到很大的威胁。在绕组中部电位大大减小，尾部（中性接地端）趋于平缓。
从起始电压分布状态过渡到最终电压分布状态，伴随有谐振的过程，这是由于绕组之间电容及绕组的电感的作用。在谐振过程中，绕组某些部位的对地主绝缘，甚至承受比冲击电压还要高的电压。