Le variazioni di frequenza si possono definire come scostamenti percentuali della frequenza nominale, riferendosi alla frequenza della fondamentale. Le variazioni registrate a livello utenza sono normalmente molto contenute, entro ±1 Hz per la rete primaria europea. Possono comunque sussistere disuguaglianze nella durata di due mezzi cicli dovute a avviamenti di motori e generatori, generazione di armoniche pari, oscillazioni (jitter) nei meccanismi di innesco.

Le variazioni di frequenza della rete dipendono da eventi che coinvolgono elevate variazioni di potenza attiva e riguardano essenzialmente il sistema di generazione e di trasmissione dell'energia elettrica. Le variazioni di frequenza transitorie dipendono dal distacco di grossi gruppi generatori o da guasti sulle reti di alta e altissima tensione o dalla commutazione di carichi molto elevati come la connessione o la sconnessione di parti del sistema elettrico. Queste variazioni vengono compensate dai sistemi di regolazione primaria della potenza delle centrali elettriche in tempi relativamente brevi, dell'ordine di qualche secondo; successivamente lo scambio di potenze tra le reti interconnesse viene ristabilito dalla regolazione secondaria delle centrali entro pochi minuti.

Le variazioni di frequenza hanno effetto sulla variazione di velocità dei motori ed influenzano le prestazioni dei dispositivi che adoperano la frequenza per generare la propria base dei tempi. Un altro effetto importante è la riduzione dell'efficacia dei filtri accordati impiegati per la soppressione delle armoniche.