Quando a função SEC_TO_TIME() é usada o valor retornado é do tipo TIME, e as restrições para esse tipo de dado são aplicadas (Mínimo: '-838:59:59' e máximo: '838:59:59').
Como no seu caso há possibilidade de retornar um valor além do limite, uma maneira é converter hora, minuto e segundo separadamente.
Criei a função abaixo, ai fica bem mais fácil de usar nas queries.
DELIMITER //
CREATE FUNCTION SEC_TO_TIMEB (in_seconds bigint) RETURNS VARCHAR(15)
BEGIN
DECLARE hours VARCHAR(9) DEFAULT '0';
DECLARE minutes CHAR(2) DEFAULT '0';
DECLARE seconds CHAR(2) DEFAULT '0';
SET hours := FLOOR(in_seconds / 3600);
SET hours := IF(hours < 10,CONCAT('0',hours),hours);
SET minutes := FLOOR(MOD(in_seconds,3600) / 60);
SET minutes := IF(minutes < 10,CONCAT('0',minutes),minutes);
SET seconds := MOD(MOD(in_seconds,3600),60);
SET seconds := IF(seconds < 10,CONCAT('0',seconds),seconds);
RETURN CONCAT(hours,':',minutes,':',seconds);
END //
DELIMITER ;
Dessa maneira basta usar a nova função na sua query.
SELECT he.empresa,
SEC_TO_TIMEB(SUM(TIME_TO_SEC(CASE WHEN timediff(hr.hora_final,hr.hora_inicial) < 0 THEN TIMEDIFF(CONCAT('1990-01-02', ' ',hr.hora_final),CONCAT('1990-01-01', ' ',hr.hora_inicial)) ELSE timediff(hr.hora_final,hr.hora_inicial) END))) AS Soma
FROM hora_extra AS he
INNER JOIN horario_extra AS hr ON hr.codigo = he.cod_extra
WHERE he.empresa = 1
ORDER BY he.empresa;
Imagino que haja soluções que sejam mais otimizadas, mas creio que não haja outra maneira de realizar o calculo com o TIME sem separar os campos. Se alguém tiver outra maneira de realizar a conversão, ficarei de olho nesse tópico. :)