Aşırı Gerilim Koruma Cihazları, paralel devre bağlantısına ve doğrusal olmayan bileşen özelliklerine dayalı bir dizi hassas, hızlı ve otomatik fiziksel koruma mekanizması aracılığıyla elektrikli ekipmanı korur ve elektrikli ekipman için tam bir aşırı gerilim koruma döngüsü oluşturur.
İlk olarak SPD, korunan tüm elektrikli ekipmanın ön ucuna paralel olarak kurulur ve sistem topraklama kablosuna bağlanarak bir yedek koruma döngüsü oluşturur. Ekipmanın normal nominal voltaj çalışması altında SPD, yüksek-empedanslı yalıtımlı durumdadır. Normal çalışma akımını kesmez, voltaj düşüşü kaybı yaratmaz ve normal güç kaynağına ve elektrikli ekipmanın çalışmasına müdahale etmez.
Anormal bir voltaj dalgalanması devreyi istila ettiğinde ve elektrikli ekipmanı etkilediğinde, SPD'nin dahili doğrusal olmayan hassas bileşenleri aşırı voltaj sinyalini anında algılar ve empedans anahtarını mikrosaniyeler içinde tamamlar. Cihaz anında yüksek dirençten düşük dirence geçerek, canlı kablo ile topraklama kablosu arasında yüksek-hızlı bir deşarj kanalı oluşturur.
Daha sonra, aşırı gerilim tarafından üretilen devasa anlık dalgalanma akımı, dahili devrelerden, çiplerden ve elektrikli ekipmanın bileşenlerinden geçmek yerine, SPD'nin düşük-direnç kanalı aracılığıyla tamamen topraklama sistemine yönlendirilir. Aynı zamanda SPD, anormal aşırı gerilim voltajını sabit, güvenli bir düşük voltaj değerine sabitler ve aşırı voltajın ekipman üzerindeki etkisini ortadan kaldırır.
Dalgalanma enerjisi tamamen boşaldıktan ve devre voltajı standart nominal değere döndükten sonra, SPD otomatik olarak yüksek-dirençli bekleme durumuna döner ve topraklama deşarj kanalını keser. Bu tek seferlik hızlı koruma işlemi-ekipman yalıtımındaki arıza hasarlarını, elektronik bileşenlerin yanmasını ve aşırı voltajın neden olduğu devre kısa-devre arızalarını önler. Sık sık görülen küçük-voltaj dalgalanmaları ve dalgalanmaları için SPD, sürekli döngüsel koruma sağlayarak ekipmanın eskimesini ve uzun süreli voltaj etkisinden kaynaklanan arıza risklerini-etkili bir şekilde azaltabilir.
