Ylijännitesuojalaitteet suojaavat sähkölaitteita joukolla tarkkoja, nopeita ja automaattisia fyysisiä suojamekanismeja, jotka perustuvat rinnakkaiskytkentään ja epälineaarisiin komponenttien ominaisuuksiin ja muodostavat täydellisen ylijännitesuojasilmukan sähkölaitteille.
Ensinnäkin SPD asennetaan rinnakkain kaikkien suojattujen sähkölaitteiden etupäähän ja liitetään järjestelmän maadoitusjohtoon muodostaen valmiustilan suojasilmukan. Laitteen normaalin nimellisjännitteisen käytön aikana SPD on korkean-impedanssin eristetyssä tilassa. Se ei ohita normaalia käyttövirtaa, ei aiheuta jännitehäviöitä eikä häiritse normaalia virransyöttöä ja sähkölaitteiden toimintaa.
Kun epänormaali jännitepiippu tunkeutuu piiriin ja vaikuttaa sähkölaitteisiin, SPD:n sisäiset epälineaariset herkät komponentit havaitsevat välittömästi ylijännitesignaalin ja täydentävät impedanssikytkimen mikrosekunneissa. Laite muuttuu suuresta resistanssista pieneksi resistanssiksi välittömästi muodostaen nopean{1}}purkauskanavan jännitteellisen johdon ja maadoitusjohdon välille.
Tämän jälkeen ylijännitteen synnyttämä valtava hetkellinen aaltovirta ohjataan kokonaan maadoitusjärjestelmään SPD:n matalaresistanssin kanavan kautta sen sijaan, että se kulkisi sähkölaitteiden sisäisten piirien, sirujen ja komponenttien kautta. Samalla SPD puristaa epänormaalin ylijännitteen kiinteään turvalliseen matalajännitearvoon, mikä eliminoi ylijännitevaikutuksen laitteeseen.
Kun ylijännite on purettu kokonaan ja piirin jännite palaa normaaliin nimellisarvoon, SPD palautuu automaattisesti korkean resistanssin valmiustilaan ja katkaisee maadoituspurkauskanavan. Tällä-kertaluonteisella nopealla suojausprosessilla vältetään laitteiden eristysvauriot, elektronisten komponenttien palaminen ja ylijännitteen aiheuttamat oikosulkuviat. Toistuvia pieniä -amplitudisia jännitevaihteluja ja ylijännitteitä varten SPD voi saavuttaa jatkuvan syklisen suojauksen, mikä vähentää tehokkaasti laitteiden ikääntymistä ja pitkäaikaisen jännitevaikutuksen aiheuttamia vikariskejä.
