Prepäťové ochranné zariadenia chránia elektrické zariadenia prostredníctvom súboru presných, rýchlych a automatických mechanizmov fyzickej ochrany založených na paralelnom zapojení obvodov a nelineárnych charakteristikách komponentov, ktoré tvoria kompletnú slučku prepäťovej ochrany pre elektrické zariadenia.
Po prvé, SPD je nainštalované paralelne na prednom konci všetkých chránených elektrických zariadení a pripojené k uzemňovaciemu vodiču systému, čím sa vytvorí pohotovostná ochranná slučka. Pri normálnej prevádzke zariadenia s menovitým napätím je SPD vo vysoko-izolovanom stave. Neposúva normálny prevádzkový prúd, nevytvára stratu napätia a nebude rušiť normálne napájanie a prevádzku elektrického zariadenia.
Keď abnormálny napäťový ráz prenikne do obvodu a pôsobí na elektrické zariadenie, interné nelineárne citlivé komponenty SPD okamžite zaznamenajú prepäťový signál a dokončia impedančný spínač v priebehu mikrosekúnd. Zariadenie sa okamžite zmení z vysokého odporu na nízky a vytvorí vysokorýchlostný{1}}výbojový kanál medzi živým vodičom a uzemňovacím vodičom.
Následne je obrovský okamžitý nárazový prúd generovaný prepätím úplne odvedený do uzemňovacieho systému cez nízkoodporový kanál SPD-, namiesto toho, aby prechádzal cez vnútorné obvody, čipy a komponenty elektrického zariadenia. Zároveň SPD upevní abnormálne rázové napätie na pevnú bezpečnú hodnotu nízkeho napätia, čím eliminuje vplyv prepätia na zariadenie.
Po úplnom vybití rázovej energie a návrate napätia obvodu na štandardnú menovitú hodnotu sa SPD automaticky prepne do pohotovostného stavu s vysokým-odporom a preruší uzemňovací výbojový kanál. Tento jednorazový{2}}proces rýchlej ochrany zabraňuje poruchám poškodenia izolácie zariadenia, vyhoreniu elektronických komponentov a skratovým-poruchám obvodu spôsobeným prepätím. Pre časté malé-kolísanie napätia a prepätia môže SPD dosiahnuť nepretržitú cyklickú ochranu, čím účinne znižuje starnutie zariadenia a riziká zlyhania spôsobené-dlhodobým vplyvom napätia.