Apsaugos nuo viršįtampių yra labai svarbūs elektros sistemų įtaisai, naudojami nenormaliai aukštai įtampai slopinti ir įrangos izoliacijos saugumui užtikrinti. Jų veikimo principas pagrįstas greitu impedanso charakteristikų keitimu, kai įtampa nenormaliai pakyla, nukreipiant arba apribojant viršįtampio energiją saugiame diapazone, taip užkertant kelią izoliacijos gedimui ar šiluminiam saugomos įrangos pažeidimui. Iš esmės tai yra apsauginis įtaisas, kuriame naudojami netiesiniai elementai ir energijos perdavimo mechanizmai, kad būtų pasiektas dinaminis įtampos fiksavimas.
Viršįtampio apsaugos veikimą galima suskirstyti į du etapus: normalų blokavimą ir nenormalų laidumą. Įprastai veikiant sistemai, įtampa neviršija vardinio diapazono, o pagrindiniai komponentai, esantys apsauginėje dalyje, -paprastai metalo oksido varistoriai (MOV), silicio karbido varistoriai arba iškrovimo tarpai- pasižymi didelėmis varžos charakteristikomis, todėl nuotėkio srovė yra minimali, kuri beveik neturi įtakos sistemos veikimui. Šiuo metu apsauga yra lygiavertė atvirai grandinei, neturinti įtakos normaliam elektros energijos perdavimui ir paskirstymui.
Kai sistema susiduria su neįprastomis sąlygomis, tokiomis kaip žaibo smūgis, perjungimo operacijos, rezonansas arba galios dažnio įtampa didėja, įtampa akimirksniu arba nuolat viršija nustatytą slenkstį, o apsauginės varžos charakteristikos drastiškai pasikeičia. Pavyzdžiui, MOV, jo mikrostruktūrą sudaro cinko oksido grūdeliai ir grūdų ribinis sluoksnis. Esant normaliai darbinei įtampai, grūdų ribinis sluoksnis išlaiko didelę varžą. Tačiau kai įtampa viršija varistoriaus įtampą, grūdų ribinio sluoksnio barjeras suyra, o varža greitai krenta, sudarydama mažos-varžos kanalą, kuris apytiksliai primena trumpąjį jungimą. Viršįtampio sukuriama viršsrovė yra šuntuojama šiuo kanalu, o didžioji dalis energijos per apsaugą nukreipiama į įžeminimo arba ribojimo grandinę, taip apribojant saugomos įrangos didžiausią įtampą leistinoje ribose ir apsaugant izoliaciją nuo pažeidimų.
Skirtingų tipų apsaugų laidumo mechanizmai skiriasi. Dujų išlydžio vamzdžiuose naudojama vidinių inertinių dujų jonizacija esant aukštai įtampai, kad susidarytų lankinis išlydis, užtikrinantis greitą laidumo ir viršįtampio srovės išlydį, tinkantį didelės-srovės smūgiams. Iškrovos tarpai priklauso nuo oro arba vakuumo tarp dviejų elektrodų, kad sudarytų lanko kelią, kai įtampa viršija trūkimo stiprumą; struktūra paprasta, bet atsakas šiek tiek lėtesnis. Silicio karbido varistoriai priklauso nuo netiesinių medžiagos charakteristikų, kad būtų galima laiduoti esant viršįtampai, todėl jie pasižymi dideliu atsparumu smūgiams, bet didesne nuotėkio srove nei MOV. Faktiniuose gaminiuose du ar daugiau komponentų dažnai derinami, kad būtų subalansuotas atsako greitis, srovės pajėgumas ir liekamosios įtampos lygis.
Energijos iškrovimo metu apsauga vienu metu yra veikiama šiluminio ir elektrodinaminio poveikio. Kad būtų išvengta komponentų perkaitimo dėl nuolatinės viršsrovės, daugelis apsauginių priemonių turi terminio išjungimo įtaisus arba saugiklius. Aptikus nenormalią temperatūrą arba per daug susikaupusią energiją, apsaugos grandinė gali būti automatiškai atjungta, kad būtų išvengta įrangos sugadinimo ir būtų aiškiai parodyta būsena.
Apskritai apsauginių nuo viršįtampių veikimo principas pagrįstas netiesinių komponentų įtampos{0}}srovės charakteristikos pokyčiu. Kai atsiranda neįprastai aukšta įtampa, ji greitai praleidžia ir nukreipia energiją, apribodama įtampą iki saugaus lygio ir, jei reikia, atjungdama grandinę, kad būtų išvengta šiluminės žalos. Dėl šio mechanizmo jis yra nepakeičiamas apsaugant nuo žaibo, perjungiant viršįtampių slopinimą ir koordinuojant sistemos izoliaciją, sukuriant itin svarbią apsauginę barjerą elektros įrangai ir elektros saugai.
