Опасное перенапряжение в сетях низкого напряжения возникает чаще всего по таким причинам:

• коммутации в цепях электрических аппаратов (внутреннее перенапряжение )
• появление статического электричества;
• атмосферные явления (внешнее перенапряжение).

Максимальные величины таких перенапряжений могут достигать многократных величин устойчивости диэлектрического барьера изоляции устройств, что может быть причиной выхода из строя или создавать опасность для жизни людей или животных. Для предотвращения этого обязательно нужно применять соот­ветствующие защитные устройства.

Внутренние коммутационные перенапряжения могут возникать по причине:

• быстрых и частых изменений нагрузки устройств с индуктивной составляющей (двигатели, трансформа­торы, электромагниты) или устройств с емкостной составляющей (конденсаторные батареи);
• отключения цепи с помощью плавких предохранителей ;
• включения и отключения емкостных и индуктивных потребителей с помощью тиристорных
  ключей.

Возникновение перенапряжений после разрядов молнии.

• Когда атмосферный разряд попадает в молниеприемник внешней молниезащиты или заземленную крышу здания, ток разряда отводится на землю.
  Это перенапряжение распространяется внутрь здания через провода и токопроводящие элементы, нанося повреждения оборудованию.
• Когда прямой удар молнии попадает в воздушную линию, питающую здание,  импульсный разрядный ток вызывает большое перенапряжение. Повреждения, вызванные током большой величины выводят из строя вводные устройства, распределительные щиты и сами электроприборы. Удаленные импульсные перенапряжения возникают также в результате разрядов молнии вблизи здания. Причиной является мгновенное нарастание потенциала земли в точке удара.Такое нарастание напряженности магнитного и электростатического поля, вызванное разрядом в объект, находящийся рядом (например дерево) или разрядом между облаками, может быть источником перенапряжения в здании. Перенапряжение такого вида хотя и имеет меньший уровень, но также может стать причиной выхода из строя оборудования.

Основными средствами молниезащиты и защиты от перенапряжений регламентируемые нормами являются:

1. диэлектрическое расстояние - главным образом между проводниками, отводящими ток молнии и прово­дниками электрических сетей здания или металлическими элементами, доступными для непосредственно­го прикосновения;
2. уравнивание потенциалов - соединение с ГЗШ, заземляющими устрой­ствами, а также со всеми токопроводящими частями, которые не находятся под напряжением;
3. дополнительная защита - молниеприемники и молниеотводы, ограничители перенапряжений на входе линий в здание;
4. экранирование проводников, устройств, помещений.

Для защиты от перенапряжений и  обеспечения надежной безаварийной работы электронных устройств и систем в процессе про­ектирования эффективной системы защиты от перенапряжений необходимо брать во внимание, что защи­щаемые устройства будут подвергаться действию внешних и внутренних источников помех разного уровня и характера. Для правильного проектирования защиты от перенапряжения зданий и сооружений, согласно зонной концепции, должны быть определены зоны в которых допускается появление перенапряжения и импульсного электромагнитного поля в допустимых значениях. В этих целях применяется:

1. разнообразные экраны
2. ограничители перенапряжения;
3. кабельные каналы в объектах и между объектами.

Импульсные перенапряжения прямого удара, а также перенапряжения наведенных ударов, проникающие в низковольтную сеть защищаемого здания, должны быть ограничены до допустимого уровня.

Проектируя системы ограничения перенапряжений следует определить:

• необходимый уровень защиты данного объекта;
• все возможные пути проникновения разрядов в защищаемые устройства и приборы;
• приблизительные уровни перенапряжений и импульсных  токов, допустимые в каждой зоне;
• уровень ударной устойчивости защищаемых устройств;
• параметры ограничителей, применяемых на границе соседних защищаемых зон;

Устройства защиты от перенапряжений комплектуются  варисторами,  разрядниками или могут быть комбинированные.
Варисторные ограничители перенапряжения предназначены для защиты электрических устройств от коммутационных и атмосферных перенапряжений. Единственным действующим элементом ограничителей этого типа является варистор. Этот элемент изготовлен из сплава оксида цинка (ZnO) и обладает сильно выраженной нелинейностью вольтамперной характеристики.

В момент появления на зажимах ограничителя повышенного напряжения, его сопротивление резко уменьшается и через ограничитель начинает протекать ударный разрядный ток. Уровень защиты ограничителя и его эффективность определяется напряжением разряда. Уровень, обеспечивающий защиту от влияния атмосферных факторов, определяется падением напряжения во время протекания через ограничитель импульсных перенапряжений, возникающего при ударе молнии (характерная форма волны - 10/350 мкс), а уровень коммутационной защиты определяется падением напряжения при коммутационном токовом ударе (форма волны - 8/20 мкс). После протекания через ограничитель разрядного тока и отведения его энергии в землю, ограничитель возвращается к своему изначальному состоянию и готов к дальнейшей работе, обеспечивая защиту от перенапряжения сети.
Защита от импульсных перенапряжений в сетях до 1000В классифицируются в зависимости от необходимого уровня защиты.
Классификация ограничителей:

1. Класс I/В (Тип 1). Ограничители импульсным током  с формой 10/350 мкс (соответствуют прямо­му воздействию тока молнии).
2. Класс II/C (Тип 2). Ограничители, разрядным током с формой 8/20 мкс (соответствуют непрямому воздействию тока молнии или коммутационным перенапряжением)

Класс III/D (Тип 3). Ограничители, комбинированным током как и ограничители класса II/C, а также дополнительно импульсом напряжения U с формой 1,2/50 мкс.

Первая ступень защиты объекта в системе ограничителей перенапряжения, должна обеспечивать защиту оборудования и устройств от последствий, вызванных:

• прямыми атмосферными разрядами;
• прямыми ударами молнии в провода воздушных линий, питающих объект;
• ударами молнии вблизи кабельных линий низкого напряжения;
• коммутационными перенапряжениями и перенапряжениями, наводимыми атмосферными разрядами.

Ограничители перенапряжения Типа В (Тип 1), которые соответствуют требованиям испытаний Класса I/В, предназначены для защиты от молнии и выравнивания потенциалов для систем 4 категории (6 кВ). Эти ограничители должны быть способными пропускать без повреждений токи разряда молнии в требуемом диапазоне, который определяется из условий ударных нагрузочных способностей для данного типа. Ограничители перенапряжений Тип 1 (класса I/В) устанавливаются в местах  ввода проводов питающей электросети в здание, то есть в устройствах ввода или главного распределительного щита здания, которое оборудовано внешним устройством молниезащиты. 

Варисторные ограничители перенапряжения Тип С (Тип 2), которые соответствуют требованиям испытаний Класса II/C, предназначены для защиты от перенапряжений, величина которых соответствует  II категории ударной стойкости . Они предназначены для защиты электрического оборудования от перенапряжений, источником которых являются коммутационные процессы в электрической сети, а также удаленные либо близкие, но уже ослабленные, атмосферные разряды. Такой ограничитель устанавливается как вторая ступень защиты в зданиях, которые оборудованы внешней системой молниезащиты (при наличии Типа 1) или питаются от воздушной линии электропередачи, либо как первая ступень защиты в зданиях, которые не требуют многоступенчатой защиты, то есть объектах без внешнего контура молниезащиты.

Варисторные ограничители перенапряжения Тип D (Тип 3), соответствующие требованиям класса III/D), предназначены для точной защиты от перенапряжения электроприемников особенно чувствительных к кратковременным перенапряжениям. Изоляция таких электроприемников выдерживает ударное напряжение не более 1,5 кВ. В электрических системах Тип 3 (Класс III/D] обычно устанавливают совместно ограничители Тип 1 и Тип 2, образуя многоступенчатую систему защиты от перенапряжений. В большинстве случаев двухступенчатая система защиты, которая состоит из ограничителей Тип 1 и Тип 2, обеспечивает достаточную защиту объекта, а применение ограничителей Тип 3 является дополнением. Ограничители Тип 3 предназначены для использования в сетях потребителей, которые чувствительны к перенапряжениям - компьютеры, телекоммуникационные устройства, радиотелевизионное оборудование. Они также предназначены для оборудования, значительно удаленного от ограничителя Тип 2. Для ограничителей D рекомендуется, чтобы длина проводников между ограничителями Тип 2 и Тип 3, составляла не менее 5 м. В электросистемах ограничители Тип 3 устанавливаются после устройств защитного отключения (УЗО), что исключает их влияние на работу этих устройств.

Выполнение этого условия достигнуто за счет использования в ограничителе типа D искрового разрядника, который ограничивает перенапряжение и исключает появление тока утечки между фазным проводом (или нейтральным) и защитным РЕ, а также ограничивает перенапряжение между фазным проводом и нейтральным, что не приводит к ошибочному срабатыванию УЗО или дифференциального автомата.

Подключение ограничителя перенапряжения:

• если нейтральный провод электроустановки  заземлен, то ОПН ставится между каждым фазным проводом и рабочим(защитным) проводником;
• если нейтральный провод электроустановки изолирован, то ОПН ставится между каждым фазным проводом и заземлением.