Do najważniejszych przyczyn pogorszenia stanu izolacji należy przepływ prądów o wartościach przekraczających obciążalność prądową przewodów i prąd znamionowy. Temperatura żył przewodów i uzwojeń w urządzeniach elektrycznych może być też efektem awarii i przerw w pracy urządzeń chłodzących.

Bezpiecznik elektryczny jest zabezpieczeniem elektrycznym instalacji lub odbiorników przed uszkodzeniem powstałym w efekcie zbyt dużej wartości natężenia prądu. Takie zabezpieczenia elektryczne stanowią grupę aparatów elektrycznych chroniących obwody elektryczne, a także urządzenia lub ich użytkowników przed skutkami wystąpienia nieprawidłowości w sieci (zwarciami i przeciążeniami).

Do podstawowych zabezpieczeń stosowanych w sieciach elektrycznych należą zabezpieczenia zwarciowe, które przerywają obwód elektryczny w momencie przekroczenia w przewodzie określonego natężenia prądu – bezpieczniki i wyłączniki instalacyjne. Z kolei zabezpieczenia przeciwprzepięciowe chronią urządzenia przed przepięciami występującymi w sieci. Są to ograniczniki przepięć typu 1, 2 lub 3. Jeszcze inne zabezpieczenia chronią przed asymetrią, czyli zanikiem jednej z faz prądu trójfazowego. Oprócz tego występują wyłączniki różnicowoprądowe oraz zabezpieczenia przed przeciążeniami, które przerywają przepływ prądu przeciążeniowego o danej wartości, zanim wystąpi niebezpieczeństwo uszkodzenia instalacji i otoczenia w efekcie nadmiernego wzrostu temperatury.

Wyłączniki nadprądowe
Stosowane w przemyśle wyłączniki nadprądowe występują w kilku wersjach dobieranych pod kątem konkretnego zastosowania. Wyłączniki typu A mają działanie natychmiastowe – kiedy dojdzie do zwarcia, obwód jest rozłączany bez zwłoki. Z kolei aparaty oznaczone jako B, C i D mają działanie opóźnione, przy czym w zależności od wersji różna jest proporcja prądu zadziałania w stosunku do prądu znamionowego.

Odmienne są też zastosowania poszczególnych wyłączników nadprądowych. Te zaliczane do grupy A stosuje się do ochrony urządzeń elektroniki, natomiast wyłączniki z grupy B zapewnią ochronę odbiorników niewrażliwych na przeciążenia termiczne z małymi prądami rozruchowymi. Tam gdzie moc jest niewielka, wynosi do kilku kilowatów, sprawdzą się wyłączniki z grupy C, natomiast do zabezpieczania silników o dużych mocach służą aparaty typu D.

Bezpieczniki topikowe
W typowym bezpieczniku topikowym styki nożowe wykonane są z mosiądzu lub miedzi z dodatkową warstwą srebra. Z kolei materiały korpusu bazują na pełnowartościowym steatycie. Element topikowy znajdujący się w korpusie jest z miedzi lub srebra, a wnętrze obudowy wypełnia piasek kwarcowy. Pokrywy z kolei wytwarzane są z aluminium. Niektóre wkładki topikowe mają wskaźniki zadziałania znajdujące się na pokrywie wkładki lub w przedniej części korpusu.

Poszczególne wkładki topikowe mają różne charakterystyki. W obwodach zasilających napędów elektrycznych zastosowanie znajdują wkładki aM z charakterystyką niepełnozakresową, co zapewnia ochronę przed zwarciem. Niezbędne jest tu jednak dodatkowe zabezpieczenie nadprądowe. Wkładki tego typu umożliwiają pełne wykorzystanie urządzeń rozdzielczych w odniesieniu do prądów rozruchowych. Kluczową rolę odgrywa przy tym ochrona styków stycznika przed zniszczeniem, które może wystąpić w efekcie działania prądu zwarciowego.

Interesujące rozwiązanie stanowią wkładki topikowe wyposażone w wybijak. Montuje się je w rozłącznikach bezpiecznikowych z mikrowyłącznikiem, co pozwala zdalnie sygnalizować stan pracy bezpiecznika. W momencie zadziałania bezpiecznika wysunięty wybijak wyzwala mikrowyłącznik.

Warto też wspomnieć o wkładkach topikowych z charakterystyką gTr przeznaczonych do ochrony transformatora przed przetężeniem. Odpowiednią wkładkę dobiera się, uwzględniając napięcie znamionowe oraz zdolność zwarciową wyłączania.

Bezpieczniki gazowo-wydmuchowe
W sieciach średnich i wysokich napięć stosuje się bezpieczniki gazowo-wydmuchowe, w których konstrukcji topik znajduje się w rurce z materiału gazującego. Wraz z zapaleniem łuku następuje silne gazowanie materiału ścianek i łuk jest wydmuchiwany. Za napięcie topika odpowiada sprężyna – w momencie jej przepalenia topik jest wyciągany z rurki gazującej. Bezpieczniki gazowo-wydmuchowe są w stanie szybko przerwać obwód przy wysokim napięciu znamionowym. Ich wadą jest duża zależność skuteczności wyłączania od wartości przepływającego prądu.

Ochrona przeciwprzepięciowa
Ograniczniki przepięć stosowane w przemyśle wyposaża się w standardy komunikacyjne takie jak Modbus, Profibus PA, Profibus DP, HART i Fieldbus. Specjalne rozwiązania można zastosować w strefach narażonych na występowanie mieszaniny wybuchowej. Niektóre wersje ograniczników montuje się w miejscu dławika obiektowego systemu pomiarowego.

Specjalne ograniczniki przepięć zapewniają ochronę liniom sygnałowym. Dostępne są również rozwiązania bazujące na wielostopniowych zabezpieczeniach zarówno w odniesieniu do wspólnej (wzdłużnej) ochrony modułów, jak i ochrony różnicowej, czyli poprzecznej. W przypadku ochrony zgrubnej dużym uznaniem cieszą się trójbiegunowe iskierniki gazowe, natomiast za ochronę dokładną odpowiadają szybkie krzemowe stopnie. Ważna jest odpowiednia koordynacja pomiędzy stopniami zapewniająca wyeliminowanie miejsc nieczułych na prądy udarowe i napięcia.

Wyłączniki różnicowoprądowe
Wyłączniki różnicowoprądowe to urządzenia zabezpieczające, które rozłączają obwód w momencie wykrycia wartości wypływającego prądu elektrycznego większej niż wartość prądu wpływającego. Zapewnia to ochronę ludzi przedporażeniem elektrycznym w momencie dotyku bezpośredniego i pośredniego. Oprócz tego gwarantowana jest ochrona urządzeń przed uszkodzeniami.

Konstrukcja typowego wyłącznika różnicowoprądowego bazuje na zestykach torów prądowych oraz zamku i dźwigni zamykającej. Ważny jest również wyzwalacz różnicowoprądowy, najczęściej w postaci przekaźnika spolaryzowanego, oraz przekładnik Ferrantiego oparty na pierścieniu ferromagnetycznym. Przez pierścień przechodzą przewody fazowe i neutralny. Istotną rolę odgrywa obwód testowania wyłącznika podczas eksploatacji.

Wyłącznik różnicowoprądowy stanowi ochronę dodatkową – obok samoczynnego wyłączenia zasilania działającego przy bezpośrednim zwarciu między obudową urządzenia a przewodem fazowym. Wyłącznik wykrywa zdecydowanie mniejsze prądy upływu, które mogą spowodować zadziałanie zabezpieczeń nadprądowych. Można go wyposażyć w szereg akcesoriów, jak chociażby styki pomocnicze przeznaczone do sygnalizacji zadziałania urządzenia lub sterowania obwodem kontrolnym, wyzwalacze podnapięciowe, które powodują zadziałanie wyłącznika w momencie spadku napięcia w sieci, czy urządzenia umożliwiające ponowne załączanie wyłącznika.

Wyłączniki nadprądowe nierzadko wymagają „dobezpieczenia”, czyli użycia wkładek topikowych. Mogą bowiem wystąpić sytuacje, w których wyłącznik nadprądowy, zamiast przerwać obwód przy wystąpieniu prądu zwarciowego, ulegnie zablokowaniu (nie zadziałają mechanizmy wewnętrzne). Dobór odpowiedniego zabezpieczenia powinien wynikać ze szczegółowej analizy charakterystyk. Wybierając odpowiednie urządzenie, trzeba pamiętać, że w przypadku przepływu prądu o wartości przekraczającej długotrwałą obciążalność prądową przewodów zabezpieczenie powinno zadziałać, zanim nastąpi nadmierny wzrost temperatury żył przewodów.