Les surtensions dues à la foudre et aux surtensions de commutation ont un impact significatif sur la conception des sous-stations et la coordination de l'isolation des systèmes électriques. La quantification et l'atténuation de leur impact dans et autour des sous-stations doivent être étudiées pour permettre la détermination des niveaux de surtension et de leur probabilité dans une sous-station. Cela facilite les procédures de coordination de l'isolation dans le but de réduire le taux de défaillance, les pannes du système et les coûts de restauration. Pour réduire les pannes du système, le niveau de tension de tenue est choisi de telle sorte qu'il permette à des contournements de se produire à des points sélectionnés (par exemple des espaces de coordination) loin des équipements coûteux et difficiles à réparer. À des tensions de système élevées, il est généralement plus économique d'utiliser une protection contre les surtensions que d'augmenter le niveau de tenue d'isolement de l'équipement.
Les parafoudres à oxyde de zinc sont reconnus comme un moyen efficace de se protéger contre la foudre et les surtensions de commutation. Ils se caractérisent par une action plus rapide et une capacité d'absorption d'énergie supérieure, en plus de supprimer le courant alternatif de suivi, permettant la continuité de l'alimentation après le fonctionnement. La pratique actuelle de coordination de l'isolation adopte une approche statistique qui implique la détermination de la distribution des surtensions causées par la foudre et les opérations de commutation, puis la reliant à la force électrique de l'équipement. Un tel exercice garantit que la rigidité diélectrique des équipements de sous-stations reste supérieure au niveau de contrainte de surtension qui leur est imposée. Lorsqu'il n'est pas respecté, une protection contre les surtensions est nécessaire. Habituellement, une marge de protection est adoptée pour assurer la fiabilité du système. L'introduction d'une protection contre les surtensions peut être utilisée pour augmenter le niveau de tenue d'une sous-station.