Ein Schutzrelais ist ein Gerät, das einen Leistungsschalter auslöst oder öffnet, wenn es einen Fehler erkennt. Es überwacht einen Stromkreis auf eine Reihe von Parametern, wie z. B. Spannung und Zeit, und löst den Leistungsschalter aus, wenn es Überlastbedingungen erkennt. Die Parameter eines Schutzrelais sind wählbar, im Gegensatz zu einem Schaltrelais, bei dem die Parameter fest eingestellt sind.
Ein Leistungsschalter in einem üblichen Haushaltsstromkreis verwendet einen einfachen Bimetallstreifen, der sich bei steigender Temperatur verbiegt. Dadurch wird die Schaltung ausgelöst, wenn die Schwellentemperatur erreicht wird. Industrielle Leistungsschalter hingegen benötigen ein Schutzrelais, das dem Leistungsschalter das Öffnen signalisiert. Diese Arten von Leistungsschaltern haben eine elektromagnetische Spule, die als Auslösespule bezeichnet wird und den Stromkreis öffnet, wenn sie aktiviert wird. Das Schutzrelais aktiviert die Auslösespule, wenn der Stromkreis die angegebenen Überlastbedingungen erfüllt.
Der Aufbau eines Schutzrelais kann aufwendig sein. Zu den üblichen Komponenten eines Schutzrelais gehören Induktionsscheiben, Arbeitsspulen, Spaltpolmagnete und Magnetantriebe. Die ersten Schutzrelais waren rein elektromechanische Geräte, aber moderne Schutzrelais verwenden Mikroprozessoren. Mikroprozessorbasierte Schutzrelais sind präziser als elektromechanische Versionen und erfüllen typischerweise mehrere Funktionen.
Schutzrelais können auf eine Vielzahl von Bedingungen reagieren. Ein Überstromzustand tritt auf, wenn die Spannung in einem Stromkreis über der gewünschten Spannung liegt. In ähnlicher Weise tritt ein Überspannungszustand auf, wenn die Spannung der Schaltung über ihrem gewünschten Wert liegt. Über- und Unterfrequenzbedingungen sind ebenfalls übliche Arten von Stromkreisfehlern. Einige Schutzrelais können auch die Entfernung zum Fehler abschätzen.
Ein Überstromrelais ist eine gängige Art von Schutzrelais. Es ist normalerweise an einen Transformator angeschlossen und auf den gewünschten maximalen Strom kalibriert. Die Kontakte im Relais arbeiten, wenn der Strom im Stromkreis diesen Wert überschreitet, wodurch der Stromkreis unterbrochen wird.
Ein Distanzrelais ist eine allgemeine Art von Schutzrelais, das die Entfernung zum Fehler erkennt. Dies ist die häufigste Art von Schutzrelais auf einer Hochspannungsübertragungsleitung. Ein Distanzrelais erfasst Strom und Spannung im Stromkreis. Die Impedanz pro Distanzeinheit im Stromkreis ist eine bekannte Größe, die es dem Distanzrelais ermöglicht, die Distanz zum Fehler zu berechnen.