Zaštitni relej je uređaj koji aktivira ili otvara prekidač kada otkrije kvar. Nadzire električni krug za skup parametara, kao što su napon i vrijeme, i isključuje prekidač kada otkrije uvjete preopterećenja. Parametri zaštitnog releja se mogu odabrati, za razliku od uklopnog releja u kojem su parametri fiksni.
Prekidač u uobičajenom krugu kućanstva koristi jednostavnu bimetalnu traku koja se savija kako se temperatura povećava. To uzrokuje isključivanje kruga kada dosegne temperaturu praga. Industrijski prekidači, s druge strane, zahtijevaju zaštitni relej koji signalizira prekidaču kada se otvara. Ove vrste prekidača imaju elektromagnetsku zavojnicu koja se naziva isklopna zavojnica koja otvara krug kada se aktivira. Zaštitni relej aktivira isklopni svitak ako krug zadovoljava navedene uvjete preopterećenja.
Dizajn zaštitnog releja može biti razrađen. Uobičajene komponente zaštitnog releja uključuju indukcijske diskove, radne zavojnice, zasjenjene magnete i solenoidne operatere. Prvi zaštitni releji bili su isključivo elektromehanički uređaji, ali moderni zaštitni releji koriste mikroprocesore. Zaštitni releji bazirani na mikroprocesoru precizniji su od elektromehaničkih inačica i obično obavljaju više funkcija.
Zaštitni releji mogu odgovoriti na razne uvjete. Stanje prekomjerne struje nastaje kada je napon u krugu iznad željenog napona. Slično, stanje prenapona događa se kada je napon kruga iznad željene razine. Uvjeti previsoke i niže frekvencije također su uobičajeni tipovi kvarova u krugu. Neki zaštitni releji također mogu procijeniti udaljenost do kvara.
Prekostrujni relej uobičajena je vrsta zaštitnog releja. Obično je spojen na transformator i kalibriran na željenu maksimalnu struju. Kontakti u releju rade kada struja u krugu prijeđe ovu razinu, čime se prekida strujni krug.
Relej udaljenosti je opći tip zaštitnog releja koji detektira udaljenost do kvara. Ovo je najčešći tip zaštitnog releja na visokonaponskom dalekovodu. Relej udaljenosti detektira struju i napon u krugu. Impedancija po jedinici udaljenosti u krugu je poznata veličina koja omogućuje releju udaljenosti da izračuna udaljenost do kvara.