So wie ein Thermostat das Problem der Steuerung von Klimaanlage oder Heizung in einem Haus löst, beheben Schutz-Relais Probleme im Bereich der Elektrizität.
Das Ziel eines Schutz-Relais ist es, eine Störung, idealerweise im Anfangsstadium, zu erkennen und Schaden an Personen und/oder Geräten entweder zu verhindern oder signifikant zu reduzieren.
Folgende Phasen zeigen, wie sich eine elektrische Störung entwickelt:
Phase 1: Wenn gut isolierte Leiter Fehler verursachenden Bedingungen, wie Feuchtigkeit, Staub, Chemikalien, dauerhafter Überlastung, Vibration oder nur normalem Verschleiß ausgesetzt sind, wird die Qualität der Isolierung langsam nachlassen. Solche kleinen Veränderungen sind nicht auf Anhieb zu erkennen, bis dann die Schädigung groß genug ist, um eine elektrische Störung zu verursachen. Schutzrelais können eine drohende Störung erkennen, indem sie leichte Abweichungen der Stromstärke, der Spannung, des Widerstandes oder der Temperatur feststellen. Wegen des kleinen Ausmaßes einer solchen Änderung kann nur ein technisch hoch entwickeltes Gerät, wie ein empfindliches Schutz-Relais, so einen Zustand erkennen und anzeigen, dass sich möglicherweise eine Störung ankündigt, bevor weiterer Schaden entstanden ist.
Phase 2: Wenn die Störung ernster wird, kommt es zu weiteren Veränderungen, wie Ausfall der Isolierung, Überhitzung oder Überspannung. Da hier der Unterschied von normal zu anormal groß ist, kann der Strom durch herkömmliche Geräte unterbrochen werden. Ein Schutzrelais kann außerdem für zusätzlichen Schutz sorgen, da es erkennt, was zur Störung beigetragen hat (Überhitzung, Überspannung usw.). Sicherungen und Stromkreisunterbrecher können dies nicht.
Phase 3: Zu diesem Zeitpunkt ist die Störung aufgetreten und hat Schaden verursacht. Verschiedene Arten von Schutz-Relais und Überwachungsgeräten können Schäden reduzieren oder verhindern, weil sie Störungen vor herkömmlichen Geräten entdecken.
Wenn zum Beispiel in einer Anlage immer wieder Stromkreisunterbrecher zurückgestellt, Sicherungen ersetzt oder Geräte repariert werden müssen, die Störung aber nicht lokalisiert werden kann, liegt dies möglicherweise an Überströmen. In diesem Fall kann der Anwender ein Schutz-Relais mit Überstrom-Funktion installieren. Das Relais misst den Strom (Eingang) und lässt den Anwender Grenzwerte (Einstellungen) im Relais setzen. Aufgrund der Einstellungen ist typischerweise eine empfindlichere Reaktion als bei Sicherungen oder Stromkreisunterbrechern möglich. Sobald diese Grenzwerte überschritten werden, betätigt das Schutzrelais einen internen Schalter (Relaiskontakt). Der Anwender hat die Wahl, den Schalter so einzustellen, dass ein Licht aufleuchtet (Alarmmeldung) oder dass der Strom abgeschaltet wird (Spannungsauslösung), um größere Schäden zu vermeiden. Der Anwender kann mit Hilfe der Alarmmeldung das fehlerhafte Gerät identifizieren, bevor ein herkömmliches Gerät die Fehlersituation bereinigt.