Kaitserelee on seade, mis rikke tuvastamisel lülitub välja või avab kaitselüliti. See jälgib elektriahelat teatud parameetrite (nt pinge ja aja) osas ning lülitab kaitselüliti välja, kui see tuvastab ülekoormustingimused. Kaitserelee parameetrid on valitavad, erinevalt lülitusreleest, mille parameetrid on fikseeritud.
Tavalise majapidamises kasutatava vooluahela kaitselüliti kasutab lihtsat bimetallriba, mis paindub temperatuuri tõustes. See põhjustab vooluringi väljalülitumist, kui see saavutab lävitemperatuuri. Tööstuslikud kaitselülitid seevastu vajavad kaitsereleed, et anda kaitselülitile avanemisest märku. Seda tüüpi kaitselülititel on elektromagnetiline mähis, mida nimetatakse väljalülitusmähiseks, mis aktiveerimisel avab vooluahela. Kaitserelee aktiveerib väljalülitusmähise, kui ahel vastab määratud ülekoormustingimustele.
Kaitserelee konstruktsioon võib olla keerukas. Kaitserelee tavalisteks komponentideks on induktsioonkettad, töömähised, varjutatud poolusega magnetid ja solenoidoperaatorid. Esimesed kaitsereleed olid puhtalt elektromehaanilised seadmed, kuid tänapäevased kaitsereleed kasutavad mikroprotsessoreid. Mikroprotsessoripõhised kaitsereleed on täpsemad kui elektromehaanilised versioonid ja täidavad tavaliselt mitut funktsiooni.
Kaitsereleed võivad reageerida erinevatele tingimustele. Ülevooluseisund tekib siis, kui ahela pinge on soovitud pingest kõrgem. Sarnaselt tekib ülepinge, kui ahela pinge on soovitud tasemest kõrgem. Üle- ja alasageduslikud tingimused on samuti levinud vooluringi rikete tüübid. Mõned kaitsereleed oskavad hinnata ka kaugust rikkeni.
Ülevoolurelee on levinud kaitserelee tüüp. See on tavaliselt ühendatud trafoga ja kalibreeritud soovitud maksimaalse vooluga. Relees olevad kontaktid töötavad, kui voolutugevus vooluringis ületab selle taseme, katkestades seega vooluahela.
Kaugusrelee on üldist tüüpi kaitserelee, mis tuvastab kauguse rikkeni. See on kõrgepinge ülekandeliini kõige levinum kaitserelee tüüp. Kaugusrelee tuvastab vooluahela voolu ja pinge. Takistus kaugusühiku kohta vooluringis on teadaolev suurus, mis võimaldab kaugusreleel arvutada kaugust rikkeni.