電壓保護以保護裝置安裝處的被測電壓為作用量的繼電保護方式。電力系統運行電壓是電能質量的重要指標，當它偏離額定電壓超過一定限度時，可能破壞系統的穩定運行，影響工廠產品的數量和質量，還可能造成用電設備的損壞。

一、過電壓保護

過電壓指峰值大于正常運行下最大穩態電壓的相應峰值的任何電壓。在工程上，它指一切可能對設備造成損害的危險電壓。因此在工程中，一些雖然大于設備正常運行電壓峰值但不足以危及設備正常工作的過電壓被排除在外。

過電壓保護是防止電壓升高可能導致電氣設備損壞而裝設的。（雷擊、高電位侵入、事故過電壓、操作過電壓等）10KV開閉所端頭、變壓器高壓側裝設避雷器主要用來保護開關設備、變壓器；變壓器低壓側裝設避雷器是用來防止雷電波由低壓側侵入而擊穿變壓器絕緣而設的。

過電壓包括：

①瞬態過電壓，持續時間為毫秒級或更短，是避雷器的主要防護對象。

②暫態過電壓或短時過電壓，持續時間相對較長，一般介于0.1s和1s之間。

瞬態過電壓的來源主要有：雷擊、開關操作、靜電放電和核爆炸。在通信局站，主要是雷電過電壓或雷擊過電壓。

暫態過電壓主要有：轉移過電壓、斷零過電壓、斷線諧振過電壓和中性線漂移形成的過電壓。此外，空載線路的電容效應、不對稱接地故障和突然甩負荷也可能產生危險的過電壓。

二、低電壓保護

又稱失壓保護和欠電壓保護。低電壓保護指用低壓保護繼電器并聯在電源兩端，當低電壓時會自動脫扣從而分開斷路器開關。低電壓安裝：有熱繼電器，熔斷器，中間繼電器等低電壓設備。電源電壓消失或低于某一數值時，能自動斷開電路的一種保護措施。其功能是避免電壓恢復時，設備突然啟動而造成事故; 同時避免因在低電壓下勉強運行而遭損壞。設備在低電壓下，只有增大電流才能維持運行，電流增大，發熱升溫自然加劇，輕則損壞設備，重則造成火災。對于重要保護對象，其裝置由電壓繼電器、時間繼電器和斷路器組成，保護性能比較精確;對于一般低壓設備，常用熔斷器、接觸器和失壓 (欠壓) 脫扣器等作為保護器件。

當電動機的供電母線電壓短時降低或中斷又恢復時，為防止線路上電動機同時自啟動使電源電壓嚴重降低，通常會在次要電動機上裝設低電壓保護。當供電母線電壓低到一定值時，低電壓保護動作，將次要電動機切除，使供電母線電壓恢復到足夠的電壓，以保證重要電動機的自啟動。

三、零序電壓保護

零序電壓保護為防止變壓器一相絕緣破壞造成單相接地故障的繼電保護。主要用于三相三線制中性點絕緣（不接地）的電力系統中。零序電流互感器的一次側為被保護線路（如電纜三根相線），鐵芯套在電纜上，二次繞組接至電流繼電器；電纜相線必須對地絕緣，電纜頭的接地線也必須穿過零序電流互感器；

原理：正常運行及相間短路時，一次側零序電流為零（相量和），二次側內有很小的不平衡電流。當線路發生單相接地時，接地零序電流反映到二次側，并流入電流繼電器，當達到或超過整定值時，動作并發出信號。