Einführung
Ein Buchholz-Relais ist ein Schutzgerät für elektrische Transformatoren. Bei Transformatoren mit Ausdehnungsgefäß wird ein gasbetriebenes Relais oder Buchholz-Relais zwischen dem Ausdehnungsgefäß und dem Haupttank installiert. Gasbetriebene Relais haben zwei Funktionen, während ein Buchholz-Relais drei hat. Das Buchholz-Relais ist nach seinem Erfinder, Max Buchholz, benannt.
Position des Buchholz-Relais am Transformator
Buchholz-Komponenten
Buchholz-Relais sind normalerweise mit zwei Schwimmern und einer Prallplatte ausgestattet. Die Schwimmer sind in oberen und unteren Positionen innerhalb des Relaisgehäuses installiert. Die Prallplatte ist an einer Spindel befestigt, die vertikal durch das Relaisgehäuse verläuft.
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Buchholz-Relais-Komponenten (3D-Modell basierend auf dem Design bei Mibos.com)
Funktionsweise des Buchholz-Relais
Das untenstehende Video ist ein Auszug aus unserem Online-Videokurs zur Einführung in elektrische Transformatoren.
Fehler 1: Kleine elektrische Fehler
Betreiber: Oberer Schwimmer
Effekt: Alarm
Kleine elektrische Fehler im Transformatorbehälter erhitzen die Isolierflüssigkeit und erzeugen kleine Gasblasen. Diese Blasen steigen an die Oberseite des Behälters und gelangen zum Buchholz-Relais. Das Gas kann nicht durch das Relais entweichen, daher sammelt es sich im Relaisgehäuse an und verdrängt die Isolierflüssigkeit. Wenn der Fehler anhält, wird das Gasvolumen so groß, dass der obere Schwimmer absinkt (er schwimmt auf der Flüssigkeit) und einen Alarm auslöst.
Fehler 2: Niedriger Isolierflüssigkeitsstand
Betreiber: Unterer Schwimmer
Effekt: Alarm und Abschaltung Eine große Reduzierung der Isolierflüssigkeit im Transformator könnte zu einem katastrophalen Ausfall führen. Um dies zu verhindern, schaltet das Buchholz-Relais den Transformator ab, wenn ein niedriger Flüssigkeitsstand erkannt wird. Ein sinkender Flüssigkeitsstand wird zuerst vom oberen Schwimmer erkannt, der einen Alarm auslöst, wenn der Flüssigkeitsstand im Relais sinkt. Wenn der Flüssigkeitsstand weiter sinkt, fällt der untere Schwimmer und der Transformator wird abgeschaltet.
Fehler 3: Große elektrische Fehler
Betreiber: Prallplatte
Effekt: Abschaltung
Ein großer elektrischer Fehler erzeugt ein großes Gasvolumen, das ein großes Flüssigkeitsvolumen im Transformatorbehälter verdrängt. Da es keinen Platz für diese verdrängte Flüssigkeit im Transformatorbehälter gibt, bewegt sich die Isolierflüssigkeit in Richtung des Ausdehnungsgefäßes mit hoher Geschwindigkeit (Druck-/Stoßwelle). Die plötzliche Bewegung der Flüssigkeit durch das Relais verursacht, dass die Prallplatte rotiert, was einen Schalter aktiviert und/oder den unteren Schwimmer nach unten drückt und den Transformator abschaltet.
Zusammenfassung von Fehlern und Betreibern
Kleine elektrische Fehler = Oberer Schwimmer fällt. Unterer Schwimmer keine Bewegung. Prallplatte keine Bewegung.
Niedriger Isolierflüssigkeitsstand = Oberer Schwimmer fällt. Unterer Schwimmer fällt. Prallplatte keine Bewegung.
Große elektrische Fehler = Oberer Schwimmer fällt möglicherweise. Unterer Schwimmer fällt. Prallplatte drückt unteren Schwimmer nach unten.
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Funktionsweise des Buchholz-Relais
Das untenstehende Video ist ein Auszug aus unserem Online-Videokurs zur Einführung in elektrische Transformatoren.
Unterschied zwischen gasbetriebenem Relais und Buchholz-Relais
Gasbetriebene Relais arbeiten basierend auf der Menge an Gas, das durch kleine und/oder große elektrische Fehler erzeugt wird, sie überwachen nicht den Flüssigkeitsstand des Transformators. Buchholz-Relais arbeiten basierend auf der Menge an Gas, das durch kleine elektrische Fehler, große elektrische Fehler und den Isolierflüssigkeitsstand des Transformators erzeugt wird.
Allgemeine Fehler
Allgemeine Fehler im Transformator können auch dazu führen, dass einer oder mehrere der Betreiber im Relais Alarme oder Abschaltungen verursachen. Unabhängig vom Grund für den Fehler sollten alle Alarme und Abschaltungen vollständig untersucht werden. Wenn der Transformator abgeschaltet wurde, muss der Grund für diese Abschaltung festgestellt werden, bevor der Transformator wieder in Betrieb genommen wird.
Gründe für Fehler
Kleine elektrische Fehler könnten durch Wirbelströme, lokale Überhitzung, Teilentladungen oder schlechte Isolierflüssigkeitsbedingungen verursacht werden.
Große elektrische Fehler sind eher auf Wicklungs-Wicklungs-Fehler, Phasen-Phasen-Fehler oder Erdschluss zurückzuführen.
Eine Reduzierung des Isolierflüssigkeitsstands ist höchstwahrscheinlich auf Leckagen aus dem Transformatorbehälter oder den zugehörigen Rohrleitungen und Anbauteilen zurückzuführen. Dichtungen, Abdichtungen, Verbindungen und Schweißnähte sind die üblichen Leckagestellen.
Prüfung und Wartung
Es ist normalerweise möglich, die Schwimmerbetreiber zu testen, indem Luft in die Schwimmerkammer gepumpt wird, um die Flüssigkeit zu verdrängen, was dazu führt, dass die Schwimmer absinken. Die Prallplatte kann getestet werden, indem ein Stab oder ein Handhebel gedreht wird, der am Gehäuse des Relais montiert ist. Der Zustand der elektrischen Schalter selbst kann durch Messen des Widerstands mit einem Standard-Multimeter überprüft werden.
Hinweis: Einige Leute lehnen es ab, Luft in die Schwimmerkammer zu pumpen, um das Relais zu testen, obwohl es nach Erfahrung des Autors genauso viele Befürworter wie Gegner dieses Verfahrens gibt. Es gibt Vor- und Nachteile, aber diese werden im saVRee Transformator-Wartungskurs diskutiert und liegen außerhalb des Umfangs dieses Artikels.
Querschnittsansicht des Buchholz-Relais
Zusätzliche Ressourcen
https://owlcation.com/stem/How-does-a-Buchholz-relay-work
https://www.electricaleasy.com/2014/06/buchholz-relay-construction-working.html