Introduction
Un relais Buchholz est un dispositif de protection pour transformateur électrique. Pour les transformateurs électriques à réservoir conservateur, un relais à gaz ou relais Buchholz est installé entre le réservoir conservateur et le réservoir principal. Les relais à gaz ont deux fonctions, tandis qu'un relais Buchholz en a trois. Le relais Buchholz porte le nom de son inventeur, Max Buchholz.
Emplacement du relais Buchholz sur le transformateur
Composants du Relais Buchholz
Les relais Buchholz sont généralement équipés de deux flotteurs et d'une palette de déviation. Les flotteurs sont positionnés en haut et en bas à l'intérieur du boîtier du relais. La palette de déviation est fixée à un axe traversant verticalement le boîtier du relais.
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Composants du Relais Buchholz (modèle 3D basé sur le design de Mibos.com)
Fonctionnement des Relais Buchholz
La vidéo ci-dessous est un extrait de notre Cours Vidéo en Ligne sur les Transformateurs Électriques.
Défaut 1 : Petits Défauts Électriques
Opérateur : Flotteur Supérieur
Effet : Alarme
Les petits défauts électriques à l'intérieur du réservoir du transformateur chauffent le liquide isolant et créent de petites bulles de gaz. Ces bulles montent au sommet du réservoir et sortent vers le relais Buchholz. Le gaz ne peut pas traverser le relais, il s'accumule donc lentement à l'intérieur du boîtier du relais et déplace le liquide isolant. Si le défaut persiste, le volume de gaz deviendra si important que le flotteur supérieur tombera (il flotte sur le liquide) déclenchant une alarme.
Défaut 2 : Niveau Bas de Liquide Isolant
Opérateur : Flotteur Inférieur
Effet : Alarme et Arrêt Une réduction importante du liquide isolant dans le transformateur pourrait entraîner une défaillance catastrophique du transformateur. Pour éviter cela, le relais Buchholz arrêtera le transformateur si un niveau bas de liquide est détecté. Une diminution du niveau de liquide sera d'abord détectée par le flotteur supérieur qui activera une alarme lorsque le niveau de liquide dans le relais baisse. Si le niveau de liquide continue de baisser, le flotteur inférieur tombera et le transformateur se déclenchera/s'arrêtera.
Défaut 3 : Grands Défauts Électriques
Opérateur : Palette de Déviation
Effet : Arrêt
Un grand défaut électrique créera un grand volume de gaz et cela déplacera un grand volume de liquide dans le réservoir du transformateur. Comme il n'y a pas de place pour ce liquide déplacé dans le réservoir du transformateur, le liquide isolant se déplace en direction du réservoir conservateur à grande vitesse (onde de pression/choc). Le mouvement soudain du liquide à travers le relais provoque la rotation de la palette de déviation, qui active un interrupteur et/ou pousse le flotteur inférieur vers le bas, et déclenche le transformateur.
Résumé des Défauts et Opérateurs
Petits Défauts Électriques = Flotteur supérieur tombe. Flotteur inférieur pas de mouvement. Palette de déviation pas de mouvement.
Niveau Bas de Liquide Isolant = Flotteur supérieur tombe. Flotteur inférieur tombe. Palette de déviation pas de mouvement.
Grands Défauts Électriques = Flotteur supérieur tombe peut-être. Flotteur inférieur tombe. Palette de déviation pousse le flotteur inférieur vers le bas.
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Fonctionnement des Relais Buchholz
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Quelle est la différence entre un relais à gaz et un relais Buchholz ?
Les relais à gaz fonctionnent en fonction de la quantité de gaz générée par des petits et/ou grands défauts électriques, ils ne mesurent pas le niveau de liquide du transformateur. Les relais Buchholz fonctionnent en fonction de la quantité de gaz générée par des petits défauts électriques, des grands défauts électriques et le niveau de liquide isolant du transformateur.
Défauts Généraux
Les défauts généraux dans le transformateur peuvent également entraîner l'activation d'un ou plusieurs opérateurs dans le relais, provoquant des alarmes ou des déclenchements. Quelle que soit la raison du défaut, toutes les alarmes et déclenchements doivent être pleinement investigués. Si le transformateur s'est déclenché, la raison de ce déclenchement doit être déterminée avant que le transformateur ne soit remis en service.
Raisons des Défauts
Les petits défauts électriques peuvent être causés par des courants de Foucault, un échauffement local, des décharges partielles, ou de mauvaises conditions de liquide isolant.
Les grands défauts électriques sont plus probablement dus à des défauts enroulement-enroulement, des défauts phase-phase, ou des défauts de mise à la terre.
Une réduction du niveau de liquide isolant est très probablement due à une fuite du réservoir du transformateur ou des tuyauteries et appendices associés. Les joints, scellés, raccords et soudures sont les lieux de fuite habituels.
Tests et Maintenance
Il est généralement possible de tester les opérateurs de flotteur en pompant de l'air dans la chambre du flotteur pour déplacer le liquide, ce qui fait tomber les flotteurs. La palette de déviation peut être testée en tournant une tige ou un levier manuel, monté sur le boîtier du relais. L'état des interrupteurs électriques eux-mêmes peut être vérifié en mesurant la résistance à l'aide d'un multimètre standard.
Note : Certaines personnes désapprouvent le pompage d'air dans la chambre du flotteur pour tester le relais, bien que l'expérience de l'auteur montre qu'il y a autant de personnes pour que contre la procédure. Il y a des avantages et des inconvénients, mais ceux-ci sont discutés dans le cours de maintenance des transformateurs saVRee et sont au-delà de la portée de cet article.
Vue en coupe du Relais Buchholz
Ressources Supplémentaires
https://owlcation.com/stem/How-does-a-Buchholz-relay-work
https://www.electricaleasy.com/2014/06/buchholz-relay-construction-working.html