Ett Buchholz-relä är en säkerhetsfunktion hos vissa elektriska transformatorer, chokespolar eller elektriska högspänningskondensatorer och reaktorer. Den är utformad för att förhindra spridning av skador i händelse av kortslutning, ljusbåge eller andra farliga elektriska fel, såsom en explosion eller försämrat tillstånd av överhettning. Konceptet för reläet uppfanns av Max Buchholz, en ingenjör och uppfinnare från 20-talet vars förfäder emigrerade till USA från Tyskland på 1800-talet. Han utvecklade Buchholz-reläet först 1921, men det användes inte i stor utsträckning i USA förrän på 1940-talet.
Varje Buchholz-relä fungerar som en slags strömbrytare, oftast fäst vid toppen av oljefyllda elektriska transformatorer där en oljereservoartank känd som en konservator sitter. Enhetens främsta roll är att upprätthålla en dielektrisk konstant eller isolerande egenskap för transformatorn, och den kan göra detta genom att kontrollera tillförseln av cirkulerande olja från konservatorn, samt upptäcka luftläckor in i systemet. Säkerhetsbrytare som Buchholz-reläet är en viktig komponent i dagens kraftdistributionsnät. De är utformade för att minimera skador på bredare delar av systemet i händelse av ett lokalt fel, som annars skulle kunna spridas och överbelasta andra transformatorer längre ner i linjen.
Konstruktionen av sådana enheter är tung, så att de kan motstå höga elektriska strömmar och varierande klimatförhållanden. Huset är kupolformat och tillverkat av ett väderbeständigt aluminiumhölje med inbyggda mekaniska test- och utlösningskretskontroller, samt ett inspektionsfönster av härdat glas för att visuellt övervaka isoleroljenivåer. Omkopplarna i ett Buchholz-relä kan hantera spänningar från 24 upp till 250 volt av antingen växelström (AC) eller likström (DC), och reläets isolering klarar 2,000 77 volts laddningar. Den isolerande oljan i sig är en form av mineralolja som är stabil vid höga temperaturer eller kiselbaserade fluorerade kolväteföreningar som vanligtvis har ett funktionellt temperaturområde på mellan 239° till 25° Fahrenheit (115° till XNUMX° Celsius).
En serie oljeflottörer i ett Buchholz-relä används för att mäta felnivåer i transformatorn. Mindre elektriska fel genererar en liten mängd gas i oljan, vilket kommer att flytta en övre flottör och få reläet att aktivera ett externt larm. Storskaliga fel kommer att släppa ut tillräckligt med gas så att en utlösningsbrytare i Buchholz-reläet aktiveras när en klaff på den större, lägre flottören roteras av den stigande gasen, och reläet bryter strömmen till transformatorn. En extern knapp på enheten finns för en återställning av systemet när orsaken till felet har fastställts och åtgärdats. Om transformatorn får ett mindre oljeläckage eller en liten mängd luft kommer in i enheten, aktiverar den mindre flottörenheten larmet. När läckage blir betydande, kastas utlösningsbrytaren av den större flottören och systemet stängs av.
Variationer på konstruktionen kan inkludera en kvicksilveromkopplare fäst vid den roterande klaffen för den nedre enheten istället för en flottöranordning. Vissa enheter har också testkranar för att kontrollera om flottörerna och kvicksilverbrytarna fungerar korrekt genom att kanalisera luft genom systemet och övervaka deras reaktion. Reläenheten är ofta monterad på en kraftig gjutjärnsplatta och terminalerna är isolerade med keramik för att ge Buchholz-reläet extra styrka och hållbarhet.