آشکارساز دود ترانسفورماتور: داخل رله بوخهولتز

مقدمه - چیست و برای چیست

اکثر ترانسفورماتورهایی که ملاقات می کنید مشغول تغییر ولتاژ هستند. یک رله بوخهولز (به نام مهندس آلمانی مکس بوخهولز، ثبت اختراع در سال 1921) کار متفاوتی انجام می دهد: این رله به دنبال مشکل در داخل یک ترانسفورماتور پر از روغن است. آن را به عنوان یک آشکارساز دود برای روغن ترانسفورماتور در نظر بگیرید. هنگامی که عایق بیش از حد گرم می شود یا یک قوس ایجاد می شود، روغن معدنی تجزیه می شود و گاز می دهد - و این رله کاملاً مکانیکی زنگ خطر را به صدا در می آورد (یا قطع کننده را خاموش می کند) مدت ها قبل از اینکه آسیب فاجعه بار شود.

اصل و نحوه کار آن

رله در لوله بین مخزن ترانسفورماتور و محافظ آن (مخزن کوچک روغن بالای سر) قرار می گیرد. هر گازی که در داخل مخزن آزاد می شود از طریق آن لوله بالا می رود و در رله جمع می شود. در دو مرحله کار می کند:

مرحله هشدار (آهسته): یک خطای آهسته در حال توسعه - تخلیه جزئی، شل شدن پیچ هسته یا عایق قدیمی - گاز ریز را به داخل رله حباب می کند. گاز روغن را جابجا می کند، شناور می افتد و تماس زنگ بسته می شود. ترانسفورماتور به کار خود ادامه می دهد. اپراتور می تواند گاز را خارج کرده و آن را تجزیه و تحلیل کند.

مرحله سفر (سریع): یک خطای شدید - یک اتصال کوتاه سیم پیچ یا قوس به زمین - روغن را به شدت تبخیر می کند و موجی را به سمت محافظ حرکت می کند. موج به یک بافل برخورد می کند، کنتاکت تریپ را می بندد و ترانسفورماتور را در حدود 0.05-0.1 ثانیه قطع می کند.

از آنجایی که مکانیکی است، نیازی به منبع تغذیه ندارد و برای خرابی وسایل الکترونیکی ندارد - دلیل بزرگی که برای بیش از یک قرن تجهیزات استاندارد باقی مانده است.

مثال کاربردی

در یک ترانسفورماتور پست 110 کیلوولت 20 MVA، یک پیچ هسته ضعیف به آرامی چند سانتی متر مربع فولاد را گرم می کند. هیچ جریان خطای جریان نمی یابد، بنابراین یک رله اضافه جریان چیزی نمی بیند - اما گاز از روز اول تشکیل می شود. رله Buchholz آن را در طول هفته ها جمع می کند و زنگ مرحله 1 را به صدا در می آورد. اپراتور گاز را نمونه برداری می کند (هیدروژن به اضافه مونوکسید کربن نشان دهنده درگیری سلولز است) و بازرسی را برنامه ریزی می کند. اگر همان عیب تبدیل به یک چرخش کوتاه شود، افزایش روغن Stage-2 رله واحد را در میلی ثانیه قطع می‌کند و بخش فعال را نجات می‌دهد.

پارامترهای کلیدی و هشدارهای مهندسی

جایی که مناسب است: فقط ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن با محافظ، معمولاً دارای 800 کیلو ولت آمپر و بالاتر (بر اساس IEC 60076-11). واحدهای مهر و موم شده هرمتیک فاقد محافظ یا لوله هستند، بنابراین از مانیتور فشار/گاز ترکیبی متفاوتی استفاده می کنند.

هندسه لوله: اتصال باید 2-4 درجه به سمت محافظ افزایش یابد تا گاز به طور طبیعی در رله جمع شود. شیب یا جهت گیری معکوس آن را شکست می دهد.

خواندن گاز (راهنمای سریع): بی رنگ و غیر قابل اشتعال = هوای محبوس شده (اغلب پس از شارژ کردن). سفید/خاکستری = عایق کاغذ خراب می شود. زرد = چوب یا تخته پرس; سیاه = روغن تجزیه شده توسط قوس. تشخیص قطعی هنوز از تجزیه و تحلیل گاز محلول حاصل می شود.

لایه بندی: رله فقط عیوب داخل مخزن روغن را می بیند. بوشینگ ها، لیدهای خارجی و صاعقه نیاز به حفاظت دیفرانسیل و جریان اضافه در کنار آن دارند.

تصور غلط رایج و یک واقعیت جالب

تصور نادرست: "رله بوخهولتز از ترانسفورماتور در برابر هر عیب محافظت می کند." این کار را نمی کند - فقط ایرادهایی را در داخل مخزن نفت که باعث افزایش گاز یا نفت می شود، می گیرد. اتصال کوتاه خارجی و فلاش اوور بوش برای آن نامرئی است.

واقعیت جالب: رله به خودی خود منبع تغذیه ندارد، با این حال اغلب اولین هشدار را هفته‌ها قبل از هر گونه اطلاعیه حفاظت الکتریکی اعلام می‌کند - زیرا یک خطای اولیه مانند یک پیچ شل از دقیقه اول گاز تولید می‌کند اما جریان قابل اندازه‌گیری نمی‌گیرد. این واقعا گوشی پزشکی ترانسفورماتور است.