رله بوخهلتس،ساختار،عملکرد و کاربرد

رله بوخهلتس برای اولین بار در سال 1921 توسط “Max Buchholz” طراحی و ساخته شد. این رله یک دستگاه محافظتی است که در زمینه هایی مانند سیستم های انتقال قدرت و توزیع استفاده می شود. این رله در برخی از ترانسفورماتورهای روغن پر شده به عنوان یک وسیله محافظ برای شکست های الکتریکی در ترانسفورماتور مانند نشت جریان، دشارژ شدن،استفاده می شده است،بنابراین هدف رله این است که شرایط ترانسفورماتور را به دقت اندازه گیری کند.

رله بوخهلتس چیست؟

رله بوخهلتس یک وسیله حفاظتی در ترانسفورماتورهایی است که از روغن به عنوان خنک کننده استفاده می کنند.در واقع این رله یک رله محافظتی سیستم های گازی و روغنی است.وظیفه رله بوخهلتس محافظت از ترانسفورماتور در مقابل خطاهای احتمالی مانند جریان اتصال کوتاه است.این رله خطاها را به محض وقوع حس می کند و آژیر را به صدا در می آورد.مکان یک رله بوخهلتس در شکل زیر نشان داده شده است.

اصول کار رله بوخهلتس:

اصول کار رله بوخهلتس مکانیکی است و رله از طریق یک رفتار مکانیکی فعال می شود.زمانی که یک خطای کوچک در ترانسفورماتور اتفاق می افتد،هسته ترانس دچار مشکلات عایقی می شود ،درنتیجه دمای آن بالا می رود و روغن گازهای مختلف co  و co₂  تولید می کند. گازهای تولید شده در مخزن بالایی رله بوخهلتس جمع می شوند و باعث کاهش سطح  روغن می شود.

در زیر نیز نمای رله بوخهلتس را با جزئیات می بینید.

این افزایش فشار به به قسمت متحرک بالایی منتقل شده و آن را به سمت پایین جابجا می کند. حرکت این شناور کنتاکت ها را باز یا بسته کرده و آلارم را به صدا در می آورد.گاهی اوقات به دلیل خروج روغن از مخزن اصلی،حباب های هوا در قسمت بالایی مخزن رله جمع می شوند،که باعث کاهش بیشتر سطح روغن نسبت به حالت قبل می شود و کنتاکت زیرین را تحریک می کند که اینبار دیگر فقط باعث آلارم نمی شود بلکه باعث Trip ترانس می شود و ترانس از مدار باز می شود(در واقع دستور به دژنکتور ورودی رفته و دژنکتور ترانس را باز می کند).

نکته:کارشناسان نگهداری نمونه گیری هایی در بازه های زمانی ثابت از روغن ترانس ها دارندتا به وسیله ی چندین آزمایش در آزمایشگاه وضعیت عایقی ترانس را تخمین بزنند.

نکته:در طول خطاهای کوچک مقدار گاز جمع شده قادر به جابجایی شناور پایین نیست از این رو بسیاری از خطاهای کوچک و نه چندان مهم باعث عملکرد رله نمی شوند.در حین خطاهای اصلی و مهم مانند اتصال به زمین حرارت زیاد تولید شده حجم زیادی گاز تولید می کند.این گاز تولید شده می تواند شناور پایینی را جابجا کرده و در نتیجه سوئیچ  پایین نیز فعال شود.در واقع قسمت فوقانی رله مخصوص خطاهای کوچک و قسمت پایینی مخصوص خطاهای بزرگ مانند اتصال به زمین است.

مزایا و معایب رله بوخهلتس:

مزایا:

-این رله می تواند در برابر خطاهای داخلی ترانسفورماتور که به خاطر گرم شدن هسته اتفاق می افتد نیز عمل کند.

-نوع و شدت خطا را بدون جدا کردن رله از ترانسفورماتور و تنها با بررسی گازهای انباشته شده می توان پیش بینی کرد.

معایب:

-این رله فقط مناسب ترانسفورماتورهای روغنی است.

-این رله تنها زمانی شروع به کار می کند که سطح روغن کم شود.

-رله بوخهلتس کابل های اتصال را محافظت نمی کند بنابراین به یک سیستم محافظتی جدا برای کابل ها نیاز داریم.

-زمان عملیاتی این رله نسبتا بالا و حداقل 0.1 ثانیه است.

کاربرد رله بوخهلتس:

رله بوخهلتس انواع مختلفی از خطاها در ترانسفورماتور را می تواند تشخیص داده و آلارم را به صدا در آورد.

رله Buchholz در شرایط زیر شروع به کار می کند:

-این رله شکست عایقی هسته را تشخیص می دهد.

-ورود حباب های هوا به روغن را بررسی می کند.

-این رله جایی که کاهش سطح روغن باعث افزایش نشت می شود شروع به کار می کند.

-از این رله در اتصال کوتاه سیم پیچ ها نیز استفاده می شود.

-از این رله برای محافظت اتصال های الکتریکی شل و نامطمئن نیز می توان استفاده کرد.

-هر زمانی که روغن ترانسفورماتور از مخزن نگهداری به مخزن اصلی یا برعکس حرکت کند.

آزمایش های رله بوخهلتس:

بر روی این رله آزمایش های مختلفی برای تعیین صحت عملکرد انجام می گیرد.

تست نشتی:

رله را در دمای روغن 90 درجه سانتی گراد و فشار قرار می دهند و جریان نشتی را بعد از 3 دقیقه بررسی می کنند.

تست الکتریکی:

اتصالات عایق زمین را در ولتاژ 2000 ولت و در یک دقیقه بررسی می کنند.

تست عملکردی:

عملکرد رله را می توان در برنامه های کاربردی PLC و تحت شرایط مختلف تجزیه و تحلیل کرد.

نکات ایمنی هنگام وصل رله:

-در اتصال هادی ها به ترمینال مخصوص آن به جای لاستیک از اتصال کاغذی استفاده کنید،زیرا ممکن است به وسیله سیم پیچ آسیب ببیند.

-شناورهای رله باید برای شرایط مختلف آماده به کار باشند،به همین منظور آن ها را در روغن گرم غوطه ور کنید تا بتوانند نیروهای اضافی را تحمل کنند.

-اتصالات بین رله و لوله باید شیبی حدود 1.5 تا 3 درصد داشته باشد و هیچ گونه بیرون زدگی نداشته باشد تا مطمئن شوید گازها در محفظه به طور کامل قرار می گیرند.