Was ist ein Buchholz-Relais?

Ein Buchholzrelais ist ein Sicherheitsmerkmal einiger elektrischer Transformatoren, Drosselspulen oder elektrischer Hochspannungsdrosseln und -kondensatoren. Es soll die Ausbreitung von Schäden im Falle eines Kurzschlusses, eines Lichtbogenüberschlags oder anderer gefährlicher elektrischer Fehler wie einer Explosion oder einer Verschlechterung durch Überhitzung verhindern. Das Konzept des Relais wurde von Max Buchholz erfunden, einem Ingenieur und Erfinder des 20. Jahrhunderts, dessen Vorfahren im 19. Jahrhundert aus Deutschland in die Vereinigten Staaten einwanderten. Er entwickelte das Buchholz-Relais erstmals in den 1920er-Jahren, doch es verbreitete sich in den USA erst im 19. Jahrhundert.

Jedes Buchholz-Relais fungiert als eine Art Leistungsschalter und wird meist an der Oberseite ölgefüllter elektrischer Transformatoren angeschlossen, wo sich ein Ölreservetank, ein sogenanntes Ausdehnungsgefäß, befindet. Die Hauptfunktion des Geräts besteht darin, eine Dielektrizitätskonstante oder Isolationseigenschaft für den Transformator aufrechtzuerhalten. Dies kann durch die Überwachung der Umlaufölzufuhr aus dem Ausdehnungsgefäß sowie durch die Erkennung von Luftlecks im System erreicht werden. Sicherheitsschalter wie das Buchholzrelais sind ein wesentlicher Bestandteil heutiger Energieverteilungsnetze. Sie sind darauf ausgelegt, im Falle eines lokalisierten Fehlers Schäden an größeren Bereichen des Systems zu minimieren, die sich andernfalls ausbreiten und andere Transformatoren weiter unten in der Leitung überlasten könnten.

Die Konstruktion solcher Geräte ist robust, sodass sie hohen elektrischen Strömen und wechselnden Wetterbedingungen standhalten können. Das kuppelförmige Gehäuse besteht aus einem wetterbeständigen Aluminiumgehäuse mit integrierten mechanischen Prüf- und Auslösekreissteuerungen sowie einem Sichtfenster aus gehärtetem Glas zur visuellen Überwachung des Isolierölstands. Die Schalter in einem Buchholz-Relais können Spannungen von 24 bis 250 Volt Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC) verarbeiten, und die Isolierung des Relais kann Lasten von 2.000 Volt bewältigen. Das Isolieröl selbst ist eine hochtemperaturstabile Form von fluorierten Kohlenwasserstoffverbindungen auf Mineralöl- oder Siliziumbasis, die im Allgemeinen einen funktionellen Temperaturbereich zwischen 25° und 115° Celsius (77° bis 239° Fahrenheit) haben.

Eine Reihe von Ölschwimmern in einem Buchholzrelais werden zur Messung von Transformatorfehlerniveaus verwendet. Kleinere elektrische Fehler erzeugen eine kleine Menge Gas im Öl, die einen oberen Schwimmer bewegt und dazu führt, dass das Relais einen externen Alarm aktiviert. Bei großen Fehlern wird so viel Gas freigesetzt, dass ein Auslöseschalter im Buchholz-Relais aktiviert wird, wenn aufsteigendes Gas einen Flügel am größeren unteren Schwimmer dreht und das Relais die Stromversorgung zum Transformator unterbricht. Am Gerät ist eine externe Taste vorhanden, mit der das System zurückgesetzt werden kann, wenn die Fehlerursache ermittelt und behoben wurde. Wenn am Transformator ein geringfügiges Ölleck auftritt oder eine kleine Menge Luft in das Gerät eindringt, löst die kleine Schwimmerbaugruppe den Alarm aus. Wenn die Leckage erheblich wird, betätigt der größte Schwimmer den Auslöseschalter und das System schaltet ab.

Zu den Konstruktionsvarianten kann anstelle einer Schwimmervorrichtung ein am Drehflügel für die untere Baugruppe angebrachter Quecksilberschalter gehören. Einige Geräte verfügen außerdem über Testhähne, um zu überprüfen, ob die Schwimmer und Quecksilberschalter ordnungsgemäß funktionieren, indem Luft durch das System geleitet und deren Reaktion überwacht wird. Die Relaisbaugruppe ist oft auf einer hochbelastbaren Gusseisenplatte montiert und die Anschlüsse sind keramikisoliert, um dem Buchholzrelais mehr Festigkeit und Haltbarkeit zu verleihen.

Go up