Реле Бухгольца (газове реле) — двоступенева газова захист масляних силових трансформаторів

Посібник про групи з'єднання обмоток трансформатора розглядає з'єднання обмоток і фазовий зсув силового трансформатора. Ця стаття розглядає зовсім інший аспект тієї самої машини: механічний захист, повністю незалежний від електричних диференційних чи струмових реле, який часто дає першу ознаку прогресуючого внутрішнього пошкодження — реле Бухгольца.

Де розташоване реле і до яких трансформаторів воно застосовується

Реле Бухгольца встановлюється в трубі між баком масляного силового трансформатора і розташованим вище розширювальним баком (консерватором) (посудиною, що компенсує зміни об'єму масла при зміні температури). Ця конструкція — бак плюс консерватор — є передумовою для реле Бухгольца: герметичний трансформатор (без консерватора, наприклад з азотною подушкою або повністю заповненим баком під тиском) або трансформатор сухого типу не має реле Бухгольца і покладається на альтернативні види захисту, такі як реле раптового підвищення тиску або онлайн-моніторинг аналізу газів.

Дві незалежні ступені

Реле Бухгольца працює через два незалежні механізми в одному корпусі:

• Ступінь сигналізації (повільне накопичення газу): прогресуюче, низькоенергетичне пошкодження — наприклад, часткові розряди, гаряча точка в обмотці або повільно прогресуюче старіння ізоляції — поступово розкладає масло і утворює газ. Цей газ піднімається в корпус реле, витісняючи там масло, і опускає поплавець, який замикає контакт. Це активує лише сигналізацію, без відключення.
• Ступінь відключення (раптовий викид масла): серйозне, швидко прогресуюче пошкодження — наприклад, внутрішнє коротке замикання між обмотками або пробій на осердя — спричиняє раптовий, потужний потік масла з бака в консерватор. Цей потік вдаряє по заслінці або лопаті в корпусі реле, замикаючи другий, незалежний контакт. Це негайно відключає вимикач трансформатора.

Отже, ці дві ступені — не два налаштування одного й того самого сигналу, а два фізично роздільні принципи виявлення: один реагує на поступове утворення газу, інший — на раптовий механічний викид масла.

Чому це доповнює електричний захист

Диференційний і струмовий захисти виявляють пошкодження через електричні величини на виводах трансформатора. Прогресуюче, низькоенергетичне пошкодження — наприклад, повільно прогресуючі часткові розряди в ізоляції — часто ще не дає електричного сигналу, достатньо великого для спрацювання електричного реле, тоді як пошкодження вже виробляє газ. Реле Бухгольца вловлює таке "тихе" пошкодження задовго до того, як воно переросте в електрично виявлюване коротке замикання.

Що робити при сигналі тривоги

Увага: сигнал тривоги реле Бухгольца ніколи не можна скидати чи ігнорувати без розслідування. Звичайним наступним кроком є взяття проби масла/газу з реле для аналізу розчинених газів (dissolved gas analysis, DGA) згідно з методом відбору проб IEC 60567 та настановою з інтерпретації IEC 60599; склад зібраних газів (наприклад, водень, метан, етилен, ацетилен) вказує на тип і тяжкість основного пошкодження. Саме реле визначає лише факт утворення газу, а не те, яке пошкодження його спричинило — це визначення потребує окремого лабораторного аналізу проби.

Практична значущість

Під час періодичного технічного обслуговування масляного силового трансформатора з консерватором варто перевірити, чи встановлено реле Бухгольца, чи правильно воно підключене і чи проходить періодичне функціональне тестування (механізми поплавця і заслінки можуть заклинити після багатьох років нерухомості без зовнішньої видимості цього факту). При сигналі тривоги завжди спершу потрібно взяти й оцінити пробу газу, перш ніж залишати трансформатор в експлуатації без застережень.

Часті помилки

1. Скидання або ігнорування сигналу тривоги без взяття проби газу для DGA — стійкий низькоенергетичний сигнал тривоги може вказувати на пошкодження, яке поступово погіршується.
2. Припущення, що кожен масляний трансформатор має реле Бухгольца — герметичні та сухого типу трансформатори не мають цього захисту і потребують альтернативних засобів захисту.
3. Плутанина ступеня сигналізації зі ступенем відключення, або припущення, що будь-яке накопичення газу автоматично призводить до відключення — це два фізично роздільні механізми з різним тригером.
4. Відсутність періодичного функціонального тестування механізму поплавця і заслінки в рамках програми обслуговування, через що заклинене після багатьох років нерухомості реле залишається непоміченим до моменту, коли воно знадобиться.

Пов'язані матеріали

• Групи з'єднання обмоток трансформатора — чому Dyn11 і Yyn0 не можна просто вмикати паралельно
• Заземлювальний трансформатор зигзаг — штучна нейтраль для мереж без природної нейтралі
• Пусковий струм трансформатора (струм намагнічування)
• Термографічне обстеження та NTA 8220 — клас пожежного ризику