Transformer'ın Duman Dedektörü: Buchholz Rölesinin İçinde

Giriş — nedir ve ne içindir?

Karşılaştığınız transformatörlerin çoğu voltajı değiştirmekle meşgul. Bir Buchholz rölesi (adını 1921'de patentli Alman mühendis Max Buchholz'dan almıştır) farklı bir şey yapar: yağla dolu bir transformatörün içindeki sorunları izler. Bunu transformatör yağı için bir duman dedektörü olarak düşünün. Yalıtım aşırı ısındığında veya ark çarptığında, mineral yağ ayrışır ve gaz açığa çıkarır - ve bu tamamen mekanik röle, hasar felakete dönüşmeden çok önce alarm verir (veya kesiciyi çalıştırır).

Prensip ve nasıl çalıştığı

Röle, transformatör tankı ile koruyucusu (küçük havai yağ deposu) arasındaki borunun içinde bulunur. Tankın içinde açığa çıkan gaz bu borudan yükselir ve rölede toplanır. İki aşamada çalışır:

Alarm aşaması (yavaş): yavaş yavaş gelişen bir arıza (kısmi deşarj, gevşek bir göbek cıvatası veya eskimiş yalıtım) röleye ince gaz kabarcıkları verir. Gaz yağın yerini alır, şamandıra düşer ve alarm kontağı kapanır. Transformatör çalışmaya devam ediyor; operatör gazı çekip analiz edebilir.

Açma aşaması (hızlı): Şiddetli bir arıza (sargıda kısa devre veya toprakta ark) yağı şiddetli bir şekilde buharlaştırır ve koruyucuya doğru bir dalgalanmaya neden olur. Dalgalanma bir yönlendiriciye çarpar, açma kontağını kapatır ve yaklaşık 0,05-0,1 saniye içinde transformatörün bağlantısını keser.

Mekanik olduğu için güç kaynağına ihtiyaç duymaz ve arızalanacak elektronik aksamı yoktur; bu da onun bir asırdan fazla bir süredir standart ekipman olarak kalmasının büyük bir nedenidir.

Uygulama örneği

20 MVA, 110 kV'luk bir trafo merkezi transformatöründe, zayıf şekilde sıkıştırılmış bir göbek cıvatası, birkaç santimetrekarelik çeliği yavaşça ısıtır. Hiçbir arıza akımı akmaz, dolayısıyla aşırı akım rölesi hiçbir şey görmez; ancak ilk günden itibaren gaz oluşur. Buchholz rölesi bunu haftalar boyunca biriktirir ve bir Aşama-1 alarmı verir; operatör gazı numuneler (hidrojen artı karbon monoksit, selülozun karıştığını gösterir) ve bir inceleme planlar. Aynı arıza dönüşten dönüşe kısa devre haline gelirse, rölenin Aşama-2 yağ dalgalanması üniteyi milisaniyeler içinde açarak aktif parçayı kurtaracaktır.

Temel parametreler ve mühendislik uyarıları

Uygun olduğu yer: Yalnızca koruyuculu, tipik olarak 800 kVA ve üzeri (IEC 60076-11 uyarınca) nominal değere sahip yağa batırılmış transformatörler. Hermetik olarak kapatılmış ünitelerde koruyucu veya boru yoktur, dolayısıyla farklı bir birleşik basınç/gaz monitörü kullanırlar.

Boru geometrisi: Gazın doğal olarak rölede toplanması için bağlantının koruyucuya doğru 2–4° yükselmesi gerekir; bir düşüş veya ters bir yönelim onu ​​yener.

Gazın okunması (kısa kılavuz): renksiz ve yanıcı olmayan = sıkışmış hava (çoğunlukla ilaveden sonra); beyaz/gri = kağıt yalıtımı bozuluyor; sarı = ahşap veya sunta; siyah = ark nedeniyle ayrışan yağ. Kesin teşhis hâlâ çözünmüş gaz analiziyle yapılıyor.

Katmanlama: Röle yalnızca yağ deposu içindeki arızaları görür. Burçlar, harici kablolar ve yıldırımın yanı sıra diferansiyel ve aşırı akım korumasına da ihtiyaç vardır.

Yaygın yanılgı ve eğlenceli bir gerçek

Yanlış kanı: "Buchholz rölesi transformatörü her türlü arızaya karşı korur." Bunu yapmaz; yalnızca yağ deposu içindeki gaz veya yağ dalgalanmasına neden olan arızaları yakalar. Harici kısa devreler ve burç atlamaları onun tarafından görülmez.

Eğlenceli gerçek: Rölenin kendine ait bir güç kaynağı yoktur, ancak genellikle herhangi bir elektriksel koruma bildiriminden haftalar önce ilk uyarıyı verir - çünkü gevşek bir cıvata gibi yeni başlayan bir arıza, ilk dakikadan itibaren gaz üretir ancak ölçülebilir bir akım çekmez. Bu gerçekten transformatörün stetoskobu.