Un relè Buchholz è una caratteristica di sicurezza di alcuni trasformatori elettrici, bobine di arresto o condensatori e reattori elettrici ad alta tensione. È progettato per prevenire la diffusione di danni in caso di cortocircuito, arco voltaico o altri guasti elettrici pericolosi, come un’esplosione o un deterioramento delle condizioni di surriscaldamento. Il concetto per il relè è stato inventato da Max Buchholz, un ingegnere e inventore del XX secolo i cui antenati emigrarono negli Stati Uniti dalla Germania nel 20. Ha sviluppato per la prima volta la staffetta di Buchholz nel 1800, ma non è stata diffusa negli Stati Uniti fino agli anni ‘1921.
Ogni relè Buchholz agisce come una sorta di interruttore automatico, il più delle volte collegato alla parte superiore dei trasformatori elettrici riempiti d’olio dove si trova un serbatoio dell’olio noto come conservatore. Il ruolo principale del dispositivo è quello di mantenere una costante dielettrica o una proprietà isolante per il trasformatore, e può farlo controllando l’alimentazione dell’olio circolante dal conservatore, nonché rilevando perdite d’aria nel sistema. Gli interruttori di sicurezza come il relè Buchholz sono un componente essenziale delle moderne reti di distribuzione dell’energia. Sono progettati per ridurre al minimo i danni ad aree più ampie del sistema in caso di guasto localizzato, che potrebbe altrimenti propagarsi e sovraccaricare altri trasformatori più a valle.
La costruzione di tali dispositivi è pesante, in modo che possano resistere a correnti elettriche elevate e condizioni climatiche variabili. L’alloggiamento è a forma di cupola e costituito da un involucro in alluminio resistente alle intemperie con controlli del circuito di prova e intervento meccanico integrati, nonché una finestra di ispezione in vetro temperato per monitorare visivamente i livelli dell’olio isolante. Gli interruttori in un relè Buchholz sono in grado di gestire tensioni da 24 fino a 250 volt di corrente alternata (CA) o corrente continua (CC) e l’isolamento del relè può gestire cariche di 2,000 volt. L’olio isolante stesso è una forma di olio minerale stabile alle alte temperature o composti di idrocarburi fluorurati a base di silicio che di solito hanno un intervallo di temperatura funzionale compreso tra 77 ° e 239 ° Fahrenheit (da 25 ° a 115 ° Celsius).
Una serie di galleggianti dell’olio in un relè Buchholz viene utilizzata per misurare i livelli di guasto nel trasformatore. Guasti elettrici minori genereranno una piccola quantità di gas nell’olio, che sposterà un galleggiante superiore e farà sì che il relè attivi un allarme esterno. Guasti su larga scala rilasceranno abbastanza gas da attivare un interruttore di scatto nel relè Buchholz quando un lembo sul galleggiante più grande e inferiore viene ruotato dal gas in aumento e il relè interrompe l’alimentazione al trasformatore. Un pulsante esterno sul dispositivo è previsto per un reset del sistema quando il motivo del guasto è stato determinato e corretto. Se il trasformatore subisce una piccola perdita d’olio o una piccola quantità di aria entra nell’unità, il gruppo galleggiante minore attiva l’allarme. Quando le perdite diventano significative, l’interruttore di sgancio viene attivato dal galleggiante più grande e il sistema viene spento.
Le variazioni sul design possono includere un interruttore a mercurio collegato all’aletta rotante per il gruppo inferiore invece di un dispositivo galleggiante. Alcune unità dispongono anche di rubinetti di prova per verificare se i galleggianti e gli interruttori a mercurio funzionano correttamente incanalando l’aria attraverso il sistema e monitorando la loro risposta. Il gruppo relè è spesso montato su una piastra in ghisa per impieghi gravosi e i terminali sono isolati con ceramica per conferire al relè Buchholz maggiore resistenza e durata.