Un relais Buchholz est une caractéristique de sécurité de certains transformateurs électriques, bobines d’arrêt ou condensateurs et réacteurs électriques haute tension. Il est conçu pour empêcher la propagation des dommages en cas de court-circuit, d’arc électrique ou d’autres défauts électriques dangereux, tels qu’une explosion ou une détérioration des conditions de surchauffe. Le concept du relais a été inventé par Max Buchholz, un ingénieur et inventeur du 20e siècle dont les ancêtres ont émigré d’Allemagne aux États-Unis dans les années 1800. Il a d’abord développé le relais Buchholz en 1921, mais il n’a été largement utilisé aux États-Unis que dans les années 1940.
Chaque relais Buchholz agit comme une sorte de disjoncteur, le plus souvent fixé au sommet des transformateurs électriques remplis d’huile où se trouve un réservoir d’huile appelé conservateur. Le rôle principal de l’appareil est de maintenir une constante diélectrique ou une propriété isolante pour le transformateur, et il peut le faire en contrôlant l’alimentation en huile en circulation du conservateur, ainsi qu’en détectant les fuites d’air dans le système. Les interrupteurs de sécurité comme le relais Buchholz sont un composant essentiel des réseaux de distribution électrique modernes. Ils sont conçus pour minimiser les dommages à des zones plus larges du système en cas de défaut localisé, qui pourrait autrement se propager et surcharger d’autres transformateurs plus loin sur la ligne.
La construction de tels dispositifs est robuste, de sorte qu’ils peuvent résister à des courants électriques élevés et à des conditions climatiques variables. Le boîtier est en forme de dôme et fabriqué à partir d’un boîtier en aluminium résistant aux intempéries avec des contrôles de test mécanique et de circuit de déclenchement intégrés, ainsi qu’une fenêtre d’inspection en verre trempé pour surveiller visuellement les niveaux d’huile isolante. Les commutateurs d’un relais Buchholz sont capables de gérer des tensions de 24 à 250 volts en courant alternatif (AC) ou en courant continu (DC), et l’isolation du relais peut supporter des charges de 2,000 77 volts. L’huile isolante elle-même est une forme d’huile minérale stable à haute température ou de composés d’hydrocarbures fluorés à base de silicium qui ont généralement une plage de température fonctionnelle comprise entre 239° et 25° Fahrenheit (115 à XNUMX° Celsius).
Une série de flotteurs d’huile dans un relais Buchholz sont utilisés pour évaluer les niveaux de défaut dans le transformateur. Des défauts électriques mineurs généreront une petite quantité de gaz dans l’huile, ce qui déplacera un flotteur supérieur et provoquera l’activation d’une alarme externe par le relais. Les défauts à grande échelle libéreront suffisamment de gaz pour qu’un interrupteur de déclenchement dans le relais Buchholz soit activé lorsqu’un volet du plus grand flotteur inférieur est tourné par le gaz montant et que le relais coupe l’alimentation du transformateur. Un bouton externe sur l’appareil est prévu pour une réinitialisation du système lorsque la raison du défaut a été déterminée et corrigée. Si le transformateur subit une fuite d’huile mineure ou qu’une petite quantité d’air pénètre dans l’unité, le flotteur mineur active l’alarme. Lorsque les fuites deviennent importantes, l’interrupteur de déclenchement est déclenché par le plus gros flotteur et le système est arrêté.
Des variations sur la conception peuvent inclure un interrupteur à mercure fixé au volet rotatif pour l’ensemble inférieur au lieu d’un dispositif à flotteur. Certaines unités ont également des robinets de test pour vérifier si les flotteurs et les interrupteurs à mercure fonctionnent correctement en canalisant l’air à travers le système et en surveillant leur réponse. L’ensemble relais est souvent monté sur une plaque en fonte robuste et les bornes sont isolées avec de la céramique pour donner au relais Buchholz une résistance et une durabilité accrues.