رله بوخهلتس چیست؟
شاید این سوال در ذهن شما هم ایجاد شده باشد که رله بوخهلتس چیست و چه کاربردی دارد. برای پاسخ به این پرسش باید گفت این رله در ترانسفورماتور یک ظرف روغن است که لوله اتصال از مخزن اصلی به مخزن محافظ را درون خود جای داده است و دارای دو عنصر می‌باشد.
این سربالایی آن از یک شناور تشکیل شده است و به گونه‌ای به لولا متصل می‌شود که با توجه به سطح روغن در مخزن رله، می‌تواند به سمت بالا و پایین حرکت کند. روی شناور یک کلید جیوه‌ای ثابت نصب شده است و تراز شدن این کلید به موقعیت شناور بستگی دارد.
عنصر پایین‌تر این رله از یک صفحه با فعل و یک سوئیچ جیوه تشکیل شده است. این صفحه دقیقاً در جلوی ورودی یا سمت مخزن اصلی رله در یک ترانسفورماتور و روی یک لولا نصب می‌گردد به گونه‌ای که زمان وارد شدن روغن از فشار ورودی به رله، تراز صفحه بافل به همراه سوئیچ جیوه متصل به آن تغییر می‌کند.
علاوه بر موارد ذکر شده، این رله‌ها کیسه‌های آزاد سازی گاز دارند که در بالای آنها تعبیه شده است. هدایت‌های الکتریکی هر دو کلید جیوه از طریق یک بلوک ترمینال انجام می‌شود.
چرا در ترانس از رله بوخهلتس استفاده می‌شود؟
رله‌های بوخهلتس عمدتاً به منظور درک شرایط غیر عادی در داخل ترانسفورماتور استفاده می‌شود و از ترانسفورماتورها در مقابل خطاهای رخ داده در داخل ترانس حفاظت می‌کنند. این خطاها می‌توانند شامل اتصال کوتاه مانند نقص‌های سیم پیچ اولیه و نقص‌های هسته‌ای باشند که به دلیل خرابی ضربه روغن عایق ترانسفورماتور رخ می‌دهد و این مدل رله چنین عیب‌هایی را تشخیص داده و مدار هشدار را می‌بندد. این رله در واقع نوعی رله محافظتی محسوب می‌شود که با روغن و گاز فعال شده و به صورت جهانی در تمام ترانسفورماتورهای قدرت و روغن استفاده می‌شود و بیش از ۵۰۰ کیلو وات آمپر قدرت دارد. همچنین آنها از لحاظ ملاحظات اقتصادی در لحظه‌هایی که دارای درجه بندی کمتر از ۵۰۰ کیلووات آمپر هستند ارائه نمی‌شود.
رله‌های بوخهلتس عمدتاً به منظور درک شرایط غیر عادی در داخل ترانسفورماتور استفاده می‌شوند و از ترانسفورماتورها در مقابل خطاهای رخ داده در داخل ترانس حفاظت می‌کنند.
اساس کار رله بوخهلتس:
این رله در واقع زمانی کاربرد دارد که یک خطای الکتریکی در مخزن ترانسفورماتور با تولید گاز همراه است و در صورتی که خطای آن به اندازه کافی زیاد باشد، با افزایش روغن از مخزن به سمت نگهدارنده همراه خواهد بود.
عملکرد این مدل تازه با توجه به یک پدیده مکانیک بسیار ساده انجام می‌شود و به صورت مکانیکی فعال می‌گردد. در صورتی که خطاهای حتی خیلی جزئی در ترانسفورماتور وجود داشته باشند، روغن عایق ترانسفورماتور به گازهای مختلف هیدروکربن مانند کربن دی اکسید و کربن مونوکسید تجزیه می‌شود.
این خطاها می‌توانند شامل خراب شد عایق بین سیم پیچ‌ها، خراب شدن هسته ترانسفورماتور و گرم شدن هسته باشد. در تجزیه روغن عایق ترانسفورماتور در قسمت بالایی ظرف بوخهلتس جمع می‌شود که باعث افت سطح روغن در آن می‌گردد و افت سطح روغن به معنی پایین آمدن موقعیت شناور و به دنبال آن، کج شدن سوئیچ جیوه می‌باشد.
همچنین بعضی اوقات به دلیل نشت روغن در مخزن اصلی ممکن است حباب‌های هوا در قسمت بالایی ظرف رله جمع شود که می‌تواند باعث کاهش سطح روغن در آن شود و مدار آلارم را فعال کند. با جمع شدن گازهای انباشته شده از بسته‌های انتشار گاز در بالای رله و با تجزیه و تحلیل آنها می‌توان نوع خرابی ترانس را پیش بینی کرد.
ویژگی‌های ساخت رله بوخهلتس و طراحی آن:
پوشش خارجی و جعبه ترمینال این رله از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده است و یک پنجره بازرسی نیز به منظور نظارت بر سطح روغن داخل رله، در آن تعبیه شده است. همچنین دوستی وی چت جیوه‌ای به منظور آلارم و قطع مدار به کلید شناور متصل هستند و این کلیدها نیز به ترمینال‌های داخل جعبه ترمینال در بالای رله وصل می‌شوند.
از دیگر ویژگی‌های آن وجود یک آزاد کننده گاز در قسمت بالایی آن به منظور دفع گازهای انباشته شده است همچنین یک دکمه تست تماس مدار الکتریکی و ترمینال‌ها در جعبه ترمینال آلیاژ آلومینیوم ریخته گری مقاوم در مقابل هوا قرار گرفته است که در قسمت بالایی رله نصب شده است. در پایین محفظه نیز یک راه تخلیه قرار داده شده است و مدار الکتریکی رله‌های مدرن با گزینه سیگنال‌های آنالوگ و دیجیتال به منظور تجمع مداوم گاز و نظارت بر سرعت جریان ارائه می‌شوند.
کاربردهای رله بوخهلتس:
از این رو نمی‌توان در ترانسفورماتورهای دارای محافظ استفاده کرد و در لوله اتصال محافظ و مخزن ترانسفورماتور قرار می‌گیرد. البته کار کردن آن به سه شرط متکی می‌باشد که شامل ایجاد حباب‌های گاز داخل ترانسفورماتور به دلیل خطای شدید، افت سطح روغن ترانسفورماتور و انتقال سریع روغن ترانسفورماتور از مخزن حفاظت به مخزن اصلی یا از مخزن اصلی به مخزن حفاظت، می‌باشد.
آنالیز خطا به وسیله رله بوخهلتس:
گازهای گیر افتاده در رله به منظور اطلاعات حادثه جمع آوری می‌شوند و رنگ آنها اطلاعات زیادی را در مورد گسل به ما می‌دهد. گاز سفید نشان دهنده سوء عملکرد ناشی از کاغذ، پنبه و ابریشم می‌باشد، گاز زرد در اثر سوء عملکرد ناشی از چوب و مقوا تشکیل می‌شود، گاز سیاه به دلیل تشکیل قوس در روغن به وجود می‌آید گاز قهوه‌ای نیز در اثر خرابی مدار مغناطیسی ایجاد می‌شود.
مزایا و معایب رله بوخهلتس:
این رله می‌تواند گسل‌ها را در همان مراحل اولیه تشخیص دهد و به خوبی از ترانس محافظت کند همچنین خطاهای ناشی از گرم شدن هسته را نیز نشان می‌دهد و به شما در جلوگیری از آسیب شدید کمک می‌کند.
از دیگر مزایای آن این است که با برآورد نمونه‌های هوا بدون برچیدن ترانس می‌تواند ماهیت و شدت خطا را تعیین کند. البته معایبی نیز دارد و یکی از آنها این است که از آن تنها می‌توان در ترانسفورماتورهای پر از روغن استفاده کرد.
از دیگر معایب آن این است که تنها می‌تواند عیب‌هایی را که در زیر سطح روغن اتفاق می‌افتند، تشخیص دهد. همچنین نوع رله عملکرد کندی دارد و حداقل دامنه کار آن ۱/۰ ثانیه و دامنه عملکرد آن ۲/۰ ثانیه است.
روش نصب و راه اندازی رله بوخهلتس:
همانطور که قبلاً ذکر شد عملکرد این جمله بسیار ساده است و تنها الزاماتی برای نصب آن وجود دارد که لازم است رعایت شوند.
برای مثال شناورهای حمله باید برای کار در هر نوع شرایطی آماده باشند و به همین منظور لازم است آنها را در روغن گرم غوطه ور کرد تا بتوانند نیروهای اضافه را تحمل کنند. همچنین رله و لوله متصل به آن باید حداقل ۵/۱ تا ۳ درصد شیب داشته باشند و هیچگونه بیرون‌زدگی نداشته باشند تا اطمینان حاصل شود که گازها به صورت کامل درون محفظه قرار می گیرند. و در آخر نیز برای آنکه اتصالات هادی از روغن آسیبی نبینند لازم است به جای لاستیک از کاغذ استفاده شود.
جمع بندی:
رله بوخهلتس وسیله‌ای است که قابلیت شناسایی انواع مختلف خطاها را دارد و به محض تشخیص آنها مدار را قطع می‌کند تا از آسیب دیدگی ترانسفورماتور جلوگیری کند. این وسیله از دو بخش اصلی که شامل یک شناور و یک صفحه و کلید جیوه‌ای می‌باشد، تشکیل شده است.
البته این رله محدودیت‌هایی نیز دارد و تنها در سه وضعیت مخصوص شامل تشکیل حباب گاز به دلیل خطا، کم شدن سطح روغن ترانسفورماتور و زمانی که روغن به سرعت درون ترانسفورماتور جریان پیدا می‌کند، کار می‌کند. یکی از مهم‌ترین روش‌های تشخیص نوع خطا در ترانسفورماتور دقت به رنگ گاز جمع شده در رله می‌باشد و هر کدام از رنگ‌ها نشان دهنده نوع خطای خاصی هستند.