Wie der Buchholz-Relais Leistungstransformatoren schützt – Expertenwissen

Was ist ein Transformator-Schutzsystem?

In der Praxis gibt es viele Schutzsysteme für Generatoren, doch auch Leistungstransformatoren sind kritische Maschinen, die vor abnormalen Bedingungen geschützt werden müssen. Das Merz-Preiss-Zirkelstromsystem ist für Generatoren am zufriedenstellendsten. Für Transformatoren benötigen wir ebenfalls Schutz: Erdfehlerrelais gegen Erdfehler, Überstromrelais gegen Phasenkurzschlüsse und Überlast, Differenzialschutz gegen Erd- und Phasenfehler. Ein besonderes Schutzgerät – der Buchholz-Relais – schützt vor langsam entwickelnden Fehlern. Dies wird im Detail erklärt.

Funktionsweise des Buchholz-Relais

Der Buchholz-Relais ist ein gasbetätigter Relais, der in ölgefüllten Transformatoren zum Schutz gegen alle Fehlerarten eingebaut ist. Benannt nach dem Erfinder Buchholz. Er gibt Alarm bei langsam wachsenden Fehlern und trennt den Transformator bei schweren Innenfehlern. Eingesetzt bei Transformatoren über 750 kVA. Einbau in der Rohrleitung zwischen Haupttank und Expansionstank (Konservator) in 9,5° Neigung.

Die Konstruktion zeigt die Abbildung. Der Relais sitzt in der Leitung zwischen Haupttank (kuppelförmig) und Konservator. Er hat zwei Elemente: Das obere Element besteht aus einem Quecksilberschalter an einem Schwimmer. Das untere Element ist ein Quecksilberschalter im Ölstrom. Das obere Element ist an den Alarmkreis für langsam wachsende Fehler angeschlossen, das untere an den Auslösekreis für schwere Innenfehler.

Bei langsam wachsenden Fehlern (Wicklungsisolationsfehler, Kernüberhitzung, Ölmangels durch Leckage) zersetzt Hitze das Öl. Dabei entstehen Gase, zu über 70 % Wasserstoff. Wegen seiner Leichtigkeit steigt der Wasserstoff zum Konservator und hebt den Schwimmer an. Der Wasserstoff drückt auf den Quecksilberschalter, das Element kippt und schließt den Alarmkreis – Alarmton ertönt.

Bei schweren Innenfehlern mit hoher Leistung entsteht durch Überhitzung eine große Gasmenge. Das Öl strömt gewaltsam zum Konservator, kippt den unteren Quecksilberschalter, der die Auslösekontakte betätigt. Der Transformator wird vom Netz getrennt und vor schwerer Beschädigung geschützt.