Przekaźnik Buchholza

Zasada działania przekaźnika Buchholza

W warunkach normalnych aparatu chronionego oraz na skutek wyporu cieczy każdy z dwóch pływaków w przekaźniku Buchholza znajduje się w górnym położeniu. Jeżeli aparat chroniony lub system rur stanie się nieszczelny, następuje powolna utrata cieczy, a co za tym idzie poziom cieczy znajdującej się w przekaźniku Buchholza obniża się. Górny pływak w takiej sytuacji powoli obniża się do położenia dolnego. W połowie drogi wzdłuż której pływak opada zostaje wywołany impuls łączeniowy. Jest to zasługą magnesu, który jest mechanicznie przymocowany do pływaka, i który przesuwając się w pobliżu magnetycznej lampy sterowniczej wywołuje impuls łączeniowy. Jeżeli warunki pracy są normalne, wskutek zaistnienia impulsu łączeniowego zostaje, w odpowiednim miejscu, wywołany sygnał ostrzegawczy. W takim przypadku poziom cieczy odczytywany na skali szkła wziernika nie przekracza 300 cm³. Jeżeli po ostrzegawczym sygnale nie zostanie zatrzymana strata cieczy i poziom cieczy ulegnie dalszemu obniżeniu, opadnie pływak dolny wraz z magnesem do niego przymocowanym. W czasie przesuwania się magnesu w pobliżu lampy magnetycznej aparatu sterowniczego jemu podporządkowanej, także wywołany zostanie impuls sterowniczy.

Wskutek zaistnienia impulsu, zazwyczaj aparat chroniony wyłącza się. Wyłączenie następuje zanim poziom cieczy osiągnie dolny prześwit przewodu luzowego. Jeżeli wystąpią usterki natury elektrycznej, w cieczy izolującej, bądź chłodzącej, która znajduje się w aparacie chronionym, wytwarza się gaz. Zależnie od rodzaju uszkodzenia wytwarzanych jest więcej lub mniej gazów. Gaz, który został wytworzony, unosi się w aparacie chronionym do góry, przedostając się w końcu przez odpowiednie przewody prosto do przekaźnika Buchholza.

Gaz, który znajdzie się w przekaźniku Buchholza, także unosi się ku górze, zbierając się w przewidzianym do tego celu specjalnym wgłębieniu, które znajduje się nad pływakiem górnym. Gaz swoim naporem wypycha ciecz, przez co pływak powoli opada wraz z obniżaniem się poziomu cieczy. Jeżeli usterka, która wystąpiła w chronionym aparacie jest poważna, następuje szybkie wydzielanie dużych ilości gazu. Wydzielony gaz powoduje bardzo silny przepływ cieczy prosto do zbiornika wyrównawczego. Przepychający się strumień cieczy z przekaźnika Buchholza natrafi w końcu na klapkę dzielącą, która jest umieszczona w pobliżu, przesuwając się stopniowo w kierunku prądu cieczy. W procesie tym magnes wmontowany w pływak przesuwa się w pobliżu magnetycznej lampy sterowniczej jemu przyporządkowanej, przez co wywoływany jest impuls sterowania systemu włączającego dolnego. Zadanie przekaźnika będzie spełnione, jeśli po zaistnieniu określonych usterek nastąpi włączenie chronionego aparatu lub sygnalizacja. Do tych usterek należą:

• Zwarcie międzyzwojowe
• Zwarcie międzyfazowe
• Zwarcie między obudową lub rdzeniem żelaznym, a przewodzącymi elementami
• Nieszczelność przewodów lub obudowy
• Przypalenie żelaza
• Przeniknięcie powietrza do wnętrza aparatu chronionego

Istotną sprawą jest reakcja przekaźnika Buchholza tylko na usterki mogące wystąpić w chronionym aparacie. Wpływy zewnętrzne działające na przekaźnik, jak wstrząsy sejsmiczne, czy wstrząsy występujące w zakładach pracy, czy też zwarcia w sieciach wieloobwodowych nie powinny wywołać działania przekaźnika Buchholza.

Zasada działania przekaźnika Buchholza

Przekaźnik Buchholza jest zbudowany z obudowy, pokrywy oraz zespołu do wbudowywania. Zarówno obudowa, jak i pokrywa są wykonane z lekkiego, odpornego na działania atmosferyczne stopu. Stal stanowi główny składnik budulcowy zespołu do wbudowania. Ponadto obudowa posiada wycięte otwory wylotowe i wlotowe dla cieczy. Aby można było łatwo łączyć poszczególne elementy, otwory te posiadają zazwyczaj zakończenie kołnierzowe lub gwint luzowy. Zespół do wbudowania wymaga kontroli działania, w tym celu z obu stron obudowy umieszcza się szklane wzierniki. Szkła tych wzierników montuje się przy użyciu gwintowych pierścieni zrobionych z łączywa. Dodatkowo szkło górnego wziernika jest zaopatrzone w podziałkę wyskalowaną w cm³. Aby zabezpieczyć szkła wzierników przed zanieczyszczeniami, zaopatrzono je w odpowiednie osłony, które otwierane są do góry. W głębszych miejscach obudowy osadza się z obu stron otwory spustowe, które służą do wypuszczania cieczy. Do pokrywy mocuje się:

• Kontrolny kurek
• Zespół do wbudowania
• Kontrolny przycisk czyli dwa połączenia gwintem przeznaczone do rur stalowych, a także zaciski

Rurowe połączenie, którego nie wykorzystamy należy zabezpieczyć zamontowaną zazwyczaj zaślepką. Zwykłe zaciski oraz zaciski służące do łączenia przewodu ochronnego, są ulokowane w skrzynce zaciskowej, która stanowi pewną część odlewu pokrywy i jest zamykana za pomocą ruchomej klapy. Aby uniknąć nadmiernego zbierania się pary wodnej we wspomniane skrzynce zaciskowej, wyposaża się ją w labiryntowe otwory do napowietrzania i odpowietrzania.

Do zespołu wbudowania mocuje się odpowiednie elementy działania. W skład tych elementów wchodzą:

• Górny system łączeniowy, który składa się z pływaka górnego, oraz przyporządkowanego temu pływakowi magnesu z manipermu, a także z magnetycznej lampy sterowniczej.
• Dolny system łączeniowy, który składa się z pływaka dolnego oraz przyporządkowanego temu pływakowi magnesu z manipermu, a także z magnetycznej lampy sterowniczej oraz klapki dzielącej.

Spośród czterech zacisków, które znajdują się w skrzynce zaciskowej, dwa zaciski wchodzą w skład górnego systemu łączeniowego, zaś dwa kolejne wchodzą w skład dolnego systemu łączeniowego. Klapka dzieląca, którą umieszczana się w przekaźniku dwupływakowym, jest połączona z dolnym pływakiem i można ją nastawić na prędkość przepływu cieczy od 65 cm/s do 150 cm/s. Zazwyczaj przekaźniki ustawia się fabrycznie na wartość 100 cm/s.

Opis doświadczenia, w którym można zbadać przekaźnik Buchholza

Badanie sygnalizacji można przeprowadzić podając napięcie na płytę modelu i zmieniając odpowiednimi mechanizmami położenie poszczególnych pływaków przekaźnika, aż uzyskamy położenie odpowiadające jego prawidłowej pracy. Następnie wciskamy przycisk załączający, co włącza układ poprzez podanie napięcia na styki przekaźnika Buchholza, które w normalnym trybie pracy są zwarte. Następnie wspomnianymi mechanizmami zmieniamy położenie pływaka górnego, co symuluje nieszczelność aparatu chronionego lub systemu rur. Powoduje to utratę cieczy. Razem z opadaniem górnego pływaka rozwierają się rtęciowe styki, które są do niego przymocowane. To rozwarcie styków implikuje podanie ostrzegawczego sygnału, który zapala czerwoną lampkę.

W symulacji wyłączania, musimy pozostawić górny pływak układu w dolnej pozycji. W następnej kolejności, przy załączonym układzie, mechanizmami dolnego pływaka ustawiamy go w dolnej pozycji. Pływak dolny który stopniowo opada powoduje rozwarcie sprzęgniętych z nim styków rtęciowych. Po rozwarciu styków cały układ zasilania zostaje odłączony.

Jeżeli rozewrzemy zarówno styki górnego, jak i dolnego pływaka, będziemy mieli okazją potwierdzić sprawność działania przekaźnika Buchholza, którego badamy. Poprzez rozwarcie styków pływaka górnego, zapoczątkowujemy działanie systemu sygnalizującego awarię. Poprzez rozwarcie styków pływaka dolnego spowodujemy wyłączenie całego aparatu chronionego.

W wyniku przeprowadzonego ćwiczenia, przekaźnik Buchholza powinien działać poprawnie, co zaobserwujemy poprzez prawidłowe reakcje na podwyższanie i opuszczanie pływaków. Gdy każdy z pływaków znajdzie się na górze, nie powinno się pojawić żadne ostrzeżenie, a przekaźnik poinformuje nas o poprawności swojego działania, co potwierdzi odpowiedni stan cieczy. Jeżeli opuścimy pływak górny odpowiednio nisko, załączy się sygnalizacja świadcząca o wycieku cieczy. W razie dalszego ubytku cieczy opadnie również pływak dolny, co spowoduje zupełne wyłączenie urządzenia. Przekaźniki Buchholza stosuje się w transformatorach olejowych, gdzie używa się ich do informowania o poziomie oleju w urządzeniu.