Согласно патентам, первые трансформаторы были выпущены в 1885 г. компанией Ganz & Co. Это были небольшие трансформаторы переменного тока кольцевого и броневого типов, магнитная система - цельная.
1890г. Доливо-Добровольский изобрел 3-х фазный трансформатор. В статье, опубликованной в немецком журнале ETZ в 1891 г. впервые использовалось немецкое слово "Drehstrom" -3-х фазный ток, как синоним «вращающегося». Эту статью перевели на многие языки, а термин «вращающийся ток» стал общеупотребительным.
1889 г. Швинберн предложил применять масло для изоляции. В этом же году, компания "Машинфабрик Оейликон" (Швейцария) поставила поставила первые трансформаторы с масляной изоляцией в Германию.
<23>Защита Бухгольца и реле контроля маслаПрименение масла для изоляции трансформатора – важная веха в развитии технологий изготовления трансформаторов. Использование расширительных баков (начиная с 1910 г) уменьшило процесс старения трансформаторного масла.
Макс Бухгольц (Max Buchholz), (Рис.1), изучал повреждения трансформаторов. Он отметил, что большое количество тепла, выделяющееся при горении дуги, разрушает изоляционный материал и образуется газ.
Идея Макса заключалась в том, чтобы направить пузырьки газа под крышкой трансформатора в подходящее место. Там можно было бы оценивать качество и количество газа. В результате большого числа опытов он нашел решение. Газ можно собирать, если крышка слегка наклонена. Отводящая труба должна «привести» газ в расширительный бак.
Рисунок 1. Макс Бухгольц (1875 - 1956)
Реле Бухгольца (b) установленное до расшерительного бака (a)
В случае взрыва большое количество газа образовывало ударную волну. Цвет и качество газа можно было анализировать «отобрав» его из расширительного бака, также можно проверить, горюч он или нет. Этой информации достаточно для определения неисправности трансформатора.
Бухгольц получил свой первый патент в 1921 г (DRP 386629) - и его имя до сих пор является названием устройства («Реле газовое Бухгольца» или «Реле газовое, действующее по принципу Бухгольца». Номенклатурно обозначают как BF 50, BF 80/Q и др. в зависимости от исполнения).
Защита Бухгольца (или термин «газовая защита») – это первое устройство, которое не определяет разницу в токах, уровень напряжения или мощности - ее принцип действия основан на механическом воздействии. Теперь изменения в качестве масла могут быть быстро и легко обнаружены на самой ранней стадии рисунок 2).
Нижний поплавок был сделан так, что даже в случае сильного потока поплавок замыкал закрепленный на нем контакт. Опыт показал, что в случае серьезных повреждений время от начала появления пузырьков газа до их достижения газового реле слишком велико, чтобы ограничить размер повреждений в трансформаторе.
В середине 30-х, для увеличения чувствительности реле на движение потока, нижний поплавок подсоединили к заслонке, перекрывающей поток. Испытания, проведенные немецкими компаниями (AEG и BEWAG) показали, что начальная скорость срабатывания заслонки составляла 100 см/сек.
После 1945 г были разработаны реле Бухгольца меньшей высоты, которые соответствовали стандарту DIN 42566 в 1961.
Во время запуска циркулярных насосов и во время землетрясений, в газовом реле срабатывал сигнал. Чтобы предотвратить ложные срабатывания, немецкая компания Айгнер Германия в 60-х сообщил об усовершенствовании реле Бухгольца , которое заключалось в повышенной ударостойкости (вплоть до 1g). Также предлагалось устанавливать 2-е газового реле, включенного последовательно с первым.
В 1998 г на выставке в Университете Ганновера и компаниями Месско и Сименс была представлена «электронная защита Бухгольца» (Рис. 3). Трансформаторы очень больших размеров предлагалось оснащать дополнительными реле, например для защиты высоковольтных вводов (Рис. 4).
Рисунок 3. Электронное реле Бухгольца. Университет в Ганновере, Messko and Siemens, 1998 год
Рисунок 4. Трансформатор фирмы ALSTOM с реле Бухгольца и отсечными клапанами в основном баке и ВВ-вводах 400/120/32 кВ, 300/300/60 МВ