หลักการทำงานและการทดสอบ บูชโฮลซ์รีเลย์ (Buchholz Relay) ในหม้อแปลงกำลัง

1. หลักการทำงานของบูชโฮลซ์รีเลย์

บูชโฮลซ์รีเลย์ (Buchholz Relay) เป็นอุปกรณ์ป้องกันทางกลที่ติดตั้งบนท่อเชื่อมระหว่างถังหลักกับถังพักน้ำมัน (Conservator) ของหม้อแปลงชนิดน้ำมันที่มีถังพัก อาศัยหลักการง่ายแต่ทรงพลังว่า ความผิดปกติภายในหม้อแปลงเกือบทุกชนิดจะสลายน้ำมันหรือฉนวนให้เกิดแก๊ส แก๊สที่เกิดขึ้นจะลอยตัวขึ้นตามท่อไปสะสมในตัวรีเลย์ ทำให้ลูกลอยตัวบน (Upper Float) จมลงและสับหน้าสัมผัสส่งสัญญาณเตือน (Alarm) โดยไม่ต้องตัดไฟทันที

สำหรับความผิดปกติรุนแรง เช่น การลัดวงจรหรือการอาร์คพลังงานสูงภายในถัง น้ำมันจะถูกผลักให้พุ่งผ่านท่อไปยังถังพักด้วยความเร็วสูง กระแสน้ำมันนี้จะปะทะแผ่นรับแรง (Flap หรือ Baffle) ของลูกลอยตัวล่าง สั่งหน้าสัมผัสทริป (Trip) ตัดวงจรเบรกเกอร์ทันทีเพื่อจำกัดความเสียหาย กลไกสองชั้นนี้ทำให้บูชโฮลซ์รีเลย์ตรวจจับได้ทั้งความผิดปกติที่ค่อยๆ ก่อตัว (Incipient Fault) และความผิดปกติฉับพลัน ซึ่งรีเลย์ไฟฟ้าภายนอกอย่างเดียวไม่สามารถครอบคลุมได้ทั้งหมด

2. การติดตั้งที่ถูกต้องตามหลักวิศวกรรม

ประสิทธิภาพของบูชโฮลซ์รีเลย์ขึ้นกับการติดตั้งอย่างมาก ท่อระหว่างถังหลักกับถังพักต้องมีความลาดเอียงขึ้นไปทางถังพักตามที่ผู้ผลิตกำหนด (โดยทั่วไปประมาณ 3 ถึง 7 องศา) เพื่อให้แก๊สลอยเข้าสู่ตัวรีเลย์ได้สะดวกไม่ค้างตามท่อ ตัวรีเลย์ต้องติดตั้งให้ลูกศรบนตัวเรือนชี้ไปทางถังพักตามทิศการไหลของน้ำมัน และตำแหน่งติดตั้งควรเข้าถึงได้เพื่อการอ่านช่องกระจกดูแก๊สและการเก็บตัวอย่างแก๊ส

รายละเอียดที่มักถูกมองข้ามคือการไล่อากาศหลังเติมน้ำมันหรือหลังงานซ่อมบำรุง อากาศที่ค้างในระบบจะลอยเข้ารีเลย์และทำให้เกิดสัญญาณเตือนหลอกในช่วงสัปดาห์แรกๆ ของการใช้งาน จึงต้องเปิดวาล์วไล่อากาศ (Bleed Valve) ที่ตัวรีเลย์จนมีน้ำมันไหลออกต่อเนื่อง นอกจากนี้สายสัญญาณจากหน้าสัมผัสรีเลย์ไปยังวงจรทริปต้องเดินแยกและป้องกันการรบกวนอย่างเหมาะสม เพราะวงจรนี้สั่งตัดเบรกเกอร์แรงสูงโดยตรง ความผิดพลาดของสายสัญญาณจึงหมายถึงการทริปหลอกหรือการไม่ทริปเมื่อจำเป็น

3. การทดสอบการทำงานตามรอบบำรุงรักษา

การทดสอบบูชโฮลซ์รีเลย์ควรทำในทุกรอบบำรุงรักษาใหญ่ขณะดับไฟ วิธีพื้นฐานที่สุดคือการกดปุ่มทดสอบทางกล (Test Push Button) บนตัวรีเลย์ (ถ้ามี) เพื่อจำลองการทำงานของลูกลอยทั้งสองชุด แล้วตรวจสอบว่าสัญญาณเตือนและคำสั่งทริปไปถึงตู้ควบคุมและเบรกเกอร์จริง วิธีที่สมบูรณ์กว่าคือการอัดอากาศแห้งหรือไนโตรเจนผ่านวาล์วทดสอบเพื่อจำลองการสะสมแก๊สจริง ตรวจว่าลูกลอยตัวบนทำงานที่ปริมาตรแก๊สตามสเปกของผู้ผลิต

สิ่งที่ต้องทดสอบครบวงจรคือเส้นทางสัญญาณทั้งหมด ตั้งแต่หน้าสัมผัสรีเลย์ สายสัญญาณ รีเลย์ช่วย (Auxiliary Relay) ไปจนถึงขดทริปของเบรกเกอร์ เพราะจุดล้มเหลวที่พบบ่อยไม่ใช่ตัวบูชโฮลซ์เอง แต่เป็นวงจรระหว่างทาง เช่น ขั้วต่อหลวมหรือรีเลย์ช่วยเสื่อม ระหว่างการทดสอบควรตรวจสภาพช่องกระจก ปะเก็น และการรั่วซึมของตัวเรือนไปพร้อมกัน และเมื่อหม้อแปลงกลับมาใช้งาน ควรบันทึกว่ารีเลย์อยู่ในสภาพพร้อมทำงานและไม่มีแก๊สค้างในช่องดูแก๊ส

• กดปุ่มทดสอบทางกลเพื่อจำลองการทำงานของลูกลอยทั้งสองชุด
• อัดอากาศแห้ง/ไนโตรเจนผ่านวาล์วทดสอบเพื่อยืนยันจุดทำงานจริง
• ทดสอบเส้นทางสัญญาณครบวงจรถึงขดทริปของเบรกเกอร์
• ตรวจช่องกระจก ปะเก็น และการรั่วซึมไปพร้อมกัน
• ไล่อากาศออกจากรีเลย์ก่อนจ่ายไฟกลับทุกครั้ง

4. การแปลผลเมื่อรีเลย์ทำงานจริง

เมื่อบูชโฮลซ์รีเลย์ส่งสัญญาณเตือน สิ่งแรกที่ต้องทำคือเก็บตัวอย่างแก๊สจากตัวรีเลย์อย่างปลอดภัยมาวิเคราะห์ก่อนตัดสินใจใดๆ สีและความไวไฟของแก๊สให้เบาะแสเบื้องต้น เช่น แก๊สไม่มีสีไม่ติดไฟมักเป็นอากาศที่ค้างในระบบ ขณะที่แก๊สสีเทาหรือดำที่ติดไฟบ่งชี้การสลายตัวของน้ำมันหรือฉนวนจากความร้อนหรือการอาร์ค การส่งแก๊สและน้ำมันวิเคราะห์ DGA ในห้องปฏิบัติการจะยืนยันชนิดความผิดปกติได้แม่นยำที่สุด

กรณีรีเลย์สั่งทริป ห้ามจ่ายไฟกลับโดยเด็ดขาดจนกว่าจะพิสูจน์ได้ว่าไม่มีความผิดปกติภายใน เพราะการจ่ายไฟซ้ำเข้าหม้อแปลงที่มีการลัดวงจรภายในอาจทำให้เกิดความเสียหายลุกลามถึงขั้นถังแตกหรือเพลิงไหม้ ขั้นตอนที่ถูกต้องคือทดสอบวินิจฉัยครบชุด ทั้งความเป็นฉนวน อัตราส่วนรอบ ความต้านทานขดลวด และ DGA เปรียบเทียบกับข้อมูลฐาน สาเหตุการทำงานหลอกที่พบได้เช่น อากาศค้างหลังงานซ่อม ระดับน้ำมันต่ำ หรือการสั่นสะเทือนรุนแรงจากภายนอก ควรถูกตัดออกอย่างเป็นระบบก่อนสรุปว่าเป็นความผิดปกติภายในจริง