Buchholz relej je sigurnosna značajka nekih električnih transformatora, prigušnica ili visokonaponskih električnih kondenzatora i prigušnica. Dizajniran je za sprječavanje oštećenja od širenja u slučaju kratkog spoja, luka ili drugih opasnih električnih kvarova, poput eksplozije ili pogoršanja stanja pregrijavanja. Koncept releja osmislio je Max Buchholz, inženjer i izumitelj iz 20. stoljeća čiji su preci emigrirali u SAD iz Njemačke 1800-ih. On je prvi put razvio Buchholz relej 1921. godine, ali nije bio stavljen u široku upotrebu u SAD-u sve do 1940-ih.
Svaki Buchholz relej djeluje kao svojevrsni prekidač, najčešće pričvršćen na vrh električnih transformatora napunjenih uljem gdje se nalazi spremnik za ulje poznat kao konzervator. Glavna uloga uređaja je održavanje dielektrične konstante ili izolacijskog svojstva transformatora, a to može učiniti kontroliranjem dovoda cirkulirajućeg ulja iz konzervatora, kao i otkrivanjem propuštanja zraka u sustav. Sigurnosni prekidači poput Buchholz releja bitna su komponenta modernih distribucijskih mreža. Dizajnirani su tako da minimiziraju oštećenja širih područja sustava u slučaju lokaliziranog kvara, koji bi se inače mogao širiti i preopteretiti druge transformatore dalje niz liniju.
Konstrukcija takvih uređaja je teška, tako da mogu izdržati velike električne struje i različite klimatske uvjete. Kućište je u obliku kupole i izrađeno je od aluminijskog kućišta otpornog na vremenske uvjete s ugrađenim kontrolama za mehaničko ispitivanje i okidanje, kao i revizionim prozorom od kaljenog stakla za vizualno praćenje razine izolacijskog ulja. Prekidači u Buchholz releju mogu podnijeti napone od 24 do 250 volti bilo izmjenične struje (AC) ili istosmjerne struje (DC), a izolacija releja može podnijeti naboj od 2,000 volti. Samo izolacijsko ulje je oblik mineralnog ulja stabilnog na visokim temperaturama ili fluoriranih ugljikovodičnih spojeva na bazi silicija koji obično imaju raspon funkcionalne temperature između 77° do 239° Fahrenheita (25° do 115° Celzijusa).
Niz plutajućih ulja u Buchholz releju koristi se za mjerenje razina kvara u transformatoru. Manji električni kvarovi će stvoriti malu količinu plina u ulju, što će pomaknuti gornji plovak i uzrokovati da relej aktivira vanjski alarm. Greške velikih razmjera će osloboditi dovoljno plina da se aktivira prekidač u Buchholzovom releju kada se zaklopka na većem, donjem plovku zakrene dizanjem plina, a relej prekine napajanje transformatora. Vanjska tipka na uređaju je predviđena za resetiranje sustava kada se utvrdi i otkloni razlog kvara. Ako transformator pretrpi manje curenje ulja ili mala količina zraka uđe u jedinicu, manji sklop plovka aktivira alarm. Kada propuštanja postanu značajna, veći plovak aktivira prekidač i sustav se gasi.
Varijacije dizajna mogu uključivati živinu sklopku pričvršćenu na rotirajući poklopac za donji sklop umjesto uređaja za plovak. Neke jedinice također imaju ispitne slavine za provjeru rade li plovci i živine sklopke ispravno kanaliziranjem zraka kroz sustav i praćenjem njihove reakcije. Sklop releja često se montira na ploču od lijevanog željeza za teške uvjete rada, a terminali su izolirani keramikom kako bi Buchholz relej dao dodatnu snagu i izdržljivost.