Яким чином лита смола забезпечує вогнестійкість у сухих трансформаторах?

У висотних офісних будівлях, лікарнях або центрах обробки даних електричний трансформатор часто розташовують поблизу людей. На відміну від відкритих підстанцій, де маслонаповнені трансформатори можуть бути встановлені за протипожежними перегородками та захистом від вибуху, для внутрішніх установок потрібен трансформатор, який не сприятиме пожежі. Це область сухого трансформатора. Питання про те, як лита смола забезпечує вогнестійкість цих трансформаторів, не є лише академічним; Це критично важливий фактор безпеки, який визначає, чи можна встановити трансформатор усередині будівлі без дорогих систем пожежогасіння та спеціальних вогнезахисних кожухів.

Вогнестійкість литої смолиСухий трансформаторє результатом ретельно розробленої системи матеріалів. Склад епоксидної смоли, неорганічні наповнювачі та вогнезахисні добавки працюють разом, щоб створити самозатухаючий ізоляційний матеріал, який протистоїть займанню та обмежує поширення вогню. У цій статті розглядатиметься хімія вогнестійкості литої смоли, фізика виділення тепла та утворення диму, а також міжнародні стандарти випробувань, які перевіряють ці властивості. Ми також обговоримо, як наша фабрика Lugao Power Co., Ltd. розробляє та виробляє сухі трансформатори з литої смоли відповідно до найсуворіших вимог пожежної безпеки.

Зміст

• 1. Що робить матеріал вогнестійким?
• 2. Хімія литої смоли: як добавки змінюють горіння
• 3. Чому низьке тепловиділення має значення для встановлення в приміщенні
• 4. Як тести IEC 60076-11 перевіряють вогнестійкість
• 5. Балансування теплопровідності та вогнестійкості
• 6. Часті запитання (FAQ)
• 7. Висновок

1. Що робить матеріал вогнестійким?

Вогнестійкість не є єдиною властивістю; це набір поведінки, яку демонструє матеріал під час впливу вогню. Вогнезахисний матеріал стійкий до займання, обмежує поширення полум'я та самозагасає, коли зовнішнє джерело запалювання видалено. Ця поведінка досягається за допомогою хімічних і фізичних механізмів, які перешкоджають процесу горіння. Для горіння полімеру потрібні три елементи: паливо, кисень і тепло. Антипірени діють, руйнуючи один або більше цих елементів. Деякі антипірени виділяють інертні гази, які розріджують концентрацію кисню навколо матеріалу. Інші поглинають тепло шляхом ендотермічного розкладання, охолоджуючи матеріал нижче температури займання. Треті сприяють утворенню захисного шару вугілля, який ізолює матеріал, що лежить під ним, від тепла та кисню.

Ефективність антипірену вимірюється кількома параметрами. Граничний кисневий індекс (LOI) — це мінімальна концентрація кисню в азотно-кисневій суміші, яка підтримує горіння матеріалу. Матеріал із вищим LOI важче спалити. Для довідки, концентрація кисню в повітрі становить приблизно 21%. Матеріал з LOI нижче 21% легко горить на повітрі. Матеріал з LOI вище 28% зазвичай вважається вогнестійким. Випробування UL 94 є ще одним поширеним методом оцінки займистості пластмас. Він оцінює поведінку матеріалу у вертикальній або горизонтальній орієнтації, включаючи час до самозгасання та те, чи відбувається капання. У таблиці нижче наведено основні параметри займистості для звичайних матеріалів для ізоляції трансформаторів.

наLugao Power Co., Ltd., наша фабрика розробляє системи з литої смоли, які досягають LOI 30% або вище в поєднанні з рейтингом UL 94 V-0. Це означає, що смола не підтримуватиме горіння за звичайних атмосферних умов і швидко самозгасне, якщо її запалити. Ці властивості є важливими для сухого трансформатора, який встановлюється в приміщенні, де пожежна безпека є першочерговою проблемою.

2. Хімія литої смоли: як добавки змінюють горіння

Основна епоксидна смола, яка використовується в трансформаторах із литої смоли, є термореактивним полімером, який забезпечує чудову електроізоляцію, механічну міцність і термічну стабільність. Однак немодифікована епоксидна смола має граничний кисневий індекс приблизно 19-21%, що означає, що вона буде горіти на повітрі. Щоб перетворити цей матеріал на вогнестійку ізоляційну систему, смола складається з наповнювачів і добавок, які змінюють її поведінку при горінні. Два найпоширеніші підходи – це використання неорганічних гідроксидних наповнювачів і антипіренів на основі фосфору. Вибір добавки та її концентрація визначають кінцеві характеристики литої смоли.

Тригідрат алюмінію (АТГ), також відомий як гідроксид алюмінію, є найбільш широко використовуваним вогнезахисним наповнювачем у трансформаторах із литої смоли. Коли смола піддається дії температур вище приблизно 200°C, АТГ піддається ендотермічній реакції розкладання. Ця реакція поглинає значну кількість тепла, охолоджуючи навколишній матеріал. Він також виділяє водяну пару, яка розріджує концентрацію кисню в околицях полум’я. Залишком реакції є оксид алюмінію, який утворює захисний керамічний шар на поверхні смоли. Цей шар діє як тепловий бар’єр, сповільнюючи передачу тепла до основного матеріалу. У таблиці нижче наведено характеристики розкладання АТГ та інших звичайних вогнезахисних наповнювачів.

На нашому заводі в Лугао ми використовуємо комбінацію наповнювачів ATH і кремнезему в складі литої смоли. ATH забезпечує основну вогнезахисну функцію, тоді як кремнезем покращує теплопровідність і механічну міцність смоли. Загальний вміст наповнювача може досягати 60-70% по масі, що значно знижує кількість горючої органіки в трансформаторі. Ми також пропонуємо вогнезахисні варіанти на основі фосфору для застосувань, які потребують навіть вищих показників пожежної безпеки. Ці склади досягають вищого LOI та більш швидкого самозагасання.

3. Чому низьке тепловиділення має значення для встановлення в приміщенні

Вогнестійкість сухого трансформатора з литої смоли залежить не лише від того, чи горить він; це також залежить від того, скільки тепла та диму виділяється, якщо горить. Швидкість тепловиділення (HRR) є критичним параметром для техніки пожежної безпеки. Він вимірює швидкість, з якою матеріал виділяє енергію під час горіння. Матеріал з низьким HRR менше сприятиме розширенню пожежі, даючи мешканцям більше часу для евакуації, а пожежникам більше часу для контролю ситуації. Рівень утворення диму не менш важливий, оскільки дим є основною причиною смерті під час пожеж і може закривати шляхи евакуації.

Трансформатори з литої смоли розроблені таким чином, щоб мати низьку швидкість виділення тепла. Високий вміст наповнювача та ендотермічний розпад АТГ сприяють цьому. Коли смола піддається впливу вогню, ATH поглинає тепло, а не виділяє його. Водяна пара, що виділяється при розкладанні, розріджує горючі гази, зменшуючи інтенсивність полум’я. Залишок оксиду алюмінію утворює захисний шар, який ізолює решту смоли. Загальний ефект – це матеріал, який горить повільно, якщо взагалі горить, і виділяє мінімальне тепло. У наведеній нижче таблиці порівнюються характеристики тепловіддачі литої смоли та інших ізоляційних матеріалів трансформатора.

Низьке тепловиділення та димоутворення сухих трансформаторів із литої смоли дозволяє встановлювати їх у внутрішніх приміщеннях без потреби в розширених системах пожежогасіння. Це здешевлює електромонтаж і спрощує протипожежну конструкцію будівлі. Для проектів, де трансформатор розташований поблизу людей, таких як лікарня чи торговий центр, низька пожежна небезпека трансформаторів із литої смоли є важливою перевагою. Наша фабрика Lugao Power Co., Ltd. розробляє трансформатори з литої смоли відповідно до найсуворіших стандартів пожежної безпеки, включаючи класифікацію IEC 60076-11 F1.

4. Як тести IEC 60076-11 перевіряють вогнестійкість

IEC 60076-11 — це міжнародний стандарт, який визначає вимоги до сухих трансформаторів. Стандарт визначає класифікацію пожежної поведінки, яка визначається серією випробувань, які імітують вплив зовнішнього вогню на трансформатор. Класифікація пожежної поведінки має два рівні: F0 і F1. F0 — базовий рівень, а F1 — вищий рівень, який вимагає від трансформатора самозагасання та обмеження виділення тепла та диму під час випробування.

Тест на вогнестійкість проводиться шляхом запалювання певної кількості палива (зазвичай спирту) на певній відстані від трансформатора. Випробування вимірює температуру та тепловий потік навколо трансформатора, а також час, протягом якого трансформатор самозгасає після використання палива. Тест також контролює виділення диму та токсичних газів. Щоб отримати класифікацію F1, трансформатор повинен відповідати наступним критеріям:

• Пікова температура поверхні трансформатора повинна залишатися нижче встановленої межі.
• Трансформатор повинен самостійно згаснути протягом визначеного часу після вичерпання палива.
• Швидкість тепловиділення та димоутворення повинні залишатися нижче вказаних порогів.
• Трансформатор не повинен утворювати горючі краплі, які можуть запалити сусідні матеріали.
• Трансформатор повинен зберігати свою діелектричну міцність після випробування вогнем.

У наведеній нижче таблиці підсумовано ключові параметри випробувань на пожежонебезпечність IEC 60076-11 і типові характеристики трансформаторів із литої смоли від Lugao Power Co., Ltd.

Наша фабрика в Лугао випробовує наші сухі трансформатори з литої смоли відповідно до стандарту IEC 60076-11. Ми зберігаємо звіти про випробування всіх наших продуктів, які надаються нашим клієнтам за запитом. Ці звіти надають задокументовані докази вогнезахисних характеристик наших трансформаторів, що дає нашим клієнтам впевненість у тому, що продукт відповідає найвищим стандартам пожежної безпеки.

5. Балансування теплопровідності та вогнестійкості

Розробка складу литої смоли для сухого трансформатора вимагає збалансування двох конкуруючих вимог: вогнестійкість і теплопровідність. Вогнестійкість досягається шляхом додавання неорганічних наповнювачів, таких як АТГ, які зменшують вміст горючих речовин у смолі. Теплопровідність важлива для розсіювання тепла, що виділяється обмотками трансформатора. Більш висока теплопровідність дозволяє трансформатору працювати при більш низькій температурі, що збільшує його ефективність і термін служби. Однак деякі вогнезахисні наповнювачі мають відносно низьку теплопровідність, і збільшення їх концентрації може погіршити теплові характеристики смоли.

Рішення полягає в підборі наповнювачів з високою теплопровідністю та оптимізації гранулометричного складу наповнювача. Кремнезем (SiO₂) та оксид алюмінію (Al₂O₃) зазвичай використовуються як наповнювачі в трансформаторах із литої смоли, оскільки вони поєднують хорошу теплопровідність із прийнятними вогнезахисними властивостями. У поєднанні з ATH ці наповнювачі можуть забезпечити як вогнестійкість, так і теплопровідність. Розподіл частинок за розміром також важливий: добре розподілена суміш грубих і дрібних частинок може досягти вищої щільності упаковки, що покращує як теплопровідність, так і механічну міцність. У таблиці нижче наведено теплопровідність звичайних наповнювачів із литої смоли.

На нашому заводі ми використовуємо запатентовану суміш кремнезему та наповнювачів ATH для досягнення балансу між вогнестійкістю та теплопровідністю. Наша композиція литої смоли досягає теплопровідності 1,1-1,5 Вт/м·К, зберігаючи при цьому LOI 30% або вище. Це дозволяє нашим сухим трансформаторам працювати при високих навантаженнях без перевищення температурних обмежень, забезпечуючи при цьому протипожежну ефективність, необхідну для встановлення всередині приміщень.

6. Часті запитання (FAQ)

Питання 1: Яка різниця між F0 та F1 класифікацією поведінки проти пожежі для сухих трансформаторів?

Відповідь: F0 - це основна класифікація пожежної поведінки, а F1 - вища класифікація. F0 вимагає, щоб трансформатор був самозагасаючим, але має менш суворі обмеження щодо виділення тепла та диму. F1 вимагає, щоб трансформатор відповідав суворішим обмеженням щодо максимальної температури, часу самозагасання, швидкості виділення тепла та утворення диму. Для внутрішнього встановлення в будівлях із зайнятими просторами зазвичай потрібна класифікація F1. У Lugao Power Co., Ltd. наші сухі трансформатори з литої смоли розроблені відповідно до класифікації F1.

Питання 2: Чи виділяє лита смола токсичні гази при горінні?

Відповідь: склад литої смоли, який використовується в наших сухих трансформаторах, не містить галогенів, тобто не містить сполук хлору або брому, які можуть утворювати токсичні та корозійні гази, такі як хлористий або бромистий водень. Основними продуктами розкладання нашої литої смоли є водяна пара, вуглекислий газ і оксид алюмінію. Це робить дим від трансформатора з литої смоли менш токсичним, ніж дим від заповненого маслом трансформатора, який може містити складну суміш токсичних продуктів згоряння.

Запитання 3: Як вогнестійкість литої смоли порівняно з трансформатором, наповненим рідиною?

Відповідь: Трансформатори з литої смоли мають суттєву перевагу перед трансформаторами, заповненими рідиною, щодо пожежної безпеки. Трансформатори, заповнені рідиною, містять велику кількість горючої олії, яка може витікати та викликати пожежу. Швидкість виділення тепла та виділення диму від палаючої олії набагато вищі, ніж у литої смоли. Трансформатори з литої смоли не містять рідкого палива та є самозатухаючими, що робить їх набагато безпечнішими для встановлення в приміщенні.

Питання 4: Чи можна встановлювати трансформатор із литої смоли в приміщенні без пожежогасіння?

Відповідь: Так, сухий трансформатор із литої смоли, який відповідає класифікації F1, може бути встановлений у приміщенні без спеціальних систем пожежогасіння, за умови, що приміщення відповідає загальним вимогам пожежної безпеки будівельних норм. Низька пожежна небезпека трансформатора з литої смоли означає, що він не потребує такого ж рівня протипожежного захисту, як маслонаповнений трансформатор. Однак конкретні вимоги залежать від місцевих будівельних норм і юрисдикції органів влади. Наша технічна команда може надати вказівки щодо вимог до встановлення для вашого проекту.

Запитання 5: Яке технічне обслуговування потрібне для підтримки вогнезахисних характеристик трансформатора з литої смоли?

Відповідь: вогнестійкість трансформатора з литої смоли закладена в матеріалі й не погіршується з часом. Однак для забезпечення загальної надійності трансформатора необхідне регулярне обслуговування. Це включає візуальний огляд на наявність тріщин або пошкоджень литої смоли, очищення обмоток і каналів охолодження для запобігання накопиченню пилу, а також періодичне тестування опору ізоляції та часткового розряду. Компанія Lugao Power Co., Ltd. надає інструкції з обслуговування та послуги підтримки для наших сухих трансформаторів.

7. Висновок

Вогнестійкість сухого трансформатора з литої смоли є результатом складної системи матеріалів. Епоксидна смола забезпечує структурну та електричну ізоляцію, а наповнювач ATH забезпечує ендотермічний вогнезахисний механізм. Кремнеземний наповнювач покращує теплопровідність і механічну міцність. Разом ці компоненти створюють ізоляційний матеріал трансформатора, який стійкий до займання, швидко самозагасає та виділяє мінімальне тепло та дим. Ці властивості є важливими для внутрішніх установок, де пожежна безпека є першочерговою проблемою.

Наша фабрика Lugao Power Co., Ltd. проектує та виробляє сухі трансформатори з литої смоли, які відповідають найвищим стандартам пожежної безпеки. Наші продукти перевірені на відповідність IEC 60076-11 і отримали класифікацію F1. Ми прагнемо надавати нашим клієнтам надійні, безпечні та ефективні трансформаторні рішення. Якщо ви проектуєте нову будівлю чи модернізуєте існуючу електричну систему, ми запрошуємо вас зв’язатися з нашою технічною командою, щоб обговорити ваші вимоги.

Зв'яжіться з Lugao Power Co., Ltd. сьогодніщоб дізнатися більше про наші сухі трансформатори з литої смоли та про те, як вони можуть відповідати вашим вимогам пожежної безпеки.