Как литая смола обеспечивает огнестойкость трансформаторов сухого типа?

В высотном офисном здании, больнице или центре обработки данных электрический трансформатор часто располагается вблизи жилых помещений. В отличие от наружных подстанций, где маслонаполненные трансформаторы могут быть установлены за противопожарными стенами и взрывозащитой, для внутренних установок требуется трансформатор, который не будет способствовать возникновению пожара. Это область применения трансформатора сухого типа. Вопрос о том, как литая смола обеспечивает огнестойкость этих трансформаторов, является не просто академическим; Это важнейший фактор безопасности, который определяет, можно ли установить трансформатор внутри здания без дорогостоящих систем пожаротушения и специальных огнестойких кожухов.

Огнезащитные свойства литой смолыТрансформатор сухого типаявляется результатом тщательно разработанной системы материалов. Состав эпоксидной смолы, неорганические наполнители и огнезащитные добавки вместе создают самозатухающий изоляционный материал, который противостоит возгоранию и ограничивает распространение огня. В этой статье будут рассмотрены химия огнезащитных свойств литой смолы, физика тепловыделения и образования дыма, а также международные стандарты испытаний, проверяющие эти свойства. Мы также обсудим, как наш завод Lugao Power Co.,Ltd. разрабатывает и производит трансформаторы сухого типа с литой изоляцией, отвечающие самым строгим требованиям пожарной безопасности.

Оглавление

• 1. Что делает материал огнестойким?
• 2. Химический состав литой смолы: как добавки меняют поведение при горении
• 3. Почему низкое тепловыделение важно для установки внутри помещений
• 4. Как испытания IEC 60076-11 подтверждают огнестойкость
• 5. Баланс теплопроводности и огнестойкости.
• 6. Часто задаваемые вопросы (FAQ)
• 7. Заключение

1. Что делает материал огнестойким?

Огнестойкость — это не единственное свойство; это набор свойств, которые материал проявляет при воздействии огня. Огнестойкий материал противостоит возгоранию, ограничивает распространение пламени и самозатухает при удалении внешнего источника возгорания. Такое поведение достигается за счет химических и физических механизмов, которые вмешиваются в процесс горения. Для горения полимера необходимы три элемента: топливо, кислород и тепло. Антипирены действуют, разрушая один или несколько из этих элементов. Некоторые антипирены выделяют инертные газы, которые разбавляют концентрацию кислорода вокруг материала. Другие поглощают тепло посредством эндотермического разложения, охлаждая материал ниже температуры воспламенения. Третьи способствуют образованию защитного слоя угля, который изолирует основной материал от тепла и кислорода.

Эффективность антипирена измеряется несколькими параметрами. Предельный кислородный индекс (LOI) — это минимальная концентрация кислорода в азотно-кислородной смеси, которая поддерживает горение материала. Материал с более высоким LOI труднее сжечь. Для справки: концентрация кислорода в воздухе составляет примерно 21%. Материал с LOI ниже 21% легко горит на воздухе. Материал с LOI выше 28% обычно считается огнестойким. Тест UL 94 — еще один распространенный метод оценки воспламеняемости пластмасс. Он оценивает поведение материала в вертикальной или горизонтальной ориентации, включая время самозатухания и появление капель. В таблице ниже приведены основные параметры воспламеняемости обычных изоляционных материалов трансформаторов.

ВЛугао Пауэр Ко., Лтд.Наша фабрика разрабатывает системы из литой смолы, которые достигают LOI 30% или выше в сочетании с рейтингом UL 94 V-0. Это означает, что смола не поддерживает горение в нормальных атмосферных условиях и быстро самозатухает при возгорании. Эти свойства необходимы для трансформатора сухого типа, который устанавливается в помещении, где пожарная безопасность является первоочередной задачей.

2. Химический состав литой смолы: как добавки меняют поведение при горении

Базовая эпоксидная смола, используемая в трансформаторах с литой изоляцией, представляет собой термореактивный полимер, обеспечивающий превосходную электрическую изоляцию, механическую прочность и термическую стабильность. Однако немодифицированная эпоксидная смола имеет предельный кислородный индекс примерно 19-21%, а это значит, что она будет гореть на воздухе. Чтобы превратить этот материал в огнестойкую изоляционную систему, в смолу добавляют наполнители и добавки, которые изменяют ее поведение при горении. Двумя наиболее распространенными подходами являются использование неорганических гидроксидных наполнителей и антипиренов на основе фосфора. Выбор добавки и ее концентрация определяют конечные характеристики литой смолы.

Тригидрат алюминия (ATH), также известный как гидроксид алюминия, является наиболее широко используемым огнестойким наполнителем в трансформаторах с литой смолой. Когда смола подвергается воздействию температур выше примерно 200°C, ATH подвергается эндотермической реакции разложения. Эта реакция поглощает значительное количество тепла, охлаждая окружающий материал. Он также выделяет водяной пар, который снижает концентрацию кислорода вблизи пламени. Остаток реакции представляет собой оксид алюминия, который образует на поверхности смолы защитный керамический слой. Этот слой действует как тепловой барьер, замедляя передачу тепла к нижележащему материалу. В таблице ниже приведены характеристики разложения ATH и других распространенных огнезащитных наполнителей.

На нашем заводе в Лугао мы используем комбинацию ATH и кремнеземных наполнителей в рецептурах наших литейных смол. ATH обеспечивает основную огнезащитную функцию, а диоксид кремния улучшает теплопроводность и механическую прочность смолы. Общее содержание наполнителя может достигать 60-70% по массе, что существенно снижает количество горючего органического материала в трансформаторе. Мы также предлагаем варианты огнезащитных материалов на основе фосфора для применений, требующих еще более высоких показателей пожарной безопасности. Эти составы обеспечивают более высокий ППП и более быстрое самозатухание.

3. Почему низкое тепловыделение важно для установки внутри помещений

Огнезащитные характеристики трансформатора сухого типа с литой изоляцией зависят не только от того, горит ли он; речь также идет о том, сколько тепла и дыма он выделяет, если горит. Скорость тепловыделения (HRR) является важнейшим параметром в технике пожарной безопасности. Он измеряет скорость, с которой материал выделяет энергию во время сгорания. Материал с низким HRR будет меньше способствовать развитию пожара, давая жильцам больше времени для эвакуации, а пожарным - больше времени для контроля ситуации. Не менее важна скорость образования дыма, поскольку дым является основной причиной смерти при пожаре и может закрывать пути эвакуации.

Трансформаторы с литой изоляцией имеют низкую скорость тепловыделения. Этому способствуют высокое содержание наполнителя и эндотермическое разложение АТН. Когда смола подвергается воздействию огня, ATH поглощает тепло, а не выделяет его. Водяной пар, выделяющийся при разложении, разбавляет горючие газы, уменьшая интенсивность пламени. Остаток оксида алюминия образует защитный слой, изолирующий оставшуюся смолу. Конечным эффектом является материал, который горит медленно (если вообще горит) и выделяет минимальное тепло. В таблице ниже сравниваются характеристики тепловыделения литой смолы и других изоляционных материалов трансформатора.

Низкое тепловыделение и дымообразование трансформаторов сухого типа с литой изоляцией позволяет устанавливать их в закрытых помещениях без необходимости использования обширных систем пожаротушения. Это снижает затраты на электромонтаж и упрощает проектирование пожарной безопасности здания. Для проектов, в которых трансформатор расположен вблизи жилых помещений, например, в больнице или торговом центре, низкая пожароопасность трансформаторов с литой изоляцией является решающим преимуществом. На заводе Lugao Power Co.,Ltd. разрабатываются трансформаторы с литой изоляцией, отвечающие самым строгим стандартам пожарной безопасности, включая классификацию IEC 60076-11 F1.

4. Как испытания IEC 60076-11 подтверждают огнестойкость

IEC 60076-11 — это международный стандарт, определяющий требования к трансформаторам сухого типа. Стандарт определяет классификацию поведения при пожаре, которая определяется серией испытаний, имитирующих воздействие трансформатора на внешний пожар. Классификация пожарного поведения имеет два уровня: F0 и F1. F0 — базовый уровень, а F1 — более высокий уровень, который требует самозатухания трансформатора и ограничения выделения тепла и дымообразования во время испытания.

Испытание на огнестойкость проводится путем воспламенения определенного количества топлива (обычно спирта) на определенном расстоянии от трансформатора. В ходе испытания измеряется температура и тепловой поток вокруг трансформатора, а также время самозатухания трансформатора после израсходования топлива. Испытание также контролирует образование дыма и токсичных газов. Для достижения классификации F1 трансформатор должен соответствовать следующим критериям:

• Пиковая температура поверхности трансформатора должна оставаться ниже указанного предела.
• Трансформатор должен самозагаситься в течение определенного времени после израсходования топлива.
• Скорость выделения тепла и дымообразование должны оставаться ниже указанных пороговых значений.
• Трансформатор не должен выделять горящие капли, которые могут воспламенить соседние материалы.
• Трансформатор должен сохранять свою диэлектрическую прочность после испытания на огнестойкость.

В таблице ниже приведены основные параметры испытаний на пожароопасность по стандарту IEC 60076-11 и типичные характеристики трансформаторов с литой изоляцией от Лугао Пауэр Ко., Лтд.

Наш завод в Лугао тестирует наши трансформаторы сухого типа с литой изоляцией в соответствии со стандартом IEC 60076-11. Мы поддерживаем протоколы испытаний всей нашей продукции, которые доступны нашим клиентам по запросу. Эти отчеты предоставляют документированные доказательства огнестойкости наших трансформаторов, давая нашим клиентам уверенность в том, что продукт соответствует самым высоким стандартам пожарной безопасности.

5. Баланс теплопроводности и огнестойкости.

Разработка состава литой смолы для трансформатора сухого типа требует баланса двух конкурирующих требований: огнестойкости и теплопроводности. Огнестойкость достигается за счет добавления неорганических наполнителей, таких как ATH, которые снижают содержание горючих веществ в смоле. Теплопроводность важна для рассеивания тепла, выделяемого обмотками трансформатора. Более высокая теплопроводность позволяет трансформатору работать при более низкой температуре, что увеличивает его КПД и срок службы. Однако некоторые огнезащитные наполнители имеют относительно низкую теплопроводность, и увеличение их концентрации может ухудшить тепловые характеристики смолы.

Решение заключается в выборе наполнителей с высокой теплопроводностью и оптимизации гранулометрического состава наполнителя. Кремнезем (SiO₂) и оксид алюминия (Al₂O₃) обычно используются в качестве наполнителей в трансформаторах с литой изоляцией, поскольку они сочетают в себе хорошую теплопроводность с приемлемыми огнезащитными свойствами. В сочетании с ATH эти наполнители могут обеспечить как огнестойкость, так и теплопроводность. Распределение частиц по размерам также важно: хорошо подобранная смесь крупных и мелких частиц позволяет достичь более высокой плотности упаковки, что улучшает как теплопроводность, так и механическую прочность. В таблице ниже приведены данные по теплопроводности обычных наполнителей из литой смолы.

На нашем заводе мы используем запатентованную смесь диоксида кремния и наполнителей ATH для достижения баланса между огнестойкостью и теплопроводностью. Наша формула литой смолы обеспечивает теплопроводность 1,1–1,5 Вт/м·К при сохранении ППП на уровне 30 % или выше. Это позволяет нашим трансформаторам сухого типа работать при высоких нагрузках, не превышая температурных ограничений, обеспечивая при этом пожаробезопасность, необходимую для установки внутри помещений.

6. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1. В чем разница между классификацией пожарного поведения F0 и F1 для трансформаторов сухого типа?

Ответ: F0 — базовая классификация поведения при пожаре, F1 — высшая классификация. F0 требует, чтобы трансформатор был самозатухающим, но имеет менее строгие ограничения на выделение тепла и дымообразование. F1 требует, чтобы трансформатор соответствовал более строгим ограничениям по пиковой температуре, времени самозатухания, скорости тепловыделения и дымообразованию. Для внутренней установки в зданиях с жилыми помещениями обычно требуется классификация F1. В компании Lugao Power Co.,Ltd. наши трансформаторы сухого типа с литой изоляцией разработаны в соответствии с классификацией F1.

Вопрос 2: Выделяет ли литая смола при горении токсичные газы?

Ответ: Литая смола, используемая в наших трансформаторах сухого типа, не содержит галогенов, то есть не содержит соединений хлора или брома, которые могут выделять токсичные и едкие газы, такие как хлористый водород или бромистый водород. Основными продуктами разложения нашей литой смолы являются водяной пар, углекислый газ и оксид алюминия. Это делает дым от трансформатора с литой изоляцией менее токсичным, чем дым от маслонаполненного трансформатора, который может содержать сложную смесь токсичных продуктов сгорания.

Вопрос 3: Насколько огнестойкие характеристики литой смолы сравнимы с характеристиками жидкостного трансформатора?

Ответ: Литые трансформаторы имеют существенное преимущество перед жидкостными трансформаторами с точки зрения пожарной безопасности. Трансформаторы с жидкостным наполнением содержат большой объем горючего масла, которое может вытечь и вызвать пожар. Скорость тепловыделения и дымообразования у горящего масла значительно выше, чем у литой смолы. Трансформаторы с литой изоляцией не содержат жидкого топлива и являются самозатухающими, что делает их гораздо более безопасными для установки внутри помещений.

Вопрос 4: Можно ли установить трансформатор из литой смолы в помещении без пожаротушения?

Ответ: Да, трансформатор сухого типа с литой изоляцией, соответствующий классификации F1, может быть установлен в помещении без специализированных систем пожаротушения, при условии, что помещение соответствует общим требованиям пожарной безопасности строительных норм и правил. Низкая пожароопасность трансформатора с литой изоляцией означает, что он не требует такого же уровня пожарной защиты, как маслонаполненный трансформатор. Однако конкретные требования зависят от местных строительных норм и правил и органа, обладающего юрисдикцией. Наша техническая команда может предоставить рекомендации по требованиям к установке для вашего проекта.

Вопрос 5. Какое техническое обслуживание требуется для поддержания огнестойкости трансформатора с литой изоляцией?

Ответ: Огнезащитные характеристики трансформатора из литой смолы заложены в материале и со временем существенно не ухудшаются. Однако для обеспечения общей надежности трансформатора по-прежнему требуется регулярное техническое обслуживание. Сюда входит визуальный осмотр на наличие трещин или повреждений литой смолы, очистка обмоток и каналов охлаждения для предотвращения скопления пыли, а также периодическая проверка сопротивления изоляции и частичных разрядов. В компании Lugao Power Co.,Ltd. мы предоставляем рекомендации по техническому обслуживанию и техническому обслуживанию наших трансформаторов сухого типа.

7. Заключение

Огнестойкие характеристики трансформатора сухого типа из литой смолы являются результатом сложной системы материалов. Эпоксидная смола обеспечивает структурную и электрическую изоляцию, а наполнитель ATH обеспечивает эндотермический огнезащитный механизм. Кремнеземный наполнитель улучшает теплопроводность и механическую прочность. Вместе эти компоненты создают изоляционный материал трансформатора, который противостоит возгоранию, быстро самозатухает и выделяет минимальное количество тепла и дыма. Эти свойства необходимы для установки внутри помещений, где пожарная безопасность является первоочередной задачей.

Наш завод Lugao Power Co.,Ltd. проектирует и производит трансформаторы сухого типа с литой изоляцией, которые соответствуют самым высоким стандартам пожарной безопасности. Наша продукция протестирована на соответствие стандарту IEC 60076-11 и соответствует классификации F1. Мы стремимся предоставлять нашим клиентам надежные, безопасные и эффективные трансформаторные решения. Независимо от того, проектируете ли вы новое здание или модернизируете существующую электрическую систему, мы приглашаем вас связаться с нашей технической командой, чтобы обсудить ваши требования.

Свяжитесь с Lugao Power Co.,Ltd. сегоднячтобы узнать больше о наших трансформаторах сухого типа с литой изоляцией и о том, как они могут удовлетворить ваши требования пожарной безопасности.