Как лятата смола осигурява огнеустойчивост в сухи трансформатори?

Във висока офис сграда, болница или център за данни, електрическият трансформатор често се намира близо до обитавани пространства. За разлика от външните подстанции, където маслени трансформатори могат да бъдат монтирани зад противопожарни стени и взривна защита, вътрешните инсталации изискват трансформатор, който няма да допринесе за пожар. Това е домейнът на сухия трансформатор. Въпросът за това как лятата смола осигурява огнезащитни характеристики в тези трансформатори не е само академичен; това е критично съображение за безопасност, което определя дали трансформаторът може да бъде монтиран вътре в сграда без скъпи противопожарни системи и специални пожароустойчиви заграждения.

Огнеустойчивостта на лятата смолаСух трансформаторе резултат от внимателно проектирана материална система. Съставът на епоксидната смола, неорганичните пълнители и добавките, забавящи горенето, работят заедно, за да създадат самозагасващ се изолационен материал, който е устойчив на запалване и ограничава разпространението на огън. Тази статия ще разгледа химията на забавянето на горенето на лятата смола, физиката на отделянето на топлина и генерирането на дим и международните стандарти за изпитване, които проверяват тези свойства. Също така ще обсъдим как нашата фабрика в Lugao Power Co., Ltd. проектира и произвежда сухи трансформатори от лята смола, за да отговори на най-взискателните изисквания за пожарна безопасност.

Съдържание

• 1. Какво прави даден материал забавящ горенето?
• 2. Химията на лятата смола: Как добавките променят поведението при горене
• 3. Защо ниското отделяне на топлина има значение за инсталация на закрито
• 4. Как тестовете на IEC 60076-11 потвърждават огнеустойчивостта
• 5. Балансиране на топлопроводимостта и забавянето на горенето
• 6. Често задавани въпроси (FAQ)
• 7. Заключение

1. Какво прави даден материал забавящ горенето?

Забавянето на горенето не е едно свойство; това е набор от поведения, които материалът проявява, когато е изложен на огън. Материал, забавящ горенето, издържа на запалване, ограничава разпространението на пламъка и се самозагасва, когато външният източник на запалване бъде отстранен. Тези поведения се постигат чрез химични и физични механизми, които пречат на процеса на горене. Изгарянето на полимер изисква три елемента: гориво, кислород и топлина. Забавителите на горенето действат, като разрушават един или повече от тези елементи. Някои забавители на горенето отделят инертни газове, които разреждат концентрацията на кислород около материала. Други абсорбират топлина чрез ендотермично разлагане, охлаждайки материала под температурата му на запалване. Трети насърчават образуването на защитен овъглен слой, който изолира основния материал от топлина и кислород.

Ефективността на забавителя на горенето се измерва с няколко параметъра. Ограничаващият кислороден индекс (LOI) е минималната концентрация на кислород в азотно-кислородна смес, която ще поддържа изгарянето на материала. Материал с по-висок LOI се изгаря по-трудно. За справка, концентрацията на кислород във въздуха е приблизително 21%. Материал с LOI под 21% ще гори лесно във въздуха. Материал с LOI над 28% обикновено се счита за забавящ горенето. Тестът UL 94 е друг общ метод за оценка на запалимостта на пластмасите. Той оценява поведението на материала във вертикална или хоризонтална ориентация, включително времето за самозагасване и дали има капене. Таблицата по-долу обобщава ключовите параметри на запалимост за обичайните изолационни материали за трансформатори.

ПриLugao Power Co., Ltd., нашата фабрика формулира системи от лята смола, които постигат LOI от 30% или по-висока, комбинирана с рейтинг UL 94 V-0. Това означава, че смолата няма да поддържа горене при нормални атмосферни условия и ще се самозагаси бързо, ако бъде запалена. Тези свойства са от съществено значение за сух трансформатор, който се инсталира на закрито, където пожарната безопасност е основна грижа.

2. Химията на лятата смола: Как добавките променят поведението при горене

Основната епоксидна смола, използвана в трансформаторите от лята смола, е термореактивен полимер, който осигурява отлична електрическа изолация, механична якост и термична стабилност. Немодифицираната епоксидна смола обаче има граничен кислороден индекс от приблизително 19-21%, което означава, че ще гори във въздуха. За да се превърне този материал в изолационна система със забавяне на горенето, смолата е формулирана с пълнители и добавки, които променят нейното поведение при горене. Двата най-често срещани подхода са използването на неорганични хидроксидни пълнители и забавители на горенето на базата на фосфор. Изборът на добавка и нейната концентрация определят крайните характеристики на отлятата смола.

Алуминиевият трихидрат (ATH), известен също като алуминиев хидроксид, е най-широко използваният огнеупорен пълнител в трансформатори от лята смола. Когато смолата е изложена на температури над приблизително 200°C, ATH претърпява ендотермична реакция на разлагане. Тази реакция абсорбира значително количество топлина, охлаждайки околния материал. Освен това освобождава водна пара, която разрежда концентрацията на кислород в близост до пламъка. Остатъкът от реакцията е алуминиев оксид, който образува защитен слой, подобен на керамика, върху повърхността на смолата. Този слой действа като термична бариера, забавяйки преноса на топлина към основния материал. Таблицата по-долу обобщава характеристиките на разлагане на ATH и други обичайни огнезащитни пълнители.

В нашата фабрика в Лугао ние използваме комбинация от ATH и силициев диоксид пълнители в нашите състави на лята смола. ATH осигурява основната функция за забавяне на горенето, докато силициевият диоксид подобрява топлопроводимостта и механичната якост на смолата. Общото съдържание на пълнител може да достигне 60-70% от теглото, което значително намалява количеството на горим органичен материал в трансформатора. Ние също така предлагаме варианти за забавяне на горенето на базата на фосфор за приложения, които изискват още по-високи показатели за пожарна безопасност. Тези формулировки постигат по-висок LOI и по-бързо самозагасващо поведение.

3. Защо ниското отделяне на топлина има значение за инсталация на закрито

Огнезащитните характеристики на сух трансформатор от лята смола не се отнасят само до това дали гори; става въпрос и за това колко топлина и дим отделя, ако гори. Скоростта на отделяне на топлина (HRR) е критичен параметър за инженеринга за пожарна безопасност. Той измерва скоростта, с която даден материал отделя енергия по време на горене. Материал с нисък HRR ще допринесе по-малко за разрастването на пожара, като ще даде на обитателите повече време за евакуация и на пожарникарите повече време за контрол на ситуацията. Степента на образуване на дим е също толкова важна, тъй като димът е основната причина за смъртта при пожари и може да скрие пътищата за евакуация.

Трансформаторите от лята смола са проектирани да имат ниска скорост на отделяне на топлина. Високото съдържание на пълнител и ендотермичното разлагане на ATH допринасят за това. Когато смолата е изложена на огън, ATH абсорбира топлината, вместо да я освобождава. Водните пари, отделени при разлагането, разреждат горимите газове, намалявайки интензитета на пламъка. Остатъкът от алуминиев оксид образува защитен слой, който изолира останалата смола. Нетният ефект е материал, който гори бавно, ако изобщо гори, и отделя минимална топлина. Таблицата по-долу сравнява характеристиките на топлоотдаване на лята смола и други изолационни материали за трансформатори.

Ниското отделяне на топлина и отделянето на дим на трансформаторите от сух тип от лята смола им позволяват да бъдат монтирани в закрити пространства без необходимост от обширни системи за пожарогасене. Това намалява цената на електрическата инсталация и опростява пожаробезопасния проект на сградата. За проекти, при които трансформаторът е разположен в близост до обитавани зони, като например в болница или търговски център, ниската опасност от пожар на трансформаторите от лята смола е критично предимство. В Lugao Power Co., Ltd. нашата фабрика проектира нашите трансформатори от лята смола, за да отговарят на най-строгите стандарти за пожарна безопасност, включително класификацията IEC 60076-11 F1.

4. Как тестовете на IEC 60076-11 потвърждават огнеустойчивостта

IEC 60076-11 е международният стандарт, който определя изискванията за сухи трансформатори. Стандартът определя класификацията на поведението при пожар, което се определя от серия от тестове, които симулират излагането на трансформатора на външен огън. Класификацията на поведението при пожар има две нива: F0 и F1. F0 е основното ниво, а F1 е по-високото ниво, което изисква трансформаторът да се самозагаси и да ограничи отделянето на топлина и производството на дим по време на теста.

Тестът за поведение при пожар се провежда чрез запалване на определено количество гориво (обикновено алкохол) на определено разстояние от трансформатора. Тестът измерва температурата и топлинния поток около трансформатора, както и времето за самоизгасване на трансформатора след изразходване на горивото. Тестът също така следи производството на дим и токсични газове. За да постигне класификация F1, трансформаторът трябва да отговаря на следните критерии:

• Пиковата температура на повърхността на трансформатора трябва да остане под определена граница.
• Трансформаторът трябва да се самозагаси в рамките на определено време след изчерпване на горивото.
• Степента на отделяне на топлина и образуването на дим трябва да останат под определените прагове.
• Трансформаторът не трябва да произвежда горящи капчици, които биха могли да запалят съседни материали.
• Трансформаторът трябва да поддържа своята диелектрична якост след изпитването на пожар.

Таблицата по-долу обобщава ключовите параметри на теста за поведение при пожар IEC 60076-11 и типичната производителност на трансформатори от лята смола от Lugao Power Co., Ltd.

Нашата фабрика в Лугао тества нашите сухи трансформатори от лята смола в съответствие със стандарта IEC 60076-11. Ние поддържаме протоколи от тестове за всички наши продукти, които са на разположение на нашите клиенти при поискване. Тези доклади предоставят документирани доказателства за огнезащитните характеристики на нашите трансформатори, давайки увереност на нашите клиенти, че продуктът отговаря на най-високите стандарти за пожарна безопасност.

5. Балансиране на топлопроводимостта и забавянето на горенето

Дизайнът на състава на лята смола за сух трансформатор изисква балансиране на две конкурентни изисквания: забавяне на горенето и топлопроводимост. Забавянето на горенето се постига чрез добавяне на неорганични пълнители като ATH, които намаляват горимото съдържание на смолата. Топлинната проводимост е важна за разсейването на топлината, генерирана от намотките на трансформатора. По-високата топлопроводимост позволява на трансформатора да работи при по-ниска температура, което увеличава неговата ефективност и експлоатационен живот. Въпреки това, някои огнезащитни пълнители имат относително ниска топлопроводимост и увеличаването на тяхната концентрация може да влоши топлинните характеристики на смолата.

Решението е в избора на пълнители с висока топлопроводимост и оптимизирането на разпределението на частиците на пълнителя по размер. Силициев диоксид (SiO₂) и алуминиев оксид (Al2O₃) обикновено се използват като пълнители в трансформатори от лята смола, тъй като съчетават добра топлопроводимост с приемливи свойства за забавяне на горенето. Когато се комбинират с ATH, тези пълнители могат да осигурят както забавяне на горенето, така и топлопроводимост. Разпределението на размера на частиците също е важно: една добре разпределена смес от груби и фини частици може да постигне по-висока плътност на опаковката, което подобрява както топлопроводимостта, така и механичната якост. Таблицата по-долу обобщава топлопроводимостта на обикновените пълнители от лята смола.

В нашата фабрика използваме патентована смес от силициев диоксид и ATH пълнители, за да постигнем баланс между забавяне на горенето и топлопроводимост. Нашата формула на лята смола постига топлопроводимост от 1,1-1,5 W/m·K, като същевременно поддържа LOI от 30% или по-висока. Това позволява на нашите сухи трансформатори да работят при високи натоварвания, без да надвишават температурните граници, като същевременно осигуряват показателите за пожарна безопасност, необходими за вътрешен монтаж.

6. Често задавани въпроси (FAQ)

Въпрос 1: Каква е разликата между F0 и F1 класификация на поведение при пожар за сухи трансформатори?

Отговор: F0 е основната класификация за поведение при пожар, а F1 е по-високата класификация. F0 изисква трансформаторът да бъде самозагасващ, но има по-малко строги ограничения за отделянето на топлина и производството на дим. F1 изисква трансформаторът да отговаря на по-строги ограничения за пикова температура, време на самозагасване, скорост на отделяне на топлина и производство на дим. За вътрешни инсталации в сгради с обитавани пространства обикновено се изисква класификация F1. В Lugao Power Co., Ltd., нашите сухи трансформатори от лята смола са проектирани да отговарят на класификацията F1.

Въпрос 2: Лятата смола отделя ли токсични газове при изгаряне?

Отговор: Съставът на лята смола, използван в нашите сухи трансформатори, не съдържа халогени, което означава, че не съдържа хлорни или бромни съединения, които могат да произвеждат токсични и корозивни газове като хлороводород или бромоводород. Основните продукти на разлагане на нашата лята смола са водна пара, въглероден диоксид и алуминиев оксид. Това прави дима от трансформатор от лята смола по-малко токсичен от дима от напълнен с масло трансформатор, който може да съдържа сложна смес от токсични продукти на горене.

Въпрос 3: Каква е ефективността на забавяне на горенето на лятата смола в сравнение с тази на напълнен с течност трансформатор?

Отговор: Трансформаторите от лята смола имат значително предимство пред напълнените с течност трансформатори по отношение на пожарната безопасност. Напълнените с течност трансформатори съдържат голямо количество горимо масло, което може да изтече и да предизвика пожар в басейна. Скоростта на отделяне на топлина и отделянето на дим от горящото масло са много по-високи от тези на лятата смола. Трансформаторите от лята смола не съдържат течно гориво и са самозагасващи, което ги прави много по-безопасни за вътрешен монтаж.

Въпрос 4: Може ли трансформатор от лята смола да бъде монтиран в стая без пожарогасене?

Отговор: Да, сух трансформатор от лята смола, който отговаря на класификацията F1, може да бъде монтиран в помещение без специални противопожарни системи, при условие че помещението отговаря на общите изисквания за пожарна безопасност на строителния кодекс. Ниската опасност от пожар на трансформатора от лята смола означава, че той не изисква същото ниво на противопожарна защита като трансформатора, напълнен с масло. Специфичните изисквания обаче зависят от местните строителни норми и компетентния орган. Нашият технически екип може да предостави насоки относно изискванията за монтаж за вашия проект.

Въпрос 5: Каква поддръжка е необходима, за да се поддържа огнеустойчивостта на трансформатор от лята смола?

Отговор: Огнеустойчивостта на трансформатор от лята смола е присъща на материала и не се влошава значително с времето. Все още обаче е необходима редовна поддръжка, за да се гарантира цялостната надеждност на трансформатора. Това включва визуална проверка за пукнатини или повреда на лятата смола, почистване на намотките и охлаждащите канали за предотвратяване на натрупването на прах и периодично тестване на изолационното съпротивление и частично разреждане. В Lugao Power Co., Ltd. предоставяме насоки за поддръжка и услуги за поддръжка за нашите сухи трансформатори.

7. Заключение

Огнеустойчивостта на сух трансформатор от лята смола е резултат от усъвършенствана система от материали. Епоксидната смола осигурява структурната и електрическа изолация, докато ATH пълнителят осигурява ендотермичния механизъм за забавяне на горенето. Силициевият пълнител подобрява топлопроводимостта и механичната якост. Заедно тези компоненти създават изолационен материал на трансформатора, който е устойчив на запалване, бързо се самозагасва и освобождава минимално топлина и дим. Тези свойства са от съществено значение за инсталации на закрито, където пожарната безопасност е основна грижа.

В Lugao Power Co., Ltd. нашата фабрика проектира и произвежда сухи трансформатори от лята смола, които отговарят на най-високите стандарти за противопожарна безопасност. Нашите продукти са тествани по IEC 60076-11 и постигат класификация F1. Ние се ангажираме да предоставяме на нашите клиенти надеждни, безопасни и ефективни трансформаторни решения. Независимо дали проектирате нова сграда или надстройвате съществуваща електрическа система, ние ви каним да се свържете с нашия технически екип, за да обсъдим вашите изисквания.

Свържете се с Lugao Power Co., Ltd. днесза да научите повече за нашите сухи трансформатори от лята смола и как те могат да отговорят на вашите изисквания за пожарна безопасност.