Ako odlievaná živica zabezpečuje nehorľavý výkon v transformátoroch suchého typu?

Vo výškovej administratívnej budove, nemocnici alebo dátovom centre sa elektrický transformátor často nachádza v blízkosti obývaných priestorov. Na rozdiel od vonkajších rozvodní, kde môžu byť transformátory naplnené olejom inštalované za požiarnymi stenami a ochranným obalom, vnútorné inštalácie vyžadujú transformátor, ktorý nebude prispievať k požiaru. Toto je doména suchého transformátora. Otázka, ako liata živica zabezpečuje nehorľavý výkon v týchto transformátoroch, nie je len akademická; ide o kritické bezpečnostné hľadisko, ktoré určuje, či možno transformátor nainštalovať vo vnútri budovy bez drahých protipožiarnych systémov a vyhradených protipožiarnych krytov.

Nehorľavý výkon liatej živiceTransformátor suchého typuje výsledkom starostlivo navrhnutého materiálového systému. Zloženie epoxidovej živice, anorganické plnivá a prísady spomaľujúce horenie spolupracujú na vytvorení samozhášavého izolačného materiálu, ktorý odoláva vznieteniu a obmedzuje šírenie ohňa. Tento článok bude skúmať chémiu spomaľovania horenia liatej živice, fyziku uvoľňovania tepla a tvorby dymu a medzinárodné testovacie štandardy, ktoré overujú tieto vlastnosti. Budeme tiež diskutovať o tom, ako naša továreň v Lugao Power Co., Ltd. navrhuje a vyrába transformátory suchého typu z liatej živice, ktoré spĺňajú najnáročnejšie požiadavky požiarnej bezpečnosti.

Obsah

• 1. Čo spôsobuje, že materiál spomaľuje horenie?
• 2. Chémia liatej živice: Ako aditíva menia správanie pri horení
• 3. Prečo je pri vnútornej inštalácii dôležité uvoľňovanie nízkeho tepla
• 4. Ako testy IEC 60076-11 overujú výkon spomaľujúci horenie
• 5. Vyváženie tepelnej vodivosti a retardácie plameňa
• 6. Často kladené otázky (FAQ)
• 7. Záver

1. Čo spôsobuje, že materiál spomaľuje horenie?

Nehorľavosť nie je jedinou vlastnosťou; je to súbor správania, ktoré materiál vykazuje, keď je vystavený ohňu. Materiál spomaľujúci horenie odoláva vznieteniu, obmedzuje šírenie plameňa a samozháša, keď sa odstráni vonkajší zdroj vznietenia. Toto správanie sa dosahuje pomocou chemických a fyzikálnych mechanizmov, ktoré zasahujú do procesu spaľovania. Spaľovanie polyméru vyžaduje tri prvky: palivo, kyslík a teplo. Spomaľovače horenia fungujú tak, že narúšajú jeden alebo viacero z týchto prvkov. Niektoré retardéry horenia uvoľňujú inertné plyny, ktoré riedia koncentráciu kyslíka okolo materiálu. Iné absorbujú teplo endotermickým rozkladom, čím ochladzujú materiál pod teplotu vznietenia. Iné podporujú tvorbu ochrannej zuhoľnatenej vrstvy, ktorá izoluje podkladový materiál od tepla a kyslíka.

Účinnosť retardéra horenia sa meria niekoľkými parametrami. Limiting Oxygen Index (LOI) je minimálna koncentrácia kyslíka v zmesi dusík-kyslík, ktorá podporí spaľovanie materiálu. Materiál s vyššou LOI sa ťažšie horí. Pre porovnanie, koncentrácia kyslíka vo vzduchu je približne 21 %. Materiál s LOI pod 21 % na vzduchu ľahko horí. Materiál s LOI nad 28 % sa všeobecne považuje za spomaľovač horenia. Skúška UL 94 je ďalšou bežnou metódou hodnotenia horľavosti plastov. Vyhodnocuje správanie materiálu vo vertikálnej alebo horizontálnej orientácii, vrátane času do samozhášania a či dochádza k odkvapkávaniu. V tabuľke nižšie sú zhrnuté kľúčové parametre horľavosti pre bežné izolačné materiály transformátorov.

oLugao Power Co., Ltd.Naša továreň vytvára systémy odlievanej živice, ktoré dosahujú LOI 30 % alebo viac, v kombinácii s hodnotením UL 94 V-0. To znamená, že živica nebude podporovať horenie za normálnych atmosférických podmienok a v prípade zapálenia rýchlo samozháša. Tieto vlastnosti sú nevyhnutné pre suchý transformátor, ktorý je inštalovaný v interiéri, kde je požiarna bezpečnosť prvoradá.

2. Chémia liatej živice: Ako aditíva menia správanie pri horení

Základná epoxidová živica používaná v liatych živicových transformátoroch je termosetový polymér, ktorý poskytuje vynikajúcu elektrickú izoláciu, mechanickú pevnosť a tepelnú stabilitu. Avšak nemodifikovaná epoxidová živica má limitný kyslíkový index približne 19-21%, čo znamená, že bude horieť na vzduchu. Na premenu tohto materiálu na izolačný systém spomaľujúci horenie je živica formulovaná s plnivami a prísadami, ktoré menia jej správanie pri spaľovaní. Dva najbežnejšie prístupy sú použitie anorganických hydroxidových plnív a retardérov horenia na báze fosforu. Voľba aditíva a jeho koncentrácie určujú konečný výkon liatej živice.

Trihydrát hlinitý (ATH), tiež známy ako hydroxid hlinitý, je najrozšírenejším nehorľavým plnivom v transformátoroch z liatej živice. Keď je živica vystavená teplotám nad približne 200 °C, ATH podlieha endotermickej rozkladnej reakcii. Táto reakcia absorbuje značné množstvo tepla a ochladzuje okolitý materiál. Uvoľňuje tiež vodnú paru, ktorá riedi koncentráciu kyslíka v blízkosti plameňa. Zvyšok reakcie je oxid hlinitý, ktorý vytvára na povrchu živice ochrannú vrstvu podobnú keramike. Táto vrstva pôsobí ako tepelná bariéra a spomaľuje prenos tepla do podkladového materiálu. V tabuľke nižšie sú zhrnuté charakteristiky rozkladu ATH a iných bežných plnív spomaľujúcich horenie.

V našej továrni v Lugao používame kombináciu ATH a kremičitých plnív v našich receptúrach odlievanej živice. ATH poskytuje primárnu funkciu spomaľujúcu horenie, zatiaľ čo oxid kremičitý zlepšuje tepelnú vodivosť a mechanickú pevnosť živice. Celkový obsah plniva môže dosiahnuť 60-70% hmotnosti, čo výrazne znižuje množstvo horľavého organického materiálu v transformátore. Ponúkame tiež možnosti spomaľovania horenia na báze fosforu pre aplikácie, ktoré vyžadujú ešte vyššiu požiarnu bezpečnosť. Tieto formulácie dosahujú vyššiu LOI a rýchlejšie samozhášacie správanie.

3. Prečo je pri vnútornej inštalácii dôležité uvoľňovanie nízkeho tepla

Nehorľavý výkon liateho transformátora suchého typu nie je len o tom, či horí; ide aj o to, koľko tepla a dymu uvoľní, ak dôjde k horeniu. Rýchlosť uvoľňovania tepla (HRR) je kritickým parametrom pre požiarnu bezpečnosť. Meria rýchlosť, akou materiál uvoľňuje energiu počas spaľovania. Materiál s nízkou HRR prispeje menej k rastu požiaru, poskytne obyvateľom viac času na evakuáciu a hasičom viac času na kontrolu situácie. Miera produkcie dymu je rovnako dôležitá, keďže dym je primárnou príčinou smrti pri požiaroch a môže zakryť únikové cesty.

Transformátory zo živice sú navrhnuté tak, aby mali nízku rýchlosť uvoľňovania tepla. K tomu prispieva vysoký obsah plniva a endotermický rozklad ATH. Keď je živica vystavená ohňu, ATH teplo skôr absorbuje ako ho uvoľňuje. Vodná para uvoľnená pri rozklade riedi horľavé plyny, čím sa znižuje intenzita plameňa. Zvyšky oxidu hlinitého tvoria ochrannú vrstvu, ktorá izoluje zvyšnú živicu. Čistým efektom je materiál, ktorý horí pomaly, ak vôbec, a uvoľňuje minimálne teplo. Nižšie uvedená tabuľka porovnáva charakteristiky uvoľňovania tepla liatej živice a iných izolačných materiálov transformátorov.

Nízke uvoľňovanie tepla a tvorba dymu liatych transformátorov suchého typu umožňujú ich inštaláciu vo vnútorných priestoroch bez potreby rozsiahlych protipožiarnych systémov. Tým sa znížia náklady na elektroinštaláciu a zjednoduší sa projekt požiarnej bezpečnosti budovy. Pre projekty, kde je transformátor umiestnený v blízkosti obývaných oblastí, ako napríklad v nemocnici alebo nákupnom stredisku, je nízke nebezpečenstvo požiaru transformátorov z liatej živice kritickou výhodou. V Lugao Power Co., Ltd. naša továreň navrhuje naše transformátory zo živice tak, aby spĺňali najprísnejšie normy požiarnej bezpečnosti, vrátane klasifikácie IEC 60076-11 F1.

4. Ako testy IEC 60076-11 overujú výkon spomaľujúci horenie

IEC 60076-11 je medzinárodná norma, ktorá definuje požiadavky na transformátory suchého typu. Norma špecifikuje klasifikáciu správania pri požiari, ktorá je určená sériou skúšok, ktoré simulujú vystavenie transformátora vonkajšiemu požiaru. Klasifikácia správania pri požiari má dve úrovne: F0 a F1. F0 je základná úroveň a F1 je vyššia úroveň, ktorá vyžaduje samozhášanie transformátora a obmedzenie uvoľňovania tepla a tvorby dymu počas testu.

Test správania pri požiari sa vykonáva zapálením určeného množstva paliva (zvyčajne alkoholu) v definovanej vzdialenosti od transformátora. Test meria teplotu a tepelný tok okolo transformátora, ako aj čas samozhášania transformátora po spotrebovaní paliva. Test sleduje aj tvorbu dymu a toxických plynov. Na dosiahnutie klasifikácie F1 musí transformátor spĺňať nasledujúce kritériá:

• Špičková teplota povrchu transformátora musí zostať pod stanoveným limitom.
• Transformátor musí samozhášať v stanovenom čase po vyčerpaní paliva.
• Rýchlosť uvoľňovania tepla a tvorba dymu musia zostať pod stanovenými prahovými hodnotami.
• Transformátor nesmie produkovať horiace kvapky, ktoré by mohli vznietiť priľahlé materiály.
• Transformátor si musí po požiarnej skúške zachovať svoju dielektrickú pevnosť.

Nižšie uvedená tabuľka sumarizuje kľúčové parametre testu správania pri požiari IEC 60076-11 a typický výkon transformátorov zo živice od spoločnosti Lugao Power Co., Ltd.

Naša továreň v Lugao testuje naše transformátory suchého typu z liatej živice podľa normy IEC 60076-11. Pre všetky naše produkty uchovávame správy o testoch, ktoré sú našim zákazníkom na požiadanie k dispozícii. Tieto správy poskytujú zdokumentované dôkazy o nehorľavosti našich transformátorov a poskytujú našim zákazníkom istotu, že výrobok spĺňa najvyššie štandardy požiarnej bezpečnosti.

5. Vyváženie tepelnej vodivosti a retardácie plameňa

Konštrukcia formulácie liatej živice pre transformátor suchého typu vyžaduje vyváženie dvoch konkurenčných požiadaviek: spomaľovania horenia a tepelnej vodivosti. Spomaľovanie horenia sa dosahuje pridaním anorganických plnív, ako je ATH, ktoré znižujú horľavý obsah živice. Tepelná vodivosť je dôležitá pre odvádzanie tepla generovaného vinutiami transformátora. Vyššia tepelná vodivosť umožňuje transformátoru pracovať pri nižšej teplote, čo zvyšuje jeho účinnosť a životnosť. Niektoré plnivá spomaľujúce horenie však majú relatívne nízku tepelnú vodivosť a zvýšenie ich koncentrácie môže zhoršiť tepelný výkon živice.

Riešenie spočíva vo výbere plnív s vysokou tepelnou vodivosťou a optimalizácii distribúcie veľkosti častíc plniva. Oxid kremičitý (SiO₂) a oxid hlinitý (Al₂O3) sa bežne používajú ako plnivá v transformátoroch z liatej živice, pretože kombinujú dobrú tepelnú vodivosť s prijateľnými vlastnosťami spomaľujúcimi horenie. V kombinácii s ATH môžu tieto plnivá poskytnúť spomaľovanie horenia a tepelnú vodivosť. Dôležitá je aj distribúcia veľkosti častíc: dobre odstupňovaná zmes hrubých a jemných častíc môže dosiahnuť vyššiu hustotu zloženia, čo zlepšuje tepelnú vodivosť aj mechanickú pevnosť. Nižšie uvedená tabuľka sumarizuje tepelnú vodivosť bežných liatych živicových plnív.

V našej továrni používame patentovanú zmes oxidu kremičitého a plnív ATH, aby sme dosiahli rovnováhu medzi retardáciou horenia a tepelnou vodivosťou. Naša receptúra ​​z liatej živice dosahuje tepelnú vodivosť 1,1-1,5 W/m·K pri zachovaní LOI 30 % alebo viac. To umožňuje našim suchým transformátorom pracovať pri vysokých zaťaženiach bez prekročenia teplotných limitov, pričom stále poskytujú požiarnu bezpečnosť potrebnú pre vnútornú inštaláciu.

6. Často kladené otázky (FAQ)

Otázka 1: Aký je rozdiel medzi klasifikáciou správania pri požiari F0 a F1 pre transformátory suchého typu?

Odpoveď: F0 je základná klasifikácia správania pri požiari a F1 je vyššia klasifikácia. F0 vyžaduje, aby bol transformátor samozhášavý, ale má menej prísne limity na uvoľňovanie tepla a tvorbu dymu. F1 vyžaduje, aby transformátor spĺňal prísnejšie limity pre špičkovú teplotu, dobu samozhášania, rýchlosť uvoľňovania tepla a tvorbu dymu. Pre vnútorné inštalácie v budovách s obývanými priestormi sa zvyčajne vyžaduje klasifikácia F1. V spoločnosti Lugao Power Co., Ltd. sú naše transformátory suchého typu zo živice navrhnuté tak, aby spĺňali klasifikáciu F1.

Otázka 2: Vytvára liata živica pri horení toxické plyny?

Odpoveď: Zloženie liatej živice používané v našich suchých transformátoroch je bez halogénov, čo znamená, že neobsahuje zlúčeniny chlóru alebo brómu, ktoré môžu produkovať toxické a korozívne plyny, ako je chlorovodík alebo bromovodík. Primárne produkty rozkladu našej liatej živice sú vodná para, oxid uhličitý a oxid hlinitý. Vďaka tomu je dym z transformátora z liateho živice menej toxický ako dym z transformátora naplneného olejom, ktorý môže obsahovať komplexnú zmes toxických produktov spaľovania.

Otázka 3: Ako sa spomaľuje horenie liatej živice v porovnaní s výkonom transformátora naplneného kvapalinou?

Odpoveď: Transformátory z liatej živice majú významnú výhodu oproti transformátorom plneným kvapalinou z hľadiska požiarnej bezpečnosti. Transformátory plnené kvapalinou obsahujú veľké množstvo horľavého oleja, ktorý môže unikať a spôsobiť požiar bazéna. Rýchlosť uvoľňovania tepla a tvorba dymu horiaceho oleja sú oveľa vyššie ako pri liatej živici. Transformátory z liatej živice neobsahujú žiadne tekuté palivo a sú samozhášavé, vďaka čomu sú oveľa bezpečnejšie pre vnútornú inštaláciu.

Otázka 4: Môže byť transformátor zo živice inštalovaný v miestnosti bez hasenia požiaru?

Odpoveď: Áno, transformátor suchého typu z liatej živice, ktorý spĺňa klasifikáciu F1, môže byť inštalovaný v miestnosti bez vyhradených protipožiarnych systémov za predpokladu, že miestnosť spĺňa všeobecné požiadavky na požiarnu bezpečnosť podľa stavebného zákona. Nízke nebezpečenstvo požiaru transformátora z liateho živice znamená, že nevyžaduje rovnakú úroveň požiarnej ochrany ako transformátor naplnený olejom. Špecifické požiadavky však závisia od miestnych stavebných predpisov a príslušného orgánu. Náš technický tím vám môže poskytnúť usmernenie k požiadavkám na inštaláciu vášho projektu.

Otázka 5: Aká údržba je potrebná na udržanie nehorľavého výkonu transformátora z liatej živice?

Odpoveď: Nehorľavý výkon transformátora z liatej živice je vlastný materiálu a časom sa výrazne nezhoršuje. Na zabezpečenie celkovej spoľahlivosti transformátora je však stále potrebná pravidelná údržba. To zahŕňa vizuálnu kontrolu prasklín alebo poškodenia odlievanej živice, čistenie vinutí a chladiacich kanálov, aby sa zabránilo hromadeniu prachu, a pravidelné testovanie izolačného odporu a čiastočného vybitia. V Lugao Power Co., Ltd. poskytujeme pokyny na údržbu a podporné služby pre naše transformátory suchého typu.

7. Záver

Nehorľavý výkon liateho transformátora suchého typu je výsledkom sofistikovaného materiálového systému. Epoxidová živica poskytuje štrukturálnu a elektrickú izoláciu, zatiaľ čo plnivo ATH poskytuje endotermický mechanizmus spomaľujúci horenie. Silikónové plnivo zlepšuje tepelnú vodivosť a mechanickú pevnosť. Tieto komponenty spolu vytvárajú izolačný materiál transformátora, ktorý odoláva vznieteniu, rýchlo samozháša a uvoľňuje minimálne teplo a dym. Tieto vlastnosti sú nevyhnutné pre vnútorné inštalácie, kde je požiarna bezpečnosť prvoradá.

V Lugao Power Co., Ltd. naša továreň navrhuje a vyrába transformátory suchého typu z liatej živice, ktoré spĺňajú najvyššie štandardy požiarnej bezpečnosti. Naše výrobky sú testované podľa IEC 60076-11 a dosahujú klasifikáciu F1. Zaviazali sme sa poskytovať našim zákazníkom spoľahlivé, bezpečné a efektívne riešenia transformátorov. Či už navrhujete novú budovu alebo modernizujete existujúci elektrický systém, pozývame vás, aby ste kontaktovali náš technický tím a prediskutovali vaše požiadavky.

Kontaktujte Lugao Power Co., Ltd. dnessa dozviete viac o našich transformátoroch suchého typu z liatej živice a o tom, ako môžu splniť vaše požiadavky na požiarnu bezpečnosť.