Vandenį blokuojančių kabelių medžiagų ir struktūros apžvalga

Vandenį blokuojančios kabelių medžiagos

Vandeniui nepralaidžios medžiagos paprastai gali būti suskirstytos į dvi kategorijas: aktyvų vandens nepraleidžiantį sluoksnį ir pasyvų vandens nepraleidžiantį sluoksnį. Aktyvus vandens nepraleidžiantis sluoksnis išnaudoja aktyviųjų medžiagų vandens sugėrimo ir brinkimo savybes. Pažeidus apvalkalą ar jungtį, šios medžiagos, kontaktuodamos su vandeniu, išsiplečia, taip apribodamos jo prasiskverbimą į kabelį. Tokios medžiagos apimavandenį sugeriantis besiplečiantis gelis, vandenį blokuojanti juosta, vandenį blokuojantys milteliai,vandenį blokuojantys siūlaiir vandenį blokuojantis laidas. Kita vertus, pasyvus vandens blokavimas naudoja hidrofobines medžiagas, kurios blokuoja vandenį kabelio išorėje, kai apvalkalas pažeistas. Pasyvių vandens blokavimo medžiagų pavyzdžiai yra naftos pripildyta pasta, karšto lydalo klijai ir šilumos plėtimosi pasta.

I. Pasyvios vandens blokavimo medžiagos

Ankstyvųjų elektros kabelių vandens nepraleidžiančių medžiagų, tokių kaip naftos pasta, užpildymas kabeliais buvo pagrindinis vandens nepraleidžiančių medžiagų, tokių kaip vazelino pasta, panaudojimo būdas. Šis metodas veiksmingai neleidžia vandeniui patekti į kabelį, tačiau turi šiuos trūkumus:

1. Tai žymiai padidina kabelio svorį;

2. Tai sumažina kabelio laidumą;

3. Naftos pasta smarkiai užteršia kabelių jungtis, todėl jas sunku valyti;

4. Visą užpildymo procesą sunku kontroliuoti, o nepilnas užpildymas gali prastai apsaugoti vandenį.

II. Aktyvios vandens blokavimo medžiagos

Šiuo metu kabeliuose daugiausia naudojamos aktyvios vandenį blokuojančios medžiagos – vandenį blokuojanti juosta, vandenį blokuojantys milteliai, vandenį blokuojanti virvė ir vandenį blokuojantys siūlai. Palyginti su naftos pasta, aktyvios vandenį blokuojančios medžiagos pasižymi šiomis savybėmis: didele vandens absorbcija ir dideliu brinkimo greičiu. Jos gali greitai sugerti vandenį ir greitai brinkti, sudarydamos gelio pavidalo medžiagą, kuri blokuoja vandens prasiskverbimą, taip užtikrindama kabelio izoliacijos saugumą. Be to, aktyvios vandenį blokuojančios medžiagos yra lengvos, švarios ir lengvai montuojamos bei jungiamos. Tačiau jos taip pat turi tam tikrų trūkumų:

1. Vandenį blokuojančius miltelius sunku tolygiai pritvirtinti;

2. Vandeniui atspari juosta arba siūlai gali padidinti išorinį skersmenį, sutrikdyti šilumos išsklaidymą, pagreitinti kabelio terminį senėjimą ir apriboti kabelio perdavimo pajėgumą;

3. Aktyvios vandens blokavimo medžiagos paprastai yra brangesnės.

Vandens blokavimo analizė: Šiuo metu Kinijoje pagrindinis būdas užkirsti kelią vandens prasiskverbimui pro kabelių izoliacijos sluoksnį yra padidinti vandeniui atsparų sluoksnį. Tačiau norint pasiekti visapusišką vandens blokavimą kabeliuose, turime atsižvelgti ne tik į radialinį vandens prasiskverbimą, bet ir veiksmingai užkirsti kelią išilginei vandens difuzijai, kai jis patenka į kabelį.

Polietileno (vidinio apvalkalo) vandeniui atsparus izoliacinis sluoksnis: polietileno vandenį atstumiančio sluoksnio išspaudimas kartu su drėgmę sugeriančiu pagalvėlės sluoksniu (pvz., vandenį atstumiančia juosta) gali atitikti išilginio vandens blokavimo ir drėgmės apsaugos reikalavimus kabeliams, įrengiamiems vidutiniškai drėgnoje aplinkoje. Polietileno vandenį atstumiantį sluoksnį lengva pagaminti ir jam nereikia papildomos įrangos.

Plastiku dengta aliuminio juosta, polietilenu sujungtas vandeniui atsparus izoliacinis sluoksnis: jei kabeliai montuojami vandenyje arba itin drėgnoje aplinkoje, polietileno izoliacinių sluoksnių radialinis vandens blokavimo pajėgumas gali būti nepakankamas. Kabeliams, kuriems reikalingas didesnis radialinis vandens blokavimas, dabar įprasta apvynioti aliuminio-plastiko kompozicinės juostos sluoksnį aplink kabelio šerdį. Šis sandariklis yra šimtus ar net tūkstančius kartų atsparesnis vandeniui nei grynas polietilenas. Jei kompozicinės juostos siūlė yra visiškai sujungta ir užsandarinta, vandens prasiskverbimas yra beveik neįmanomas. Aliuminio-plastiko kompozicinei juostai reikalingas išilginis vyniojimo ir klijavimo procesas, o tai reikalauja papildomų investicijų ir įrangos modifikavimo.

Inžinerijos praktikoje išilginis vandens blokavimas yra sudėtingesnis nei radialinis. Buvo naudojami įvairūs metodai, pavyzdžiui, laidininko struktūros pakeitimas į sandariai presuotą, tačiau poveikis buvo minimalus, nes presuotame laidininkui vis dar lieka tarpų, pro kuriuos vanduo gali difunduoti kapiliariniu būdu. Norint pasiekti tikrą išilginį vandens blokavimą, būtina užpildyti daugiagyslio laidininko tarpus vandenį blokuojančiomis medžiagomis. Išilginiam vandens blokavimui kabeliuose gali būti naudojami šie dviejų lygių priemonės ir konstrukcijos:

1. Hidroizoliacinių laidininkų naudojimas. Pritvirtinkite sandariai suspaustą laidininką vandeniui nepralaidžia virve, vandeniui nepralaidžiais milteliais, vandeniui nepralaidžiais siūlais arba apvyniokite vandenį nepraleidžiančia juosta aplink jį.

2. Vandeniui nepralaidžių šerdžių naudojimas. Gaminant kabelį, užpildykite šerdį vandeniui nepralaidžiais siūlais, virve arba apvyniokite šerdį pusiau laidžia arba izoliacine vandeniui nepralaidžia juosta.

Šiuo metu pagrindinis išilginio vandens blokavimo iššūkis yra vandens blokavimo laidininkai – kaip užpildyti vandens blokavimo medžiagas tarp laidininkų ir kokias vandens blokavimo medžiagas naudoti, išlieka tyrimų dėmesio centre.

III. Išvada

Radialinė vandens blokavimo technologija daugiausia naudoja vandens blokavimo izoliacinius sluoksnius, apvyniotus aplink laidininko izoliacijos sluoksnį, o išorėje pridedamas drėgmę sugeriantis pagalvėlės sluoksnis. Vidutinės įtampos kabeliams dažniausiai naudojama aliuminio-plastiko kompozicinė juosta, o aukštos įtampos kabeliams paprastai naudojami švino, aliuminio arba nerūdijančio plieno metaliniai sandarinimo apvalkalai.

Išilginio vandens blokavimo technologija daugiausia skirta užpildyti tarpus tarp laidžių gijų vandenį blokuojančiomis medžiagomis, kad būtų užkirstas kelias vandens difuzijai išilgai šerdies. Atsižvelgiant į dabartinę technologinę pažangą, išilginiam vandens blokavimui gana efektyviai naudojamas užpildymas vandenį blokuojančiais milteliais.

Vandeniui atsparių kabelių gamyba neišvengiamai paveiks kabelio šilumos išsklaidymą ir laidumą, todėl labai svarbu pasirinkti arba suprojektuoti tinkamą vandenį atstumiančią kabelio konstrukciją pagal inžinerinius reikalavimus.