Під час експлуатації оптичних та електричних кабелів найважливішим фактором, що призводить до погіршення продуктивності, є проникнення вологи. Якщо вода потрапляє в оптичний кабель, це може збільшити затухання волокон; якщо вона потрапляє в електричний кабель, це може знизити ізоляційні характеристики кабелю, впливаючи на його роботу. Тому в процес виробництва оптичних та електричних кабелів вводяться водоблокувальні елементи, такі як водопоглинаючі матеріали, щоб запобігти проникненню вологи або води, забезпечуючи безпеку експлуатації.
Основні види водопоглинаючих матеріалів включають водопоглинаючий порошок,гідроізоляційна стрічка, водоблокуюча пряжа, та водоблокувальне мастило, що набухає, тощо. Залежно від місця застосування, може використовуватися один тип водоблокувального матеріалу або кілька різних типів одночасно для забезпечення водонепроникності кабелів.
Зі швидким впровадженням технології 5G використання оптичних кабелів стає все більш поширеним, а вимоги до них стають суворішими. Зокрема, з впровадженням екологічних та екологічних вимог, повністю сухі оптичні кабелі набувають дедалі більшої популярності на ринку. Важливою особливістю повністю сухих оптичних кабелів є те, що вони не використовують водоблокувальне мастило, що наповнює, або водоблокувальне мастило, що набухає. Натомість для водоблокування по всьому поперечному перерізу кабелю використовується водоблокувальна стрічка та водоблокувальні волокна.
Застосування водоблокуючої стрічки в кабелях та оптичних кабелях є досить поширеним, і з цього приводу існує велика кількість дослідницької літератури. Однак, відносно менше досліджень стосується водоблокуючої пряжі, зокрема водоблокуючих волокнистих матеріалів із суперпоглинаючими властивостями. Завдяки легкій розмотці під час виробництва оптичних та електричних кабелів та простоті обробки, суперпоглинаючі волокнисті матеріали наразі є кращим водоблокуючим матеріалом у виробництві кабелів та оптичних кабелів, особливо сухих оптичних кабелів.
Застосування у виробництві силових кабелів
Зі постійним зміцненням будівництва інфраструктури в Китаї, попит на силові кабелі для підтримки енергетичних проектів продовжує зростати. Кабелі зазвичай прокладаються прямим закопуванням, у кабельних траншеях, тунелях або надземним способом. Вони неминуче знаходяться у вологому середовищі або в безпосередньому контакті з водою, і навіть можуть бути занурені у воду короткочасно або довгостроково, що призводить до повільного проникнення води всередину кабелю. Під дією електричного поля в ізоляційному шарі провідника можуть утворюватися деревоподібні структури, явище, відоме як водяне деревоподібне утворення. Коли водяне деревоподібне утворення розростається до певної міри, це призводить до руйнування ізоляції кабелю. Водяне деревоподібне утворення зараз визнано на міжнародному рівні однією з основних причин старіння кабелю. Для підвищення безпеки та надійності системи електропостачання, проектування та виробництво кабелів повинні вживати водонепроникних конструкцій або гідроізоляційних заходів, щоб забезпечити хороші водонепроникні характеристики кабелю.
Шляхи проникнення води в кабелях можна загалом розділити на два типи: радіальне (або поперечне) проникнення через оболонку та поздовжнє (або осьове) проникнення вздовж провідника та серцевини кабелю. Для радіального (поперечного) водоблокування часто використовується комплексна водоблокувальна оболонка, така як алюмінієво-пластикова композитна стрічка, поздовжньо обгорнута, а потім екструдована поліетиленом. Якщо потрібна повна радіальна водоблокування, використовується металева конструкція оболонки. Для широко використовуваних кабелів водоблокувальний захист зосереджений головним чином на поздовжньому (осьовому) проникненні води.
Під час проектування кабельної конструкції гідроізоляційні заходи повинні враховувати водонепроникність у поздовжньому (або осьовому) напрямку провідника, водонепроникність зовні ізоляційного шару та водонепроникність по всій конструкції. Загальний метод водоблокування провідників полягає у заповненні водоблокуючими матеріалами всередині та на поверхні провідника. Для високовольтних кабелів з провідниками, розділеними на сектори, рекомендується використовувати водоблокуючу пряжу як водоблокуючий матеріал у центрі, як показано на рисунку 1. Водоблокуючу пряжу також можна застосовувати в повноконструкційних водоблокуючих конструкціях. Розміщуючи водоблокуючу пряжу або водоблокуючі канати, сплетені з водоблокуючої пряжі, у проміжках між різними компонентами кабелю, можна заблокувати канали для потоку води вздовж осьового напрямку кабелю, щоб забезпечити виконання вимог до поздовжньої водонепроникності. Принципова схема типового повноконструкційного водоблокуючого кабелю показана на рисунку 2.
У вищезгаданих кабельних конструкціях як водоблокувальний елемент використовуються водопоглинаючі волокнисті матеріали. Механізм роботи базується на великій кількості суперпоглинаючої смоли, присутньої на поверхні волокнистого матеріалу. При контакті з водою смола швидко розширюється до ... або ... разів від свого початкового об'єму, утворюючи замкнутий водоблокувальний шар на окружному поперечному перерізі серцевини кабелю, блокуючи канали проникнення води та зупиняючи подальшу дифузію та поширення води або водяної пари вздовж поздовжнього напрямку, таким чином ефективно захищаючи кабель.
Застосування в оптичних кабелях
Оптичні характеристики передачі, механічні характеристики та екологічні характеристики оптичних кабелів є найбазовішими вимогами до системи зв'язку. Одним із заходів для забезпечення терміну служби оптичного кабелю є запобігання проникненню води в оптичне волокно під час експлуатації, що може призвести до збільшення втрат (тобто втрат водню). Проникнення води впливає на піки поглинання світла оптичним волокном у діапазоні довжин хвиль від 1,3 мкм до 1,60 мкм, що призводить до збільшення втрат в оптичному волокні. Цей діапазон довжин хвиль охоплює більшість вікон передачі, що використовуються в сучасних системах оптичного зв'язку. Тому водонепроникна конструкція конструкції стає ключовим елементом у конструкції оптичного кабелю.
Конструкція водоблокуючої конструкції в оптичних кабелях поділяється на радіальну водоблокуючу конструкцію та поздовжню водоблокуючу конструкцію. Радіальна водоблокуюча конструкція використовує комплексну водоблокуючу оболонку, тобто конструкцію з алюмінієво-пластиковою або сталево-пластиковою композитною стрічкою, поздовжньо обгорнутою, а потім екструдованою з поліетилену. Одночасно зовні оптичного волокна додається вільна трубка, виготовлена з полімерних матеріалів, таких як PBT (полібутилентерефталат) або нержавіюча сталь. У поздовжній водонепроникній конструкції для кожної частини конструкції враховується застосування кількох шарів водоблокуючих матеріалів. Водоблокуючий матеріал всередині вільної трубки (або в пазах скелетного кабелю) змінюється з водоблокуючого мастила, що заповнює, на водопоглинаючий волокнистий матеріал для трубки. Одна або дві нитки водоблокуючої пряжі розміщуються паралельно елементу зміцнення серцевини кабелю, щоб запобігти проникненню зовнішньої водяної пари поздовжньо вздовж елемента зміцнення. За необхідності водоблокуючі волокна також можуть бути розміщені в проміжках між багатожильними вільними трубками, щоб забезпечити проходження оптичним кабелем суворих випробувань на водопроникність. Структура повністю сухого оптичного кабелю часто використовує шарувату скрутку, як показано на рисунку 3.
Час публікації: 28 серпня 2025 р.