Матеріали для водоблокуючих кабелів
Гідроблокувальні матеріали можна загалом розділити на дві категорії: активне гідроблокування та пасивне гідроблокування. Активне гідроблокування використовує водопоглинальні та набухаючі властивості активних матеріалів. Коли оболонка або з'єднання пошкоджені, ці матеріали розширюються при контакті з водою, обмежуючи її проникнення всередину кабелю. До таких матеріалів належатьводопоглинаючий розширювальний гель, водоблокувальна стрічка, водоблокувальний порошок,водоблокуюча пряжа, та водоблокувальний шнур. Пасивна водоблокувальна система, з іншого боку, використовує гідрофобні матеріали для блокування води зовні кабелю, коли оболонка пошкоджена. Прикладами пасивних водоблокувальних матеріалів є паста, наповнена нафтою, термоплавкий клей та паста, що розширюється при нагріванні.
I. Пасивні водоблокувальні матеріали
Заповнення кабелів пасивними водоблокуючими матеріалами, такими як вазелінова паста, було основним методом водоблокування в ранніх силових кабелях. Цей метод ефективно запобігає потраплянню води в кабель, але має такі недоліки:
1. Це значно збільшує вагу кабелю;
2. Це призводить до зниження провідності кабелю;
3. Вазелін сильно забруднює кабельні з'єднання, що ускладнює їх очищення;
4. Повний процес наповнення важко контролювати, а неповне наповнення може призвести до поганої водоблокуючої здатності.
II. Активні водоблокуючі матеріали
Наразі активні водоблокувальні матеріали, що використовуються в кабелях, - це переважно водоблокувальна стрічка, водоблокувальний порошок, водоблокувальний шнур та водоблокувальна пряжа. Порівняно з вазеліновою пастою, активні водоблокувальні матеріали мають такі характеристики: високе водопоглинання та високий коефіцієнт набухання. Вони можуть швидко поглинати воду та швидко набухати, утворюючи гелеподібну речовину, яка блокує проникнення води, тим самим забезпечуючи безпеку ізоляції кабелю. Крім того, активні водоблокувальні матеріали легкі, чисті та прості в установці та з'єднанні. Однак вони також мають деякі недоліки:
1. Водоблокувальний порошок важко рівномірно нанести;
2. Водонепроникна стрічка або пряжа можуть збільшити зовнішній діаметр, погіршуючи тепловіддачу, прискорюючи термічне старіння кабелю та обмежуючи його пропускну здатність;
3. Активні водоблокувальні матеріали, як правило, дорожчі.
Аналіз водонепроникності: Наразі основним методом у Китаї запобігання проникненню води в ізоляційний шар кабелів є збільшення водонепроникного шару. Однак, щоб досягти повної водонепроникності в кабелях, ми повинні враховувати не лише радіальне проникнення води, але й ефективно запобігати поздовжній дифузії води після її потрапляння в кабель.
Поліетиленовий (внутрішня оболонка) водонепроникний ізоляційний шар: екструдування поліетиленового водоблокуючого шару в поєднанні з вологопоглинальним подушковим шаром (наприклад, водоблокуючою стрічкою) може задовольнити вимоги до поздовжнього водоблокування та захисту від вологи в кабелях, прокладених у помірно вологому середовищі. Поліетиленовий водоблокуючий шар простий у виготовленні та не потребує додаткового обладнання.
Алюмінієва стрічка з пластиковим покриттям, скріплена поліетиленом, водонепроникний ізоляційний шар: якщо кабелі прокладаються у воді або надзвичайно вологому середовищі, радіальна водоблокувальна здатність поліетиленових ізоляційних шарів може бути недостатньою. Для кабелів, що потребують вищої радіальної водоблокувальної здатності, зараз поширеною є обгортання шаром алюмінієво-пластикової композитної стрічки навколо серцевини кабелю. Це ущільнення в сотні або навіть тисячі разів більш водостійке, ніж чистий поліетилен. Поки шов композитної стрічки повністю склеєний та герметизований, проникнення води практично неможливе. Алюмінієво-пластикова композитна стрічка вимагає поздовжнього процесу обгортання та склеювання, що передбачає додаткові інвестиції та модифікацію обладнання.
В інженерній практиці досягнення поздовжнього водоблокування є складнішим, ніж радіального. Використовувалися різні методи, такі як зміна структури провідника на щільно пресовану, але ефект був мінімальним, оскільки в пресованому провіднику все ще залишаються зазори, які дозволяють воді дифундувати через капілярний ефект. Для досягнення справжнього поздовжнього водоблокування необхідно заповнити зазори в багатожильному провіднику водоблокувальними матеріалами. Для досягнення поздовжнього водоблокування в кабелях можна використовувати такі два рівні заходів та конструкцій:
1. Використання водонепроникних провідників. Додайте водонепроникний шнур, водонепроникний порошок, водонепроникну пряжу або обмотайте водонепроникну стрічку навколо щільно притиснутого провідника.
2. Використання водонепроникних жил. Під час виробництва кабелю заповніть жилу водонепроникною пряжею, шнуром або обмотайте жилу напівпровідниковою чи ізоляційною водонепроникною стрічкою.
Наразі ключовою проблемою поздовжнього водоблокування є водоблокуючі провідники — питання про те, як заповнювати водоблокуючі речовини між провідниками та які водоблокуючі речовини використовувати, залишається в центрі досліджень.
Ⅲ. Висновок
Технологія радіального водоблокування в основному використовує водоблокуючі ізоляційні шари, обгорнуті навколо ізоляційного шару провідника, з зовнішнім шаром вологопоглинальної подушки. Для кабелів середньої напруги зазвичай використовується алюмінієво-пластикова композитна стрічка, тоді як для кабелів високої напруги зазвичай використовуються свинцеві, алюмінієві або нержавіючі металеві герметичні оболонки.
Технологія поздовжнього водоблокування в основному зосереджена на заповненні проміжків між струмопровідними жилами водоблокуючими матеріалами для блокування дифузії води вздовж осердя. З сучасних технологічних розробок, заповнення водоблокуючим порошком є відносно ефективним для поздовжнього водоблокування.
Досягнення водонепроникності кабелів неминуче вплине на тепловіддачу та провідність кабелю, тому важливо вибрати або спроектувати відповідну водонепроникну структуру кабелю на основі інженерних вимог.
Час публікації: 14 лютого 2025 р.