Materiały kablowe blokujące wodę
Materiały blokujące wodę można ogólnie podzielić na dwie kategorie: aktywne i pasywne. Aktywne blokowanie wody wykorzystuje właściwości absorbujące i pęczniejące materiałów aktywnych. W przypadku uszkodzenia osłony lub połączenia, materiały te rozszerzają się w kontakcie z wodą, ograniczając jej przenikanie do wnętrza kabla. Do takich materiałów należą:żel rozszerzający wchłaniający wodę, taśma blokująca wodę, proszek blokujący wodę,przędza blokująca wodęoraz przewód blokujący wodę. Z kolei pasywne blokowanie wody wykorzystuje materiały hydrofobowe do blokowania wody na zewnątrz kabla w przypadku uszkodzenia powłoki. Przykładami pasywnych materiałów blokujących wodę są pasta wypełniona ropą naftową, klej topliwy i pasta rozszerzalna pod wpływem ciepła.
I. Materiały pasywne blokujące wodę
Wypełnianie kabli materiałami blokującymi przepływ wody, takimi jak pasta naftowa, było podstawową metodą blokowania wody we wczesnych kablach energetycznych. Metoda ta skutecznie zapobiega przedostawaniu się wody do kabla, ale ma następujące wady:
1.Znacznie zwiększa wagę kabla;
2. Powoduje to obniżenie właściwości przewodzących kabla;
3.Pasta ropopochodna silnie zanieczyszcza złącza kablowe, utrudniając ich czyszczenie;
4. Proces całkowitego napełniania jest trudny do kontrolowania, a niepełne napełnienie może skutkować słabą skutecznością blokowania wody.
II. Aktywne materiały blokujące wodę
Obecnie aktywne materiały blokujące wodę stosowane w kablach to głównie taśma blokująca wodę, proszek blokujący wodę, sznur blokujący wodę oraz przędza blokująca wodę. W porównaniu z pastą naftową, aktywne materiały blokujące wodę charakteryzują się następującymi cechami: wysoką absorpcją wody i szybkim pęcznieniem. Potrafią szybko wchłaniać wodę i szybko pęcznieć, tworząc substancję żelową, która blokuje przenikanie wody, zapewniając tym samym bezpieczeństwo izolacji kabla. Ponadto aktywne materiały blokujące wodę są lekkie, czyste i łatwe w montażu i łączeniu. Mają jednak również pewne wady:
1.Proszek blokujący wodę jest trudny do równomiernego nałożenia;
2. Taśma lub przędza blokująca wodę może zwiększyć średnicę zewnętrzną, utrudniając odprowadzanie ciepła, przyspieszając starzenie się kabla pod wpływem ciepła i ograniczając jego przepustowość;
3. Materiały blokujące wodę są zazwyczaj droższe.
Analiza blokowania wody: Obecnie w Chinach główną metodą zapobiegania przenikaniu wody przez warstwę izolacyjną kabli jest zwiększenie wodoodporności. Aby jednak osiągnąć kompleksową blokadę wody w kablach, musimy nie tylko uwzględnić promieniową penetrację wody, ale także skutecznie zapobiec jej wzdłużnej dyfuzji po wniknięciu do kabla.
Wodoodporna warstwa izolacyjna z polietylenu (osłona wewnętrzna): Wytłaczanie warstwy blokującej wodę z polietylenu w połączeniu z absorbującą wilgoć warstwą amortyzującą (np. taśmą blokującą wodę) może spełnić wymagania dotyczące wzdłużnej blokady wody i ochrony przed wilgocią w kablach instalowanych w umiarkowanie wilgotnych środowiskach. Warstwa blokująca wodę z polietylenu jest łatwa w produkcji i nie wymaga dodatkowego sprzętu.
Taśma aluminiowa powlekana tworzywem sztucznym, sklejona z polietylenem, wodoodporna warstwa izolacyjna: Jeśli kable są instalowane w wodzie lub w skrajnie wilgotnym środowisku, promieniowa zdolność blokowania wody przez polietylenowe warstwy izolacyjne może być niewystarczająca. W przypadku kabli wymagających wyższej promieniowej zdolności blokowania wody, powszechne jest obecnie owijanie rdzenia kabla warstwą taśmy kompozytowej aluminiowo-plastikowej. Takie uszczelnienie jest setki, a nawet tysiące razy bardziej wodoodporne niż czysty polietylen. Dopóki szew taśmy kompozytowej jest całkowicie sklejony i uszczelniony, przenikanie wody jest praktycznie niemożliwe. Taśma kompozytowa aluminiowo-plastikowa wymaga procesu wzdłużnego owijania i sklejania, co wiąże się z dodatkowymi nakładami inwestycyjnymi i modyfikacjami sprzętu.
W praktyce inżynierskiej uzyskanie podłużnego blokowania wody jest bardziej złożone niż promieniowego. Stosowano różne metody, takie jak zmiana struktury przewodu na ściśle dociskaną, ale efekty były minimalne, ponieważ w dociskanym przewodzie nadal występują szczeliny, które umożliwiają dyfuzję wody poprzez działanie kapilarne. Aby uzyskać rzeczywiste podłużne blokowanie wody, konieczne jest wypełnienie szczelin w przewodzie linkowym materiałami blokującymi wodę. Aby uzyskać podłużne blokowanie wody w kablach, można zastosować następujące dwa poziomy środków i struktur:
1. Zastosowanie przewodników blokujących wodę. Dodaj sznurek blokujący wodę, proszek blokujący wodę, przędzę blokującą wodę lub owiń taśmą blokującą wodę ściśle dociśnięty przewodnik.
2. Zastosowanie rdzeni blokujących wodę. Podczas produkcji kabla należy wypełnić rdzeń przędzą blokującą wodę, kordem lub owinąć go półprzewodzącą lub izolacyjną taśmą blokującą wodę.
Obecnie głównym wyzwaniem w przypadku blokowania wody wzdłużnej są przewodniki blokujące wodę — przedmiotem badań pozostaje kwestia tego, w jaki sposób wypełnić substancje blokujące wodę przestrzenie między przewodnikami i jakich substancji blokujących wodę użyć.
III. Wnioski
Technologia radialnej blokady wody wykorzystuje głównie warstwy izolacyjne blokujące wodę, owinięte wokół warstwy izolacyjnej przewodu, z warstwą amortyzującą pochłaniającą wilgoć dodaną na zewnątrz. W kablach średniego napięcia powszechnie stosuje się taśmę kompozytową aluminiowo-plastikową, natomiast w kablach wysokiego napięcia zazwyczaj stosuje się osłony uszczelniające z ołowiu, aluminium lub stali nierdzewnej.
Technologia blokowania wody wzdłużnej koncentruje się przede wszystkim na wypełnianiu szczelin między pasmami przewodzącymi materiałami blokującymi wodę, aby zablokować dyfuzję wody wzdłuż rdzenia. Z obecnego stanu techniki wynika, że wypełnienie proszkiem blokującym wodę jest stosunkowo skuteczne w blokowaniu wody wzdłużnej.
Osiągnięcie wodoodporności kabli nieuchronnie wpłynie na odprowadzanie ciepła i właściwości przewodzące kabla, dlatego niezwykle ważne jest, aby wybrać lub zaprojektować odpowiednią strukturę kabla blokującą wodę, biorąc pod uwagę wymagania inżynieryjne.
Czas publikacji: 14 lutego 2025 r.