Ūdeni absorbējošu šķiedru pielietojums optiskajos kabeļos un barošanas kabeļos

Optisko un elektrisko kabeļu ekspluatācijas laikā visnozīmīgākais faktors, kas izraisa veiktspējas pasliktināšanos, ir mitruma iekļūšana. Ja ūdens iekļūst optiskajā kabelī, tas var palielināt šķiedras vājinājumu; ja tas iekļūst elektriskajā kabelī, tas var samazināt kabeļa izolācijas veiktspēju, ietekmējot tā darbību. Tāpēc optisko un elektrisko kabeļu ražošanas procesā tiek iekļautas ūdens bloķēšanas ierīces, piemēram, ūdeni absorbējoši materiāli, lai novērstu mitruma vai ūdens iekļūšanu, nodrošinot ekspluatācijas drošību.

Galvenās ūdeni absorbējošo materiālu produktu formas ir ūdeni absorbējošs pulveris,ūdensnecaurlaidīga lente, ūdeni bloķējoša dzijaun uzbriestoša tipa ūdens bloķējoša smērviela utt. Atkarībā no lietošanas vietas var izmantot viena veida ūdens bloķējošu materiālu vai vienlaikus vairākus dažādus veidus, lai nodrošinātu kabeļu ūdensnecaurlaidību.

Līdz ar 5G tehnoloģijas straujo pielietošanu optisko kabeļu izmantošana kļūst arvien plašāka, un prasības tiem kļūst arvien stingrākas. Īpaši ieviešot zaļās un vides aizsardzības prasības, tirgū arvien vairāk tiek dota priekšroka pilnībā sausiem optiskajiem kabeļiem. Pilnībā sausu optisko kabeļu būtiska iezīme ir tā, ka tajos netiek izmantota pildījuma tipa ūdens bloķējoša smērviela vai uzbriestoša tipa ūdens bloķējoša smērviela. Tā vietā ūdens bloķēšanai visā kabeļa šķērsgriezumā tiek izmantota ūdens bloķējoša lente un ūdens bloķējošas šķiedras.

Ūdensnecaurlaidīgas lentes izmantošana kabeļos un optiskajos kabeļos ir diezgan izplatīta, un par to ir pieejama plaša pētījumu literatūra. Tomēr ir salīdzinoši mazāk pētījumu par ūdeni aizturošu dziju, īpaši par ūdeni aizturošiem šķiedru materiāliem ar īpaši absorbējošām īpašībām. Pateicoties to vieglajai atmaksāšanai optisko un elektrisko kabeļu ražošanas laikā un vienkāršai apstrādei, īpaši absorbējoši šķiedru materiāli pašlaik ir vēlamais ūdeni aizturošais materiāls kabeļu un optisko kabeļu, īpaši sauso optisko kabeļu, ražošanā.

Pielietojums strāvas kabeļu ražošanā

Līdz ar nepārtrauktu infrastruktūras būvniecības nostiprināšanos Ķīnā, pieprasījums pēc spēka kabeļiem, kas atbalsta enerģētikas projektus, turpina pieaugt. Kabeļi parasti tiek uzstādīti, tieši ierakot, kabeļu tranšejās, tuneļos vai virs galvas. Tie neizbēgami atrodas mitrā vidē vai tiešā saskarē ar ūdeni, un tie pat var tikt īslaicīgi vai ilgstoši iegremdēti ūdenī, izraisot ūdens lēnu iekļūšanu kabeļa iekšpusē. Elektriskā lauka ietekmē vadītāja izolācijas slānī var veidoties kokiem līdzīgas struktūras, kas pazīstama kā ūdens koku veidošanās. Kad ūdens koki izaug līdz noteiktam līmenim, tie novedīs pie kabeļa izolācijas bojāšanās. Ūdens koku veidošanās tagad ir starptautiski atzīta par vienu no galvenajiem kabeļu novecošanās cēloņiem. Lai uzlabotu elektroapgādes sistēmas drošību un uzticamību, kabeļu projektēšanā un ražošanā ir jāizmanto ūdens bloķējošas konstrukcijas vai hidroizolācijas pasākumi, lai nodrošinātu kabeļa labu ūdens bloķēšanas veiktspēju.

Ūdens iekļūšanas ceļus kabeļos parasti var iedalīt divos veidos: radiālā (vai šķērsvirziena) iekļūšana caur apvalku un gareniskā (vai aksiālā) iekļūšana gar vadītāju un kabeļa serdi. Radiālai (šķērsvirziena) ūdens bloķēšanai bieži izmanto visaptverošu ūdens bloķējošu apvalku, piemēram, alumīnija-plastmasas kompozītmateriāla lenti, kas gareniski ietīta un pēc tam ekstrudēta ar polietilēnu. Ja nepieciešama pilnīga radiālā ūdens bloķēšana, tiek izmantota metāla apvalka struktūra. Bieži izmantotajiem kabeļiem ūdens bloķēšanas aizsardzība galvenokārt ir vērsta uz garenisko (aksiālo) ūdens iekļūšanu.

Projektējot kabeļa konstrukciju, ūdensnecaurlaidības pasākumiem jāņem vērā ūdens izturība vadītāja gareniskajā (vai aksiālajā) virzienā, ūdens izturība ārpus izolācijas slāņa un ūdens izturība visā konstrukcijā. Vispārējā ūdensnecaurlaidīgo vadītāju metode ir ūdensnecaurlaidīgu materiālu piepildīšana vadītāja iekšpusē un virsmā. Augstsprieguma kabeļiem ar vadītājiem, kas sadalīti sektoros, ieteicams izmantot ūdensnecaurlaidīgu dziju kā ūdensnecaurlaidīgu materiālu centrā, kā parādīts 1. attēlā. Ūdensnecaurlaidīgu dziju var izmantot arī pilnas struktūras ūdensnecaurlaidīgās konstrukcijās. Ievietojot ūdensnecaurlaidīgu dziju vai no ūdensnecaurlaidīgas dzijas austas ūdensnecaurlaidīgas virves spraugās starp dažādām kabeļa sastāvdaļām, var bloķēt kanālus ūdens plūsmai kabeļa aksiālajā virzienā, lai nodrošinātu gareniskās ūdensnecaurlaidības prasību izpildi. Tipiska pilnas struktūras ūdensnecaurlaidīga kabeļa shematiska diagramma parādīta 2. attēlā.

Iepriekš minētajās kabeļu konstrukcijās kā ūdens bloķēšanas elements tiek izmantoti ūdeni absorbējoši šķiedru materiāli. Mehānisms balstās uz lielo superabsorbējošas sveķu daudzumu, kas atrodas uz šķiedru materiāla virsmas. Saskaroties ar ūdeni, sveķi strauji izplešas līdz pat 400 reizēm vairāk nekā sākotnējie apjomi, veidojot slēgtu ūdeni bloķējošu slāni uz kabeļa serdes apkārtmēra šķērsgriezuma, bloķējot ūdens iekļūšanas kanālus un apturot ūdens vai ūdens tvaiku tālāku difūziju un izplešanos garenvirzienā, tādējādi efektīvi aizsargājot kabeli.