Ūdens bloķējošo kabeļu materiālu un struktūras pārskats

Ūdens bloķējoši kabeļu materiāli

Ūdens bloķēšanas materiālus parasti var iedalīt divās kategorijās: aktīvā ūdens bloķēšana un pasīvā ūdens bloķēšana. Aktīvā ūdens bloķēšana izmanto aktīvo materiālu ūdens absorbēšanas un uzbriešanas īpašības. Ja apvalks vai savienojums ir bojāts, šie materiāli, nonākot saskarē ar ūdeni, izplešas, ierobežojot tā iekļūšanu kabelī. Šādi materiāli ietverūdeni absorbējošs izplešanās gēls, ūdens bloķējoša lente, ūdens bloķējošs pulveris,ūdeni bloķējoša dzija, un ūdeni bloķējošu vadu. Savukārt pasīvā ūdens bloķēšana izmanto hidrofobus materiālus, lai bloķētu ūdeni ārpus kabeļa, kad apvalks ir bojāts. Pasīvo ūdeni bloķējošo materiālu piemēri ir ar naftas produktiem pildīta pasta, karstlīme un karstumā izplešas pasta.

I. Pasīvie ūdens bloķēšanas materiāli

Agrīno spēka kabeļu ūdens bloķēšanas galvenā metode bija pasīvu ūdens bloķēšanas materiālu, piemēram, naftas pastas, iepildīšana kabeļos. Šī metode efektīvi novērš ūdens iekļūšanu kabelī, taču tai ir šādi trūkumi:

1.Tas ievērojami palielina kabeļa svaru;

2. Tas izraisa kabeļa vadītspējas samazināšanos;

3. Naftas pasta stipri piesārņo kabeļu savienojumus, apgrūtinot tīrīšanu;

4. Pilnīgu uzpildīšanas procesu ir grūti kontrolēt, un nepilnīga uzpildīšana var izraisīt sliktu ūdens bloķēšanas veiktspēju.

II. Aktīvie ūdens bloķēšanas materiāli

Pašlaik kabeļos izmantotie aktīvie ūdens bloķēšanas materiāli galvenokārt ir ūdens bloķēšanas lente, ūdens bloķēšanas pulveris, ūdens bloķēšanas aukla un ūdens bloķējoša dzija. Salīdzinot ar naftas pastu, aktīvajiem ūdens bloķēšanas materiāliem ir šādas īpašības: augsta ūdens absorbcija un augsts uzbriešanas ātrums. Tie var ātri absorbēt ūdeni un ātri uzbriest, veidojot želejveida vielu, kas bloķē ūdens infiltrāciju, tādējādi nodrošinot kabeļa izolācijas drošību. Turklāt aktīvie ūdens bloķēšanas materiāli ir viegli, tīri un viegli uzstādāmi un savienojami. Tomēr tiem ir arī daži trūkumi:

1.Ūdens bloķējošu pulveri ir grūti vienmērīgi uzklāt;

2. Ūdens bloķējoša lente vai dzija var palielināt ārējo diametru, pasliktinot siltuma izkliedi, paātrinot kabeļa termisko novecošanos un ierobežojot kabeļa pārvades jaudu;

3. Aktīvie ūdens bloķēšanas materiāli parasti ir dārgāki.

Ūdens bloķēšanas analīze: Pašlaik galvenā metode Ķīnā, lai novērstu ūdens iekļūšanu kabeļu izolācijas slānī, ir palielināt ūdensnecaurlaidīgā slāņa biezumu. Tomēr, lai panāktu visaptverošu ūdens bloķēšanu kabeļos, jāņem vērā ne tikai radiālā ūdens iekļūšana, bet arī efektīvi jānovērš ūdens gareniskā difūzija pēc tā iekļūšanas kabelī.

Polietilēna (iekšējais apvalks) ūdensnecaurlaidīgs izolācijas slānis: polietilēna ūdensnecaurlaidīga slāņa ekstrudēšana kombinācijā ar mitrumu absorbējošu spilvena slāni (piemēram, ūdensnecaurlaidīgu lenti) var izpildīt gareniskās ūdensnecaurlaidības un mitruma aizsardzības prasības kabeļiem, kas uzstādīti mēreni mitrā vidē. Polietilēna ūdensnecaurlaidīgo slāni ir viegli izgatavot, un tam nav nepieciešams papildu aprīkojums.

Ar plastmasu pārklāta alumīnija lente. Ar polietilēnu savienots ūdensnecaurlaidīgs izolācijas slānis: ja kabeļi tiek uzstādīti ūdenī vai ārkārtīgi mitrā vidē, polietilēna izolācijas slāņu radiālā ūdensnecaurlaidības spēja var būt nepietiekama. Kabeļiem, kuriem nepieciešama augstāka radiālā ūdensnecaurlaidības spēja, tagad ir ierasts aptīt alumīnija-plastmasas kompozītlentes slāni ap kabeļa serdi. Šis blīvējums ir simtiem vai pat tūkstošiem reižu ūdensizturīgāks nekā tīrs polietilēns. Ja vien kompozītlentes šuve ir pilnībā salīmēta un noslēgta, ūdens iekļūšana ir gandrīz neiespējama. Alumīnija-plastmasas kompozītlentei ir nepieciešams garenisks ietīšanas un līmēšanas process, kas ietver papildu ieguldījumus un aprīkojuma modifikācijas.

Inženierzinātņu praksē gareniskas ūdens bloķēšanas panākšana ir sarežģītāka nekā radiāla ūdens bloķēšana. Ir izmantotas dažādas metodes, piemēram, vadītāja struktūras maiņa uz cieši presētu konstrukciju, taču ietekme ir bijusi minimāla, jo presētajā vadītājā joprojām ir spraugas, kas ļauj ūdenim difundēt kapilārās darbības rezultātā. Lai panāktu patiesu garenisku ūdens bloķēšanu, daudzdzīslu vadītājā esošās spraugas ir jāaizpilda ar ūdeni bloķējošiem materiāliem. Lai panāktu garenisku ūdens bloķēšanu kabeļos, var izmantot šādus divus pasākumu un konstrukciju līmeņus:

1. Ūdensnecaurlaidīgu vadītāju izmantošana. Pievienojiet ūdensnecaurlaidīgu auklu, ūdensnecaurlaidīgu pulveri, ūdensnecaurlaidīgu dziju vai aptiniet ūdensnecaurlaidīgu lenti ap cieši saspiesto vadītāju.

2. Ūdensnecaurlaidīgu serdeņu izmantošana. Kabeļa ražošanas procesā piepildiet serdi ar ūdeni necaurlaidīgu dziju, auklu vai aptiniet serdi ar pusvadošu vai izolējošu ūdeni necaurlaidīgu lenti.

Pašlaik galvenais gareniskās ūdens bloķēšanas izaicinājums ir ūdens bloķējošie vadītāji — kā piepildīt ūdens bloķējošas vielas starp vadītājiem un kuras ūdens bloķējošas vielas izmantot, joprojām ir pētījumu uzmanības centrā.

III. Secinājums

Radiālā ūdens bloķēšanas tehnoloģija galvenokārt izmanto ūdens bloķējošus izolācijas slāņus, kas ir aptīti ap vadītāja izolācijas slāni, un ārpusē ir pievienots mitrumu absorbējošs spilvena slānis. Vidēja sprieguma kabeļiem parasti izmanto alumīnija-plastmasas kompozītmateriāla lenti, savukārt augstsprieguma kabeļiem parasti izmanto svina, alumīnija vai nerūsējošā tērauda metāla blīvējuma apvalkus.

Gareniskās ūdens bloķēšanas tehnoloģija galvenokārt koncentrējas uz spraugu aizpildīšanu starp vadošajām dzīslām ar ūdens bloķējošiem materiāliem, lai bloķētu ūdens difūziju gar serdi. Ņemot vērā pašreizējos tehnoloģiskos sasniegumus, aizpildīšana ar ūdens bloķējošu pulveri ir relatīvi efektīva gareniskai ūdens bloķēšanai.

Ūdensnecaurlaidīgu kabeļu izgatavošana neizbēgami ietekmēs kabeļa siltuma izkliedi un vadītspēju, tāpēc ir svarīgi izvēlēties vai projektēt atbilstošu ūdensnecaurlaidīgu kabeļu konstrukciju, pamatojoties uz inženiertehniskajām prasībām.