Under drift av optiske og elektriske kabler er den viktigste faktoren som fører til redusert ytelse fuktinntrengning. Hvis vann trenger inn i en optisk kabel, kan det øke fiberdempingen. Hvis det trenger inn i en elektrisk kabel, kan det redusere kabelens isolasjonsytelse og dermed påvirke driften. Derfor er vannblokkerende enheter, som vannabsorberende materialer, utformet i produksjonsprosessen av optiske og elektriske kabler for å forhindre fuktighet eller vanninntrengning, noe som sikrer driftssikkerhet.
De viktigste produktformene for vannabsorberende materialer inkluderer vannabsorberende pulver,vannblokkerende tape, vannblokkerende garn, og vannblokkerende fett av svellende type, osv. Avhengig av bruksstedet kan én type vannblokkerende materiale brukes, eller flere forskjellige typer kan brukes samtidig for å sikre kablenes vanntette ytelse.
Med den raske anvendelsen av 5G-teknologi blir bruken av optiske kabler stadig mer utbredt, og kravene til dem blir strengere. Spesielt med innføringen av grønne og miljøvernkrav blir helt tørre optiske kabler stadig mer foretrukket av markedet. En viktig egenskap ved helt tørre optiske kabler er at de ikke bruker fyllingstype vannblokkerende fett eller svellende type vannblokkerende fett. I stedet brukes vannblokkerende tape og vannblokkerende fibre for vannblokkering over hele kabelens tverrsnitt.
Bruk av vannblokkerende tape i kabler og optiske kabler er ganske vanlig, og det finnes rikelig med forskningslitteratur om dette. Det er imidlertid relativt mindre forskning rapportert om vannblokkerende garn, spesielt på vannblokkerende fibermaterialer med superabsorberende egenskaper. På grunn av deres enkle avrivning under produksjon av optiske og elektriske kabler og enkle bearbeiding, er superabsorberende fibermaterialer for tiden det foretrukne vannblokkerende materialet i produksjon av kabler og optiske kabler, spesielt tørre optiske kabler.
Bruksområde i produksjon av strømkabler
Med den kontinuerlige styrkingen av Kinas infrastrukturbygging fortsetter etterspørselen etter kraftkabler fra støttende kraftprosjekter å øke. Kabler installeres vanligvis ved direkte nedgraving, i kabelgrøfter, tunneler eller over hodet. De er uunngåelig i fuktige miljøer eller i direkte kontakt med vann, og kan til og med være nedsenket i vann i kort eller lang tid, noe som fører til at vann sakte trenger inn i kabelens indre. Under påvirkning av et elektrisk felt kan det dannes trelignende strukturer i lederens isolasjonslag, et fenomen kjent som vanntredannelse. Når vanntre vokser til en viss grad, vil de føre til nedbrytning av kabelisolasjonen. Vanntredannelse er nå internasjonalt anerkjent som en av hovedårsakene til kabelaldring. For å forbedre sikkerheten og påliteligheten til strømforsyningssystemet, må kabeldesign og produksjon ta i bruk vannblokkerende strukturer eller vanntettingstiltak for å sikre at kabelen har god vannblokkerende ytelse.
Vanninntrengningsveier i kabler kan generelt deles inn i to typer: radial (eller tverrgående) penetrasjon gjennom mantelen, og langsgående (eller aksial) penetrasjon langs lederen og kabelkjernen. For radial (tverrgående) vannblokkering brukes ofte en omfattende vannblokkerende mantel, for eksempel en aluminium-plast-komposittbånd som er pakket i lengderetningen og deretter ekstrudert med polyetylen. Hvis fullstendig radial vannblokkering er nødvendig, brukes en metallmantelstruktur. For vanlige kabler fokuserer vannblokkeringsbeskyttelse hovedsakelig på langsgående (aksial) vanninntrengning.
Ved utforming av kabelstrukturen bør vanntettingstiltak ta hensyn til vannmotstand i lederens lengderetning (eller aksialretning), vannmotstand utenfor isolasjonslaget og vannmotstand gjennom hele strukturen. Den generelle metoden for vannblokkerende ledere er å fylle vannblokkerende materialer inni og på overflaten av lederen. For høyspenningskabler med ledere delt inn i sektorer anbefales det å bruke vannblokkerende garn som vannblokkerende materiale i midten, som vist i figur 1. Vannblokkerende garn kan også brukes i fullstrukturerte vannblokkerende strukturer. Ved å plassere vannblokkerende garn eller vannblokkerende tau vevd av vannblokkerende garn i mellomrommene mellom de ulike komponentene i kabelen, kan kanalene for vannstrømning langs kabelens aksiale retning blokkeres for å sikre at kravene til langsgående vanntetthet oppfylles. Skjematisk diagram av en typisk fullstrukturert vannblokkerende kabel er vist i figur 2.
I kabelstrukturene nevnt ovenfor brukes vannabsorberende fibermaterialer som vannblokkerende enhet. Mekanismen er avhengig av den store mengden superabsorberende harpiks som er tilstede på overflaten av fibermaterialet. Når harpiksen kommer i kontakt med vann, utvider den seg raskt til ≈ ≈ ≈ ≈ ≈ ≈ ≈ ≈ ≈ ≈ sitt opprinnelige volum, og danner et lukket vannblokkerende lag på kabelkjernens omkretstverrsnitt, blokkerer vanninntrengningskanalene og stopper videre diffusjon og forlengelse av vann eller vanndamp langs lengderetningen, og beskytter dermed kabelen effektivt.
Bruksområde i optiske kabler
Optisk overføringsytelse, mekanisk ytelse og miljøytelse for optiske kabler er de mest grunnleggende kravene til et kommunikasjonssystem. Et tiltak for å sikre levetiden til en optisk kabel er å forhindre at vann trenger inn i den optiske fiberen under drift, noe som vil føre til økt tap (dvs. hydrogentap). Inntrenging av vann påvirker lysabsorpsjonstoppene til den optiske fiberen i bølgelengdeområdet fra 1,3 μm til 1,60 μm, noe som fører til økt optisk fibertap. Dette bølgelengdebåndet dekker de fleste overføringsvinduene som brukes i dagens optiske kommunikasjonssystemer. Derfor blir vanntett strukturdesign et nøkkelelement i konstruksjonen av optiske kabler.
Vannblokkerende strukturdesign i optiske kabler er delt inn i radial vannblokkerende design og langsgående vannblokkerende design. Den radiale vannblokkerende designen bruker en omfattende vannblokkerende kappe, dvs. en struktur med aluminium-plast eller stål-plast komposittbånd som er pakket i lengderetningen og deretter ekstrudert med polyetylen. Samtidig legges et løst rør laget av polymermaterialer som PBT (polybutylentereftalat) eller rustfritt stål utenfor den optiske fiberen. I den langsgående vanntette strukturdesignen vurderes påføring av flere lag med vannblokkerende materialer for hver del av strukturen. Vannblokkeringsmaterialet inne i det løse røret (eller i sporene i en skjelettkabel) endres fra fyllingstype vannblokkerende fett til vannabsorberende fibermateriale for røret. En eller to tråder med vannblokkerende garn plasseres parallelt med kabelkjerneforsterkningelementet for å forhindre at ekstern vanndamp trenger inn i lengderetningen langs forsterkningselementet. Om nødvendig kan vannblokkerende fibre også plasseres i mellomrommene mellom de flertrådede løse rørene for å sikre at den optiske kabelen består strenge vanninntrengningstester. Strukturen til en helt tørr optisk kabel bruker ofte en lagdelt trådtype, som vist i figur 3.
Publisert: 28. august 2025