Vannblokkerende kabelmaterialer
Vannblokkerende materialer kan generelt deles inn i to kategorier: aktiv vannblokkering og passiv vannblokkering. Aktiv vannblokkering utnytter de vannabsorberende og svellende egenskapene til aktive materialer. Når kappen eller skjøten blir skadet, utvider disse materialene seg ved kontakt med vann, noe som begrenser penetrasjonen i kabelen. Slike materialer inkluderervannabsorberende ekspanderende gel, vannblokkerende tape, vannblokkerende pulver,vannblokkerende garn, og vannblokkerende ledning. Passiv vannblokkering bruker derimot hydrofobe materialer for å blokkere vann utenfor kabelen når kappen er skadet. Eksempler på passive vannblokkerende materialer er petroleumsfylt pasta, smeltelim og varmeekspanderende pasta.
I. Passive vannblokkerende materialer
Fylling av passive vannblokkerende materialer, som petroleumspasta, i kabler var den primære metoden for vannblokkering i tidlige kraftkabler. Denne metoden forhindrer effektivt vann i å komme inn i kabelen, men har følgende ulemper:
1. Det øker kabelens vekt betydelig;
2. Det forårsaker en reduksjon i kabelens ledende ytelse;
3. Petroleumspasta forurenser kabelskjøter kraftig, noe som gjør rengjøring vanskelig;
4. Hele fyllingsprosessen er vanskelig å kontrollere, og ufullstendig fylling kan føre til dårlig vannblokkerende ytelse.
II. Aktive vannblokkerende materialer
For tiden er de aktive vannblokkerende materialene som brukes i kabler hovedsakelig vannblokkerende tape, vannblokkerende pulver, vannblokkerende snor og vannblokkerende garn. Sammenlignet med petroleumspasta har aktive vannblokkerende materialer følgende egenskaper: høy vannabsorpsjon og høy svellingshastighet. De kan absorbere vann raskt og svelle raskt for å danne et gelélignende stoff som blokkerer vanninntrengning, og dermed sikre kabelens isolasjonssikkerhet. I tillegg er aktive vannblokkerende materialer lette, rene og enkle å installere og sammenføye. De har imidlertid også noen ulemper:
1. Vannblokkerende pulver er vanskelig å feste jevnt;
2. Vannblokkerende tape eller garn kan øke den ytre diameteren, svekke varmespredningen, akselerere kabelens termiske aldring og begrense kabelens overføringskapasitet;
3. Aktive vannblokkerende materialer er generelt dyrere.
Vannblokkeringsanalyse: For tiden er den viktigste metoden i Kina for å forhindre at vann trenger inn i isolasjonslaget på kabler å øke det vanntette laget. For å oppnå omfattende vannblokkering i kabler må vi imidlertid ikke bare vurdere radial vanninntrengning, men også effektivt forhindre langsgående diffusjon av vann når det trenger inn i kabelen.
Vanntett isolasjonslag av polyetylen (indre kappe): Ekstrudering av et vannblokkerende lag av polyetylen, i kombinasjon med et fuktighetsabsorberende putelag (som vannblokkerende tape), kan oppfylle kravene til langsgående vannblokkering og fuktbeskyttelse i kabler installert i moderat fuktige miljøer. Det vannblokkerende laget av polyetylen er enkelt å produsere og krever ikke ekstra utstyr.
Plastbelagt aluminiumstape Polyetylenbundet vanntett isolasjonslag: Hvis kablene installeres i vann eller ekstremt fuktige omgivelser, kan den radielle vannblokkerende kapasiteten til polyetylenisolasjonslagene være utilstrekkelig. For kabler som krever høyere radiell vannblokkerende ytelse, er det nå vanlig å pakke et lag med aluminium-plast-komposittbånd rundt kabelkjernen. Denne forseglingen er hundrevis eller til og med tusenvis av ganger mer vannbestandig enn ren polyetylen. Så lenge sømmen på komposittbåndet er fullstendig limt og forseglet, er vanninntrengning nesten umulig. Aluminium-plast-komposittbåndet krever en langsgående viklings- og bindingsprosess, som innebærer ytterligere investeringer og utstyrsmodifikasjoner.
I ingeniørpraksis er det mer komplekst å oppnå langsgående vannblokkering enn radiell vannblokkering. Ulike metoder, som å endre lederstrukturen til en tettpresset design, har blitt brukt, men effektene har vært minimale fordi det fortsatt er hull i den pressede lederen som lar vann diffundere gjennom kapillærvirkning. For å oppnå ekte langsgående vannblokkering er det nødvendig å fylle hullene i den flertrådete lederen med vannblokkerende materialer. Følgende to nivåer av tiltak og strukturer kan brukes for å oppnå langsgående vannblokkering i kabler:
1. Bruk vannblokkerende ledere. Legg til vannblokkerende snor, vannblokkerende pulver, vannblokkerende garn, eller surr vannblokkerende tape rundt den stramt pressede lederen.
2. Bruk av vanntettende kjerner. Fyll kjernen med vanntettende garn eller snor under kabelproduksjonen, eller pakk kjernen inn med halvledende eller isolerende vanntettende tape.
For tiden ligger den største utfordringen innen langsgående vannblokkering i vannblokkerende ledere – hvordan man fyller vannblokkerende stoffer mellom ledere og hvilke vannblokkerende stoffer som skal brukes, er fortsatt et forskningsfokus.
III. Konklusjon
Radial vannblokkeringsteknologi bruker hovedsakelig vannblokkerende isolasjonslag pakket rundt lederens isolasjonslag, med et fuktighetsabsorberende putelag lagt utenpå. For mellomspenningskabler brukes ofte aluminium-plast komposittbånd, mens høyspenningskabler vanligvis bruker tetningskapper av bly, aluminium eller rustfritt stål.
Langsgående vannblokkeringsteknologi fokuserer primært på å fylle hullene mellom de ledende trådene med vannblokkerende materialer for å blokkere diffusjon av vann langs kjernen. Ut fra dagens teknologiske utvikling er fylling med vannblokkerende pulver relativt effektivt for langsgående vannblokkering.
Å oppnå vanntette kabler vil uunngåelig påvirke kabelens varmespredning og ledende ytelse, så det er viktig å velge eller designe riktig vannblokkerende kabelstruktur basert på tekniske krav.
Publisert: 14. februar 2025