Tổng quan về vật liệu và cấu trúc cáp chặn nước

Vật liệu cáp chặn nước

Vật liệu chặn nước thường được chia thành hai loại: chặn nước chủ động và chặn nước thụ động. Chặn nước chủ động tận dụng đặc tính hấp thụ nước và trương nở của vật liệu chủ động. Khi vỏ bọc hoặc mối nối bị hư hỏng, các vật liệu này sẽ nở ra khi tiếp xúc với nước, hạn chế sự xâm nhập của nước vào bên trong cáp. Các vật liệu này bao gồmgel nở hấp thụ nước, băng cản nước, bột cản nước,sợi chặn nước, và dây cáp chống nước. Mặt khác, chống nước thụ động sử dụng vật liệu kỵ nước để chặn nước bên ngoài cáp khi vỏ cáp bị hư hỏng. Ví dụ về vật liệu chống nước thụ động là keo dán chứa dầu mỏ, keo nóng chảy và keo dán giãn nở nhiệt.

I. Vật liệu chặn nước thụ động

Việc đổ vật liệu chặn nước thụ động, chẳng hạn như keo dầu mỏ, vào cáp là phương pháp chính để chặn nước trong các loại cáp điện thời kỳ đầu. Phương pháp này ngăn nước xâm nhập hiệu quả vào cáp nhưng có những nhược điểm sau:

1. Nó làm tăng đáng kể trọng lượng của cáp;

2. Nó làm giảm hiệu suất dẫn điện của cáp;

3. Keo dầu mỏ làm ô nhiễm nghiêm trọng các mối nối cáp, khiến việc vệ sinh trở nên khó khăn;

4. Quá trình đổ đầy khó kiểm soát và việc đổ đầy không đầy đủ có thể dẫn đến hiệu suất ngăn nước kém.

II. Vật liệu chặn nước chủ động

Hiện nay, vật liệu chống thấm nước chủ động được sử dụng trong cáp chủ yếu là băng chống thấm nước, bột chống thấm nước, dây chống thấm nước và sợi chống thấm nước. So với keo dầu mỏ, vật liệu chống thấm nước chủ động có những đặc điểm sau: khả năng hấp thụ nước cao và độ trương nở cao. Chúng có thể hấp thụ nước nhanh chóng và trương nở nhanh chóng, tạo thành một chất dạng gel ngăn nước thấm vào, đảm bảo an toàn cách điện cho cáp. Ngoài ra, vật liệu chống thấm nước chủ động còn nhẹ, sạch sẽ, dễ lắp đặt và liên kết. Tuy nhiên, chúng cũng có một số nhược điểm:

1. Bột chống thấm nước khó bám đều;

2. Băng hoặc sợi chặn nước có thể làm tăng đường kính ngoài, làm giảm khả năng tản nhiệt, đẩy nhanh quá trình lão hóa nhiệt của cáp và hạn chế khả năng truyền tải của cáp;

3.Vật liệu chặn nước chủ động thường đắt hơn.

Phân tích khả năng ngăn nước: Hiện nay, phương pháp chủ yếu ở Trung Quốc để ngăn nước thấm qua lớp cách điện của cáp là tăng cường lớp chống thấm. Tuy nhiên, để đạt được khả năng ngăn nước toàn diện trong cáp, chúng ta không chỉ cần xem xét khả năng thấm nước xuyên tâm mà còn phải ngăn chặn hiệu quả sự khuếch tán theo chiều dọc của nước khi nước thấm vào cáp.

Lớp cách ly chống thấm nước bằng polyethylene (vỏ bọc bên trong): Việc đùn lớp chặn nước polyethylene kết hợp với lớp đệm hút ẩm (như băng chặn nước) có thể đáp ứng các yêu cầu về chặn nước dọc và chống ẩm cho cáp được lắp đặt trong môi trường ẩm vừa phải. Lớp chặn nước polyethylene dễ sản xuất và không cần thêm thiết bị.

Lớp cách ly chống thấm nước liên kết bằng Polyethylene, băng nhôm phủ nhựa: Nếu cáp được lắp đặt trong môi trường nước hoặc cực kỳ ẩm ướt, khả năng ngăn nước xuyên tâm của lớp cách ly polyethylene có thể không đủ. Đối với các loại cáp yêu cầu hiệu suất ngăn nước xuyên tâm cao hơn, hiện nay, việc quấn một lớp băng composite nhôm-nhựa quanh lõi cáp là phổ biến. Lớp băng này có khả năng chống nước gấp hàng trăm, thậm chí hàng nghìn lần so với polyethylene nguyên chất. Miễn là đường nối của băng composite được liên kết và bịt kín hoàn toàn, nước gần như không thể xâm nhập. Băng composite nhôm-nhựa đòi hỏi quy trình quấn và liên kết theo chiều dọc, đòi hỏi đầu tư bổ sung và cải tiến thiết bị.

Trong thực hành kỹ thuật, việc đạt được khả năng chặn nước theo chiều dọc phức tạp hơn so với chặn nước theo chiều xuyên tâm. Nhiều phương pháp khác nhau, chẳng hạn như thay đổi cấu trúc dây dẫn sang thiết kế ép chặt, đã được sử dụng, nhưng hiệu quả không đáng kể vì vẫn còn những khoảng trống trong dây dẫn ép chặt cho phép nước khuếch tán qua hiện tượng mao dẫn. Để đạt được khả năng chặn nước theo chiều dọc thực sự, cần phải lấp đầy các khoảng trống trong dây dẫn xoắn bằng vật liệu chặn nước. Có thể sử dụng hai cấp độ biện pháp và cấu trúc sau để đạt được khả năng chặn nước theo chiều dọc trong cáp:

1. Sử dụng dây dẫn nước. Thêm dây chặn nước, bột chặn nước, sợi chặn nước hoặc quấn băng chặn nước quanh dây dẫn đã được ép chặt.

2. Sử dụng lõi chống thấm nước. Trong quá trình sản xuất cáp, hãy luồn sợi, dây chống thấm nước vào lõi hoặc quấn lõi bằng băng cản nước bán dẫn hoặc cách điện.

Hiện nay, thách thức chính trong việc ngăn nước theo chiều dọc nằm ở các vật dẫn ngăn nước—cách đổ chất ngăn nước vào giữa các vật dẫn và nên sử dụng chất ngăn nước nào vẫn là trọng tâm của nghiên cứu.

Phần III. Kết luận

Công nghệ chống thấm xuyên tâm chủ yếu sử dụng các lớp cách ly chống thấm nước được quấn quanh lớp cách điện của dây dẫn, với lớp đệm hút ẩm được thêm vào bên ngoài. Đối với cáp trung thế, băng keo composite nhôm-nhựa thường được sử dụng, trong khi cáp cao thế thường sử dụng lớp vỏ kim loại bằng chì, nhôm hoặc thép không gỉ.

Công nghệ chặn nước dọc chủ yếu tập trung vào việc lấp đầy các khoảng trống giữa các sợi dẫn điện bằng vật liệu chặn nước để ngăn nước khuếch tán dọc theo lõi. Dựa trên những phát triển công nghệ hiện tại, việc lấp đầy bằng bột chặn nước tương đối hiệu quả trong việc chặn nước dọc.

Việc đạt được khả năng chống thấm nước chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến khả năng tản nhiệt và hiệu suất dẫn điện của cáp, do đó, điều cần thiết là phải lựa chọn hoặc thiết kế cấu trúc cáp chống thấm nước phù hợp dựa trên các yêu cầu kỹ thuật.