Tổng quan về vật liệu và cấu trúc cáp chặn nước

Vật liệu cáp chặn nước

Vật liệu chặn nước thường có thể được chia thành hai loại: chặn nước chủ động và chặn nước thụ động. Chặn nước chủ động sử dụng các đặc tính hấp thụ nước và trương nở của vật liệu chủ động. Khi vỏ bọc hoặc mối nối bị hỏng, các vật liệu này sẽ nở ra khi tiếp xúc với nước, hạn chế sự thâm nhập của nước vào bên trong cáp. Các vật liệu như vậy bao gồmgel nở hấp thụ nước, băng cản nước, bột cản nước,sợi chặn nước, và dây chặn nước. Ngược lại, chặn nước thụ động sử dụng vật liệu kỵ nước để chặn nước bên ngoài cáp khi vỏ bị hỏng. Ví dụ về vật liệu chặn nước thụ động là keo dán chứa dầu mỏ, keo dán 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 bột nhão dầu mỏ, vào cáp là phương pháp chính để chặn nước trong cáp điện ban đầu. Phương pháp này ngăn nước xâm nhập vào cáp một cách hiệu quả nhưng có những nhược điểm sau:

1. Làm tăng đáng kể trọng lượng của cáp;

2. Làm giảm khả năng dẫn điện của cáp;

3. Keo dầu mỏ làm bẩn 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 chặn nước chủ động được sử dụng trong cáp chủ yếu là băng chặn nước, bột chặn nước, dây chặn nước và sợi chặn nước. So với bột dầu mỏ, vật liệu chặn nước chủ động có các đặc điểm sau: khả năng hấp thụ nước cao và tỷ lệ trương nở cao. Chúng có thể hấp thụ nước nhanh chóng và trương nở nhanh chóng để tạo thành một chất giống như gel ngăn chặn sự xâm nhập của nước, do đó đảm bảo an toàn cách điện của cáp. Ngoài ra, vật liệu chặn nước chủ động nhẹ, sạch và dễ lắp đặt và nối. Tuy nhiên, chúng cũng có một số nhược điểm:

1. Phấn chặn 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 do nhiệt của cáp và hạn chế khả năng truyền tải của cáp;

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

Phân tích chặn nước: Hiện nay, phương pháp chính ở Trung Quốc để ngăn nước thấm qua lớp cách điện của cáp là tăng lớp chống thấm. Tuy nhiên, để đạt được khả năng chặn nước toàn diện trong cáp, chúng ta không chỉ phải 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 polyetylen (vỏ bọc bên trong): Đùn lớp chặn nước bằng polyetylen, kết hợp với lớp đệm hấp thụ độ ẩm (như băng chặn nước), có thể đáp ứng các yêu cầu về chặn nước theo chiều dọc và bảo vệ độ ẩm trong cáp được lắp đặt trong môi trường ẩm vừa phải. Lớp chặn nước bằng polyetylen dễ sản xuất và không yêu cầu thiết bị bổ sung.

Lớp cách ly chống thấm nước liên kết bằng polyetylen băng nhôm tráng nhựa: Nếu cáp được lắp đặt trong môi trường nước hoặc cực kỳ ẩm ướt, khả năng chặn nước theo hướng xuyên tâm của lớp cách ly bằng polyetylen có thể không đủ. Đối với các loại cáp yêu cầu hiệu suất chặn nước theo hướng xuyên tâm cao hơn, hiện nay người ta thường quấn một lớp băng composite nhôm-nhựa quanh lõi cáp. Lớp niêm phong này có khả năng chống nước cao hơn hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn lần so với polyetylen nguyên chất. Miễn là đường nối của băng composite được liên kết và bịt kín hoàn toàn, thì gần như không thể có nước thấm vào. Băng composite nhôm-nhựa yêu cầu quy trình quấn và liên kết theo chiều dọc, bao gồm đầu tư bổ sung và sửa đổi thiết bị.

Trong thực hành kỹ thuật, việc đạt được sự chặn nước theo chiều dọc phức tạp hơn so với sự chặn nước theo chiều xuyên tâm. Nhiều phương pháp khác nhau, chẳng hạn như thay đổi cấu trúc dây dẫn thành thiết kế ép chặt, đã được sử dụng, nhưng hiệu quả là rất nhỏ vì vẫn còn các khoảng trống trong dây dẫn ép chặt cho phép nước khuếch tán qua tác động mao dẫn. Để đạt được sự 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 mức biện pháp và cấu trúc sau để đạt được sự chặn nước theo chiều dọc trong cáp:

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

2. Sử dụng lõi chặn nước. Trong quá trình sản xuất cáp, hãy lấp đầy lõi bằng sợi chặn nước, dây hoặc quấn lõi bằng băng chặn nước bán dẫn hoặc cách điện.

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

Ⅲ. Kết luận

Công nghệ chặn nước xuyên tâm chủ yếu sử dụng các lớp cách ly chặn 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 vỏ bọc kim loại chì, nhôm hoặc thép không gỉ.

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

Việc sử dụng cáp 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 nước phù hợp dựa trên các yêu cầu kỹ thuật.