Vesitiivistekaapelimateriaalit
Vesieristysmateriaalit voidaan yleensä jakaa kahteen luokkaan: aktiivinen vesieristys ja passiivinen vesieristys. Aktiivisessa vesieristyksessä hyödynnetään aktiivisten materiaalien vedenimemis- ja turpoamisominaisuuksia. Kun vaippa tai liitos vaurioituu, nämä materiaalit laajenevat kosketuksissa veden kanssa, mikä rajoittaa veden tunkeutumista kaapeliin. Tällaisia materiaaleja ovatvettä imevä laajeneva geeli, vettäsulkuteippi, vettäsulkujauhe,vettä estävä lankaja vettähylkivä johto. Passiivisessa vedenestossa käytetään puolestaan hydrofobisia materiaaleja veden estämiseen kaapelin ulkopuolella, kun vaippa vaurioituu. Esimerkkejä passiivisista vedenestoista ovat öljytäytteinen tahna, kuumasulateliima ja lämmön vaikutuksesta laajeneva tahna.
I. Passiiviset vedeneristysmateriaalit
Passiivisten vedeneristysmateriaalien, kuten maaöljytahnan, täyttäminen kaapeleihin oli ensisijainen menetelmä varhaisten voimakaapeleiden vedeneristykseen. Tämä menetelmä estää tehokkaasti veden pääsyn kaapeliin, mutta sillä on seuraavat haitat:
1. Se lisää merkittävästi kaapelin painoa;
2. Se heikentää kaapelin johtavaa suorituskykyä;
3. Vaseliinitahna saastuttaa pahasti kaapeliliitokset, mikä vaikeuttaa puhdistamista;
4. Täydellistä täyttöprosessia on vaikea hallita, ja epätäydellinen täyttö voi johtaa huonoon vedenpitävyyteen.
II. Aktiiviset vedeneristysmateriaalit
Tällä hetkellä kaapeleissa käytetyt aktiiviset vedeneristysmateriaalit ovat pääasiassa vedeneristysnauhaa, vedeneristysjauhetta, vedeneristysnarua ja vedeneristyslankaa. Verrattuna maaöljytahnaan aktiivisilla vedeneristysmateriaaleilla on seuraavat ominaisuudet: korkea vedenimeytymisnopeus ja korkea turpoamisnopeus. Ne imevät vettä nopeasti ja turpoavat nopeasti muodostaen geelimäisen aineen, joka estää veden tunkeutumisen ja varmistaa siten kaapelin eristyksen turvallisuuden. Lisäksi aktiiviset vedeneristysmateriaalit ovat kevyitä, puhtaita ja helppoja asentaa ja liittää. Niillä on kuitenkin myös joitakin haittoja:
1. Vettä estävää jauhetta on vaikea kiinnittää tasaisesti;
2. Vettä estävä teippi tai lanka voi lisätä ulkohalkaisijaa, heikentää lämmönhukkaisuutta, kiihdyttää kaapelin lämpöikääntymistä ja rajoittaa kaapelin siirtokapasiteettia;
3. Aktiiviset vedeneristysmateriaalit ovat yleensä kalliimpia.
Vedenpitävyyden analyysi: Tällä hetkellä Kiinassa tärkein menetelmä estää veden tunkeutuminen kaapelien eristyskerrokseen on vedenpitävän kerroksen lisääminen. Kattavan vedenpitävyyden saavuttamiseksi kaapeleissa on kuitenkin otettava huomioon paitsi säteittäinen veden tunkeutuminen, myös estettävä tehokkaasti veden pituussuuntainen diffuusio sen tultua kaapeliin.
Polyeteenistä (sisäkuori) valmistettu vedenpitävä eristyskerros: Polyeteenistä valmistetun vedeneristyskerroksen pursottaminen yhdessä kosteutta imevän pehmustekerroksen (kuten vedeneristysteipin) kanssa voi täyttää pitkittäisen vedeneristyksen ja kosteussuojauksen vaatimukset kaapeleissa, jotka on asennettu kohtalaisen kosteisiin ympäristöihin. Polyeteenistä valmistettu vedeneristyskerros on helppo valmistaa eikä vaadi lisälaitteita.
Muovipäällysteinen alumiininauha Polyeteenillä sidottu vedenpitävä eristyskerros: Jos kaapelit asennetaan veteen tai erittäin kosteisiin ympäristöihin, polyeteenistä valmistettujen eristyskerrosten säteittäinen vedenpitävyys voi olla riittämätön. Kaapeleissa, jotka vaativat parempaa säteittäistä vedenpitävyyttä, on nykyään yleistä kääriä alumiini-muovi-komposiittinauha kerros kaapelin ytimen ympärille. Tämä tiivistys on satoja tai jopa tuhansia kertoja vedenpitävämpi kuin puhdas polyeteeni. Niin kauan kuin komposiittinauhan sauma on täysin liimattu ja tiivistetty, veden tunkeutuminen on lähes mahdotonta. Alumiini-muovi-komposiittinauha vaatii pitkittäisen käärimis- ja liimausprosessin, mikä edellyttää lisäinvestointeja ja laitteistomuutoksia.
Käytännössä pitkittäisen vesitiiveyden saavuttaminen on monimutkaisempaa kuin säteittäisen vesitiiveyden saavuttaminen. On käytetty erilaisia menetelmiä, kuten johdinrakenteen muuttamista tiukasti puristetuksi rakenteeksi, mutta vaikutukset ovat olleet minimaaliset, koska puristetussa johtimessa on edelleen rakoja, jotka mahdollistavat veden diffuusion kapillaari-ilmiön kautta. Todellisen pitkittäisen vesitiiveyden saavuttamiseksi on tarpeen täyttää harhajohtimen raot vesitiiveysmateriaaleilla. Seuraavia kahta toimenpide- ja rakennetasoa voidaan käyttää pituussuuntaisen vesitiiveyden saavuttamiseen kaapeleissa:
1. Vesitiiviiden johtimien käyttö. Lisää vesitiiviistä narua, vesitiiviistä jauhetta, vesitiiviistä lankaa tai kiedo vesitiiviistä teippiä tiukasti puristetun johtimen ympärille.
2. Vesitiiviiden ytimien käyttö. Kaapelin valmistusprosessin aikana täytä ydin vesitiiviillä langalla, narulla tai kiedo ydin puolijohtavaan tai eristävään vesitiiviiseen teippiin.
Tällä hetkellä pitkittäisen vesitiivistyksen keskeinen haaste on vesitiiviit johtimet – tutkimuksen kohteena on edelleen se, miten johtimien väliin täytetään vesitiiviitä aineita ja mitä vesitiiviitä käytetään.
III. Johtopäätös
Radiaalinen vedeneristystekniikka käyttää pääasiassa vedeneristyskerroksia, jotka on kiedottu johtimen eristyskerroksen ympärille ja joiden ulkopuolelle on lisätty kosteutta imevä pehmustekerros. Keskijännitekaapeleissa käytetään yleisesti alumiini-muovi-komposiittinauhaa, kun taas suurjännitekaapeleissa käytetään tyypillisesti lyijy-, alumiini- tai ruostumattomasta teräksestä valmistettuja metallisia tiivistysvaippoja.
Pitkittäinen vedeneristystekniikka keskittyy ensisijaisesti johtavien säikeiden välisten rakojen täyttämiseen vedeneristysmateriaaleilla, jotka estävät veden diffuusion ydintä pitkin. Nykyisten teknologisten kehitysaskeleiden perusteella vedeneristysjauheella täyttäminen on suhteellisen tehokasta pitkittäisessä vedeneristyksessä.
Vedenpitävien kaapeleiden saavuttaminen vaikuttaa väistämättä kaapelin lämmönpoistoon ja johtavuuteen, joten on tärkeää valita tai suunnitella sopiva vedenpitävä kaapelirakenne teknisten vaatimusten perusteella.
Julkaisun aika: 14. helmikuuta 2025