การวิเคราะห์เชิงลึกเกี่ยวกับปัจจัยการแทรกซึมของความชื้นในสายเคเบิลทนไฟ: มุมมองแบบครบวงจรตั้งแต่แกนวัสดุและโครงสร้างไปจนถึงงานวิศวกรรม

สายเคเบิลทนไฟเป็นสิ่งสำคัญยิ่งในการเชื่อมต่อพลังงานในอาคารและโรงงานอุตสาหกรรมภายใต้สภาวะที่รุนแรง แม้ว่าประสิทธิภาพการทนไฟที่ยอดเยี่ยมจะเป็นสิ่งสำคัญ แต่การซึมของความชื้นเป็นความเสี่ยงที่ซ่อนเร้นแต่เกิดขึ้นบ่อยครั้ง ซึ่งอาจส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้า ความทนทานในระยะยาว และอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของฟังก์ชันการป้องกันไฟได้ ในฐานะผู้เชี่ยวชาญด้านวัสดุสายเคเบิลที่มีความเชี่ยวชาญอย่างลึกซึ้ง ONE WORLD เข้าใจดีว่าการป้องกันความชื้นในสายเคเบิลเป็นปัญหาเชิงระบบที่ครอบคลุมทั้งห่วงโซ่ ตั้งแต่การเลือกวัสดุหลัก เช่น สารฉนวนและสารหุ้ม ไปจนถึงการติดตั้ง การก่อสร้าง และการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่อง บทความนี้จะวิเคราะห์ปัจจัยการซึมของความชื้นอย่างละเอียด โดยเริ่มจากคุณลักษณะของวัสดุหลัก เช่น LSZH, XLPE และแมกนีเซียมออกไซด์

1. ออนโทโลยีของสายเคเบิล: วัสดุหลักและโครงสร้างเป็นรากฐานของการป้องกันความชื้น

ความต้านทานต่อความชื้นของสายเคเบิลทนไฟนั้น โดยพื้นฐานแล้วขึ้นอยู่กับคุณสมบัติและการออกแบบที่ประสานกันของวัสดุแกนกลางของสายเคเบิล

ตัวนำ: ตัวนำทองแดงหรืออะลูมิเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูงนั้นมีความเสถียรทางเคมี แต่หากความชื้นแทรกซึมเข้าไป อาจทำให้เกิดการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้พื้นที่หน้าตัดของตัวนำลดลง ความต้านทานเพิ่มขึ้น และกลายเป็นจุดที่อาจเกิดความร้อนสูงเกินไปเฉพาะที่ได้

ชั้นฉนวน: กำแพงป้องกันความชื้นหลัก

สารประกอบฉนวนแร่แบบอนินทรีย์ (เช่น แมกนีเซียมออกไซด์ ไมกา): วัสดุอย่างแมกนีเซียมออกไซด์และไมกามีคุณสมบัติไม่ติดไฟและทนต่ออุณหภูมิสูงโดยธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม โครงสร้างระดับจุลภาคของผงหรือแผ่นไมกาเคลือบนั้นมีช่องว่างที่สามารถกลายเป็นทางผ่านของการแพร่กระจายของไอน้ำได้ง่าย ดังนั้น สายเคเบิลที่ใช้สารประกอบฉนวนดังกล่าว (เช่น สายเคเบิลหุ้มฉนวนแร่) จึงต้องอาศัยปลอกโลหะต่อเนื่อง (เช่น ท่อทองแดง) เพื่อให้เกิดการปิดผนึกอย่างสมบูรณ์ หากปลอกโลหะนี้เสียหายระหว่างการผลิตหรือการติดตั้ง ความชื้นที่แทรกซึมเข้าไปในตัวกลางฉนวน เช่น แมกนีเซียมออกไซด์ จะทำให้ความต้านทานฉนวนลดลงอย่างมาก

สารประกอบฉนวนโพลีเมอร์ (เช่น XLPE): ความต้านทานต่อความชื้นของโพลีเอทิลีนแบบเชื่อมโยงข้าม (XLPE)คุณสมบัติดังกล่าวเกิดจากโครงสร้างเครือข่ายสามมิติที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเชื่อมโยงข้าม (cross-linking) โครงสร้างนี้ช่วยเพิ่มความหนาแน่นของพอลิเมอร์อย่างมาก และป้องกันการซึมผ่านของโมเลกุลน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ สารประกอบฉนวน XLPE คุณภาพสูงมีการดูดซับน้ำต่ำมาก (โดยทั่วไป <0.1%) ในทางตรงกันข้าม XLPE คุณภาพต่ำหรือเสื่อมสภาพที่มีข้อบกพร่องอาจเกิดช่องทางการดูดซับความชื้นเนื่องจากการแตกหักของโซ่โมเลกุล ซึ่งนำไปสู่การเสื่อมประสิทธิภาพของฉนวนอย่างถาวร

ปลอกหุ้ม: ด่านแรกในการป้องกันจากสภาพแวดล้อม

สารประกอบสำหรับหุ้มฉนวนควันต่ำปราศจากฮาโลเจน (LSZH)ความต้านทานต่อความชื้นและความต้านทานต่อการไฮโดรไลซิสของวัสดุ LSZH ขึ้นอยู่กับการออกแบบสูตรและความเข้ากันได้ระหว่างเมทริกซ์พอลิเมอร์ (เช่น โพลีโอเลฟิน) และสารตัวเติมไฮดรอกไซด์อนินทรีย์ (เช่น อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์) สารประกอบ LSZH คุณภาพสูงต้องมีคุณสมบัติหน่วงไฟ ดูดซับน้ำต่ำ และมีความต้านทานต่อการไฮโดรไลซิสในระยะยาวที่ดีเยี่ยม ผ่านกระบวนการกำหนดสูตรอย่างพิถีพิถัน เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการป้องกันที่เสถียรในสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรือมีน้ำสะสม

ปลอกโลหะ (เช่น เทปคอมโพสิตอะลูมิเนียม-พลาสติก): ในฐานะที่เป็นวัสดุกั้นความชื้นแบบรัศมีทั่วไป ประสิทธิภาพของเทปคอมโพสิตอะลูมิเนียม-พลาสติกขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีการผลิตและการปิดผนึกบริเวณรอยต่อตามแนวยาวเป็นอย่างมาก หากการปิดผนึกโดยใช้กาวร้อนละลายที่จุดเชื่อมต่อนี้ไม่ต่อเนื่องหรือมีข้อบกพร่อง ความสมบูรณ์ของวัสดุกั้นทั้งหมดจะลดลงอย่างมาก

2. การติดตั้งและการก่อสร้าง: การทดสอบภาคสนามสำหรับระบบป้องกันวัสดุ

กว่า 80% ของกรณีที่ความชื้นซึมเข้าไปในสายเคเบิลเกิดขึ้นในระหว่างขั้นตอนการติดตั้งและการก่อสร้าง คุณภาพของการก่อสร้างเป็นตัวกำหนดโดยตรงว่าคุณสมบัติการต้านทานความชื้นโดยธรรมชาติของสายเคเบิลจะสามารถใช้งานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพหรือไม่

การควบคุมสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม: การวาง การตัด และการต่อสายเคเบิลในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสัมพัทธ์เกิน 85% จะทำให้ไอน้ำจากอากาศควบแน่นอย่างรวดเร็วบนรอยตัดสายเคเบิลและพื้นผิวที่สัมผัสของวัสดุฉนวนและวัสดุอุด สำหรับสายเคเบิลที่มีฉนวนเป็นแร่แมกนีเซียมออกไซด์ ต้องจำกัดระยะเวลาการสัมผัสอย่างเคร่งครัด มิเช่นนั้น ผงแมกนีเซียมออกไซด์จะดูดซับความชื้นจากอากาศอย่างรวดเร็ว

ข้อบกพร่องในเทคโนโลยีการปิดผนึกและวัสดุเสริม:

ข้อต่อและจุดสิ้นสุด: ท่อหดด้วยความร้อน จุดสิ้นสุดแบบหดด้วยความเย็น หรือวัสดุปิดผนึกที่ใช้ในที่นี้ ถือเป็นส่วนสำคัญที่สุดในระบบป้องกันความชื้น หากวัสดุปิดผนึกเหล่านี้มีแรงหดตัวไม่เพียงพอ ความแข็งแรงในการยึดเกาะกับวัสดุหุ้มสายเคเบิล (เช่น LSZH) ไม่ดีพอ หรือความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพต่ำ พวกมันจะกลายเป็นทางลัดให้ไอน้ำซึมเข้าไปได้ทันที

ท่อร้อยสายและรางสายเคเบิล: หลังจากการติดตั้งสายเคเบิล หากปลายท่อร้อยสายไม่ได้ปิดผนึกอย่างแน่นหนาด้วยปูนยาแนวกันไฟหรือวัสดุอุดรอยรั่วคุณภาพสูง ท่อร้อยสายจะกลายเป็น "ท่อระบายน้ำ" ที่สะสมความชื้นหรือแม้กระทั่งน้ำขัง ทำให้ฉนวนหุ้มสายเคเบิลสึกกร่อนอย่างต่อเนื่อง

ความเสียหายทางกล: การดัดงอเกินรัศมีดัดงอขั้นต่ำระหว่างการติดตั้ง การดึงด้วยเครื่องมือมีคม หรือขอบคมตามแนวการวาง อาจทำให้เกิดรอยขีดข่วน รอยบุ๋ม หรือรอยแตกขนาดเล็กที่มองไม่เห็นบนปลอก LSZH หรือเทปคอมโพสิตอะลูมิเนียม-พลาสติก ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพการปิดผนึกเสียหายอย่างถาวร

3. การใช้งาน การบำรุงรักษา และสิ่งแวดล้อม: ความทนทานของวัสดุภายใต้การใช้งานระยะยาว

หลังจากติดตั้งสายเคเบิลแล้ว ความต้านทานต่อความชื้นของสายเคเบิลจะขึ้นอยู่กับความทนทานของวัสดุที่ใช้ทำสายเคเบิลภายใต้สภาวะแวดล้อมที่กดดันในระยะยาว

การละเลยการบำรุงรักษา:

การปิดผนึกที่ไม่เหมาะสมหรือความเสียหายของฝาครอบร่องสายเคเบิล/บ่อ ทำให้ฝนและน้ำที่เกิดจากการควบแน่นสามารถซึมเข้าไปได้โดยตรง การแช่น้ำเป็นเวลานานจะทดสอบขีดจำกัดความต้านทานต่อการไฮโดรไลซิสของสารประกอบหุ้มฉนวน LSZH อย่างรุนแรง

การไม่กำหนดระบบการตรวจสอบเป็นระยะจะทำให้ไม่สามารถตรวจพบและเปลี่ยนวัสดุยาแนว รอยแตก หรือท่อหดความร้อน รวมถึงวัสดุยาแนวอื่นๆ ที่เสื่อมสภาพได้ทันท่วงที

ผลกระทบของความเครียดจากสิ่งแวดล้อมต่อวัสดุที่เสื่อมสภาพตามอายุ:

การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ: ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างวันและตามฤดูกาลทำให้เกิด "ปรากฏการณ์การหายใจ" ภายในสายเคเบิล ความเครียดแบบเป็นวัฏจักรนี้ เมื่อกระทำในระยะยาวกับวัสดุพอลิเมอร์ เช่น XLPE และ LSZH สามารถก่อให้เกิดข้อบกพร่องจากการล้าในระดับจุลภาค ซึ่งสร้างสภาวะที่ความชื้นสามารถซึมผ่านได้

การกัดกร่อนทางเคมี: ในดินที่เป็นกรด/ด่าง หรือสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่มีสารกัดกร่อน ทั้งโซ่พอลิเมอร์ของปลอก LSZH และปลอกโลหะอาจถูกโจมตีทางเคมี ส่งผลให้วัสดุแตกเป็นผง เกิดรูพรุน และสูญเสียประสิทธิภาพในการป้องกัน

สรุปและข้อเสนอแนะ

การป้องกันความชื้นในสายเคเบิลทนไฟเป็นโครงการเชิงระบบที่ต้องอาศัยการประสานงานหลายมิติจากภายในสู่ภายนอก เริ่มต้นจากวัสดุหลักของสายเคเบิล เช่น สารประกอบฉนวน XLPE ที่มีโครงสร้างเชื่อมโยงหนาแน่น สารประกอบหุ้ม LSZH ที่ทนต่อการไฮโดรไลซิสซึ่งได้รับการคิดค้นทางวิทยาศาสตร์ และระบบฉนวนแมกนีเซียมออกไซด์ที่ใช้ปลอกโลหะเพื่อการปิดผนึกอย่างสมบูรณ์ ดำเนินการผ่านการก่อสร้างที่เป็นมาตรฐานและการประยุกต์ใช้วัสดุเสริมอย่างเข้มงวด เช่น สารกันรั่วและท่อหดความร้อน และท้ายที่สุดขึ้นอยู่กับการจัดการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์

ดังนั้น การเลือกใช้ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจากวัสดุสายเคเบิลประสิทธิภาพสูง (เช่น LSZH ระดับพรีเมียม, XLPE, แมกนีเซียมออกไซด์) และมีโครงสร้างที่แข็งแรงทนทาน จึงเป็นรากฐานสำคัญในการสร้างความต้านทานต่อความชื้นตลอดอายุการใช้งานของสายเคเบิล การทำความเข้าใจและเคารพคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของวัสดุสายเคเบิลแต่ละชนิดอย่างลึกซึ้ง คือจุดเริ่มต้นในการระบุ ประเมิน และป้องกันความเสี่ยงจากการซึมของความชื้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ