ภาพรวมของวัสดุและโครงสร้างของสายเคเบิลป้องกันน้ำ

วัสดุสายเคเบิลป้องกันน้ำ

วัสดุกันน้ำโดยทั่วไปสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ วัสดุกันน้ำแบบแอ็คทีฟและแบบพาสซีฟ วัสดุกันน้ำแบบแอ็คทีฟใช้คุณสมบัติในการดูดซับน้ำและการบวมของวัสดุแอ็คทีฟ เมื่อปลอกหุ้มหรือข้อต่อได้รับความเสียหาย วัสดุเหล่านี้จะขยายตัวเมื่อสัมผัสกับน้ำ ทำให้ไม่สามารถแทรกซึมเข้าไปในสายเคเบิลได้ วัสดุเหล่านี้ได้แก่เจลขยายตัวดูดซับน้ำ,เทปกั้นน้ำ,ผงกั้นน้ำ,เส้นใยกันน้ำและสายป้องกันน้ำ ในทางกลับกัน การบล็อกน้ำแบบพาสซีฟใช้สารที่ไม่ชอบน้ำเพื่อบล็อกน้ำภายนอกสายเมื่อปลอกหุ้มได้รับความเสียหาย ตัวอย่างของสารที่บล็อกน้ำแบบพาสซีฟ ได้แก่ แป้งผสมปิโตรเลียม กาวร้อนละลาย และแป้งขยายความร้อน

I. วัสดุปิดกั้นน้ำแบบพาสซีฟ

การเติมวัสดุกันน้ำแบบพาสซีฟ เช่น ปิโตรเลียมเพสต์ ลงในสายเคเบิล ถือเป็นวิธีหลักในการกันน้ำในสายไฟฟ้ายุคแรกๆ วิธีนี้ช่วยป้องกันไม่ให้น้ำเข้าไปในสายเคเบิลได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่มีข้อเสียดังต่อไปนี้:

1.เพิ่มน้ำหนักของสายเคเบิลอย่างมาก

2.ทำให้ประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าของสายเคเบิลลดลง

3. น้ำมันปิโตรเลียมปนเปื้อนข้อต่อสายเคเบิลอย่างรุนแรง ทำให้ทำความสะอาดได้ยาก

4. กระบวนการเติมให้สมบูรณ์นั้นยากต่อการควบคุม และหากเติมไม่ครบก็อาจส่งผลให้ประสิทธิภาพการบล็อกน้ำลดลง

II. วัสดุปิดกั้นน้ำแบบแอคทีฟ

ปัจจุบันวัสดุป้องกันน้ำที่ใช้ในสายเคเบิลส่วนใหญ่ ได้แก่ เทปป้องกันน้ำ ผงป้องกันน้ำ สายป้องกันน้ำ และเส้นด้ายป้องกันน้ำ เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำมันปิโตรเลียม วัสดุป้องกันน้ำมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้: ดูดซับน้ำได้สูงและมีอัตราการบวมสูง วัสดุสามารถดูดซับน้ำได้อย่างรวดเร็วและพองตัวได้อย่างรวดเร็วเพื่อสร้างสารคล้ายเจลที่ปิดกั้นการแทรกซึมของน้ำ จึงรับประกันความปลอดภัยของฉนวนของสายเคเบิล นอกจากนี้ วัสดุป้องกันน้ำยังมีน้ำหนักเบา สะอาด และติดตั้งและต่อได้ง่าย อย่างไรก็ตาม วัสดุเหล่านี้ยังมีข้อเสียบางประการ:

1.ผงกั้นน้ำยากที่จะยึดเกาะให้สม่ำเสมอ

2. เทปหรือเส้นด้ายป้องกันน้ำสามารถเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก ทำให้การระบายความร้อนลดลง เร่งการเสื่อมสภาพตามอุณหภูมิของสายเคเบิล และจำกัดความสามารถในการส่งผ่านของสายเคเบิล

3.วัสดุปิดกั้นน้ำโดยทั่วไปจะมีราคาแพงกว่า

การวิเคราะห์การปิดกั้นน้ำ: ปัจจุบัน วิธีหลักในการป้องกันน้ำไม่ให้ซึมผ่านชั้นฉนวนของสายเคเบิลคือการเพิ่มชั้นกันน้ำ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้เกิดการปิดกั้นน้ำอย่างครอบคลุมในสายเคเบิล เราต้องไม่เพียงแต่พิจารณาการซึมผ่านของน้ำในแนวรัศมีเท่านั้น แต่ยังต้องป้องกันการแพร่กระจายของน้ำในแนวยาวอย่างมีประสิทธิภาพเมื่อเข้าไปในสายเคเบิลด้วย

ชั้นกันน้ำโพลีเอทิลีน (ปลอกหุ้มชั้นใน): การอัดชั้นกันน้ำโพลีเอทิลีนร่วมกับชั้นกันกระแทกที่ดูดซับความชื้น (เช่น เทปกันน้ำ) สามารถตอบสนองความต้องการในการกันน้ำในแนวยาวและการป้องกันความชื้นในสายเคเบิลที่ติดตั้งในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นปานกลาง ชั้นกันน้ำโพลีเอทิลีนผลิตได้ง่ายและไม่ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติม

เทปอลูมิเนียมเคลือบพลาสติกเคลือบชั้นฉนวนกันน้ำโพลีเอทิลีนที่เชื่อมติดกัน: หากติดตั้งสายเคเบิลในน้ำหรือในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง ความสามารถในการป้องกันน้ำในแนวรัศมีของชั้นฉนวนโพลีเอทิลีนอาจไม่เพียงพอ สำหรับสายเคเบิลที่ต้องการประสิทธิภาพการป้องกันน้ำในแนวรัศมีที่สูงกว่า ปัจจุบันนี้ การพันเทปคอมโพสิตอลูมิเนียม-พลาสติกรอบแกนสายเคเบิลเป็นเรื่องปกติ ซีลนี้ทนน้ำได้มากกว่าโพลีเอทิลีนบริสุทธิ์หลายร้อยหรือหลายพันเท่า ตราบใดที่ตะเข็บของเทปคอมโพสิตถูกเชื่อมติดกันและปิดผนึกอย่างสมบูรณ์ น้ำก็แทบจะเป็นไปไม่ได้เลย เทปคอมโพสิตอลูมิเนียม-พลาสติกต้องใช้กระบวนการพันและยึดติดกันในแนวยาว ซึ่งต้องมีการลงทุนเพิ่มเติมและปรับเปลี่ยนอุปกรณ์

ในการปฏิบัติทางวิศวกรรม การปิดกั้นน้ำในแนวยาวมีความซับซ้อนมากกว่าการปิดกั้นน้ำในแนวรัศมี มีการใช้หลายวิธี เช่น การเปลี่ยนโครงสร้างตัวนำเป็นแบบกดแน่น แต่ผลกระทบมีน้อยมากเนื่องจากยังคงมีช่องว่างในตัวนำที่ถูกกดซึ่งทำให้น้ำสามารถแพร่กระจายผ่านแรงดูดของเส้นเลือดฝอยได้ หากต้องการปิดกั้นน้ำในแนวยาวอย่างแท้จริง จำเป็นต้องเติมช่องว่างในตัวนำเกลียวด้วยวัสดุปิดกั้นน้ำ สามารถใช้มาตรการและโครงสร้างสองระดับต่อไปนี้เพื่อปิดกั้นน้ำในแนวยาวในสายเคเบิล:

1. การใช้ตัวนำกั้นน้ำ เพิ่มสายกั้นน้ำ ผงกั้นน้ำ เส้นใยกั้นน้ำ หรือพันเทปกั้นน้ำรอบตัวนำที่กดให้แน่น

2. การใช้แกนกั้นน้ำ ระหว่างกระบวนการผลิตสายเคเบิล ให้เติมแกนด้วยเส้นด้ายหรือเชือกกั้นน้ำ หรือพันแกนด้วยเทปกั้นน้ำแบบกึ่งตัวนำหรือฉนวน

ปัจจุบัน ความท้าทายสำคัญในการปิดกั้นน้ำตามยาวอยู่ที่ตัวนำปิดกั้นน้ำ วิธีการเติมสารปิดกั้นน้ำระหว่างตัวนำ และสารปิดกั้นน้ำชนิดที่จะใช้ ยังคงเป็นประเด็นสำคัญของการวิจัย

Ⅲ. บทสรุป

เทคโนโลยีการปิดกั้นน้ำแบบเรเดียลนั้นใช้ชั้นฉนวนป้องกันน้ำที่หุ้มรอบชั้นฉนวนของตัวนำเป็นหลัก โดยมีชั้นรองรับความชื้นเพิ่มเข้ามาอยู่ด้านนอก สำหรับสายไฟแรงดันปานกลาง มักใช้เทปคอมโพสิตอะลูมิเนียม-พลาสติก ในขณะที่สายไฟแรงดันสูงมักใช้ปลอกปิดผนึกที่ทำจากตะกั่ว อะลูมิเนียม หรือโลหะสเตนเลส

เทคโนโลยีการปิดกั้นน้ำตามยาวมุ่งเน้นที่การเติมช่องว่างระหว่างสายตัวนำด้วยวัสดุปิดกั้นน้ำเพื่อปิดกั้นการแพร่กระจายของน้ำตามแกนกลาง จากการพัฒนาด้านเทคโนโลยีในปัจจุบัน การเติมผงปิดกั้นน้ำค่อนข้างมีประสิทธิภาพสำหรับการปิดกั้นน้ำตามยาว

การสร้างสายเคเบิลกันน้ำจะส่งผลต่อการกระจายความร้อนและประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าของสายเคเบิลอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกหรือออกแบบโครงสร้างสายเคเบิลป้องกันน้ำที่เหมาะสมตามข้อกำหนดทางวิศวกรรม