ภาพรวมของวัสดุและโครงสร้างของสายเคเบิลป้องกันน้ำ

วัสดุสายเคเบิลป้องกันน้ำ

โดยทั่วไปวัสดุกันน้ำสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท ได้แก่ วัสดุกันน้ำแบบแอคทีฟ (active water blocking) และ วัสดุกันน้ำแบบพาสซีฟ (passive water blocking) วัสดุกันน้ำแบบแอคทีฟใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติการดูดซับน้ำและการบวมตัวของวัสดุกันน้ำ เมื่อปลอกหุ้มหรือข้อต่อได้รับความเสียหาย วัสดุเหล่านี้จะขยายตัวเมื่อสัมผัสกับน้ำ ทำให้การซึมผ่านของน้ำภายในสายเคเบิลถูกจำกัด วัสดุเหล่านี้ประกอบด้วยเจลขยายตัวดูดซับน้ำ, เทปกั้นน้ำ, ผงกั้นน้ำ,เส้นด้ายกันน้ำและสายป้องกันน้ำ ในทางกลับกัน การปิดกั้นน้ำแบบพาสซีฟจะใช้วัสดุที่ไม่ชอบน้ำเพื่อปิดกั้นน้ำภายนอกสายเคเบิลเมื่อปลอกหุ้มได้รับความเสียหาย ตัวอย่างของวัสดุปิดกั้นน้ำแบบพาสซีฟ ได้แก่ เพสต์ที่บรรจุปิโตรเลียม กาวร้อนละลาย และเพสต์ขยายตัวด้วยความร้อน

I. วัสดุปิดกั้นน้ำแบบพาสซีฟ

การเติมวัสดุกันน้ำแบบพาสซีฟ เช่น ปิโตรเลียมเพสต์ ลงในสายเคเบิล เป็นวิธีหลักในการกันน้ำในสายไฟฟ้ายุคแรก วิธีนี้ช่วยป้องกันน้ำไม่ให้เข้าไปในสายเคเบิลได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ก็มีข้อเสียดังต่อไปนี้

1.ช่วยเพิ่มน้ำหนักของสายเคเบิลอย่างมีนัยสำคัญ

2.ทำให้ประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าของสายเคเบิลลดลง

3.ปิโตรเลียมเจลทำให้ข้อต่อสายเคเบิลปนเปื้อนอย่างรุนแรง ทำให้ทำความสะอาดได้ยาก

4. กระบวนการบรรจุให้เสร็จสมบูรณ์นั้นควบคุมได้ยาก และการเติมที่ไม่สมบูรณ์อาจส่งผลให้ประสิทธิภาพการปิดกั้นน้ำลดลง

II. วัสดุปิดกั้นน้ำแบบแอคทีฟ

ปัจจุบัน วัสดุป้องกันน้ำที่ใช้ในสายเคเบิลส่วนใหญ่ประกอบด้วยเทปป้องกันน้ำ ผงป้องกันน้ำ สายป้องกันน้ำ และเส้นด้ายป้องกันน้ำ เมื่อเทียบกับปิโตรเลียมเพสต์ วัสดุป้องกันน้ำมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้: ดูดซับน้ำได้สูงและอัตราการบวมตัวสูง สามารถดูดซับน้ำได้อย่างรวดเร็วและพองตัวอย่างรวดเร็วจนกลายเป็นสารคล้ายเจลที่ป้องกันการซึมผ่านของน้ำ จึงมั่นใจได้ถึงความปลอดภัยของฉนวนของสายเคเบิล นอกจากนี้ วัสดุป้องกันน้ำยังมีน้ำหนักเบา สะอาด และติดตั้งและเชื่อมต่อได้ง่าย อย่างไรก็ตาม วัสดุเหล่านี้ยังมีข้อเสียอยู่บ้าง:

1.ผงกันน้ำนั้นยากที่จะยึดติดให้สม่ำเสมอ

2. เทปหรือเส้นด้ายป้องกันน้ำสามารถเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก ทำให้การระบายความร้อนลดลง เร่งการเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อนของสายเคเบิล และจำกัดความสามารถในการส่งผ่านของสายเคเบิล

3.วัสดุปิดกั้นน้ำโดยทั่วไปจะมีราคาแพงกว่า

การวิเคราะห์การปิดกั้นน้ำ: ปัจจุบัน วิธีการหลักในการป้องกันน้ำไม่ให้ซึมผ่านชั้นฉนวนของสายเคเบิลในประเทศจีนคือการเพิ่มชั้นกันน้ำ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้เกิดการปิดกั้นน้ำอย่างครอบคลุมในสายเคเบิล เราต้องไม่เพียงแต่พิจารณาการซึมผ่านของน้ำในแนวรัศมีเท่านั้น แต่ยังต้องป้องกันการแพร่กระจายของน้ำในแนวยาวเมื่อน้ำซึมผ่านเข้าไปในสายเคเบิลอย่างมีประสิทธิภาพด้วย

ชั้นป้องกันน้ำโพลีเอทิลีน (ปลอกหุ้มด้านใน): การอัดชั้นป้องกันน้ำโพลีเอทิลีน ร่วมกับชั้นรองรับความชื้น (เช่น เทปป้องกันน้ำ) สามารถตอบสนองความต้องการในการป้องกันน้ำและความชื้นในสายเคเบิลที่ติดตั้งในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นปานกลางได้ ชั้นป้องกันน้ำโพลีเอทิลีนนี้ผลิตได้ง่ายและไม่ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติม

เทปอลูมิเนียมเคลือบพลาสติก ชั้นฉนวนกันน้ำแบบผูกติดด้วยโพลีเอทิลีน: หากติดตั้งสายเคเบิลในน้ำหรือสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง ความสามารถในการป้องกันน้ำในแนวรัศมีของชั้นฉนวนโพลีเอทิลีนอาจไม่เพียงพอ สำหรับสายเคเบิลที่ต้องการประสิทธิภาพการป้องกันน้ำในแนวรัศมีที่สูงขึ้น ปัจจุบันเป็นเรื่องปกติที่จะพันชั้นเทปคอมโพสิตอะลูมิเนียม-พลาสติกรอบแกนสายเคเบิล ซีลนี้กันน้ำได้ดีกว่าโพลีเอทิลีนบริสุทธิ์หลายร้อยหรือหลายพันเท่า ตราบใดที่ตะเข็บของเทปคอมโพสิตถูกยึดติดและปิดผนึกอย่างสมบูรณ์ น้ำจะซึมผ่านได้แทบจะเป็นไปไม่ได้ เทปคอมโพสิตอะลูมิเนียม-พลาสติกต้องใช้กระบวนการพันและยึดติดตามแนวยาว ซึ่งต้องมีการลงทุนเพิ่มเติมและการปรับเปลี่ยนอุปกรณ์

ในทางปฏิบัติทางวิศวกรรม การปิดกั้นน้ำตามยาวมีความซับซ้อนมากกว่าการปิดกั้นน้ำในแนวรัศมี มีการใช้วิธีการต่างๆ มากมาย เช่น การเปลี่ยนโครงสร้างตัวนำเป็นแบบกดแน่น แต่ผลกระทบมีน้อยมากเนื่องจากยังคงมีช่องว่างในตัวนำที่ถูกกดซึ่งทำให้น้ำสามารถแพร่กระจายผ่านแรงยึดเกาะของเส้นเลือดฝอยได้ เพื่อให้ได้การปิดกั้นน้ำตามยาวอย่างแท้จริง จำเป็นต้องเติมช่องว่างในตัวนำตีเกลียวด้วยวัสดุปิดกั้นน้ำ มาตรการและโครงสร้างสองระดับต่อไปนี้สามารถนำมาใช้เพื่อปิดกั้นน้ำตามยาวในสายเคเบิล:

1. การใช้ตัวนำไฟฟ้าป้องกันน้ำ เติมสายป้องกันน้ำ ผงป้องกันน้ำ เส้นด้ายป้องกันน้ำ หรือพันเทปป้องกันน้ำรอบตัวนำไฟฟ้าที่กดให้แน่น

2. การใช้แกนกั้นน้ำ ระหว่างกระบวนการผลิตสายเคเบิล ให้เติมแกนด้วยเส้นด้ายหรือเชือกกั้นน้ำ หรือพันแกนด้วยเทปกั้นน้ำชนิดกึ่งตัวนำหรือฉนวน

ในปัจจุบัน ความท้าทายหลักในการปิดกั้นน้ำตามยาวอยู่ที่ตัวนำปิดกั้นน้ำ วิธีการเติมสารปิดกั้นน้ำระหว่างตัวนำ และสารปิดกั้นน้ำชนิดใดที่ควรใช้ ยังคงเป็นประเด็นสำคัญของการวิจัย

3. บทสรุป

เทคโนโลยีการปิดกั้นน้ำแบบเรเดียลส่วนใหญ่ใช้ชั้นฉนวนป้องกันน้ำหุ้มรอบชั้นฉนวนของตัวนำไฟฟ้า โดยมีชั้นรองรับความชื้นเสริมอยู่ด้านนอก สำหรับสายแรงดันปานกลาง มักใช้เทปคอมโพสิตอะลูมิเนียม-พลาสติก ในขณะที่สายแรงดันสูงมักใช้ปลอกโลหะปิดผนึกที่ทำจากตะกั่ว อะลูมิเนียม หรือสแตนเลส

เทคโนโลยีการปิดกั้นน้ำตามยาวมุ่งเน้นไปที่การเติมช่องว่างระหว่างตัวนำด้วยวัสดุปิดกั้นน้ำเพื่อป้องกันการแพร่กระจายของน้ำตามแกนกลาง จากการพัฒนาทางเทคโนโลยีในปัจจุบัน การเติมผงปิดกั้นน้ำค่อนข้างมีประสิทธิภาพสำหรับการปิดกั้นน้ำตามยาว

การสร้างสายเคเบิลกันน้ำจะส่งผลต่อการระบายความร้อนและประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าของสายเคเบิลอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกหรือออกแบบโครงสร้างสายเคเบิลป้องกันน้ำที่เหมาะสมตามข้อกำหนดทางวิศวกรรม