Under drift af optiske og elektriske kabler er den vigtigste faktor, der fører til forringelse af ydeevnen, fugtindtrængning. Hvis vand trænger ind i et optisk kabel, kan det øge fiberdæmpningen; hvis det trænger ind i et elektrisk kabel, kan det reducere kablets isoleringsevne og påvirke dets drift. Derfor er vandblokerende enheder, såsom vandabsorberende materialer, designet til fremstillingsprocessen af optiske og elektriske kabler for at forhindre fugt- eller vandindtrængning og dermed sikre driftssikkerheden.
De vigtigste produktformer for vandabsorberende materialer omfatter vandabsorberende pulver,vandblokerende tape, vandblokerende garn, og vandblokerende fedt af hævelsestypen osv. Afhængigt af anvendelsesstedet kan én type vandblokerende materiale anvendes, eller flere forskellige typer kan anvendes samtidigt for at sikre kablernes vandtætte ydeevne.
Med den hurtige anvendelse af 5G-teknologi bliver brugen af optiske kabler stadig mere udbredt, og kravene til dem bliver strengere. Især med indførelsen af grønne og miljømæssige beskyttelseskrav foretrækkes fuldt tørre optiske kabler i stigende grad af markedet. Et væsentligt træk ved fuldt tørre optiske kabler er, at de ikke bruger vandblokerende fedt af fyldningstypen eller vandblokerende fedt af hævelsestypen. I stedet anvendes vandblokerende tape og vandblokerende fibre til vandblokering på tværs af hele kablets tværsnit.
Anvendelsen af vandblokerende tape i kabler og optiske kabler er ret almindelig, og der findes rigelig forskningslitteratur om det. Der er dog relativt mindre forskning rapporteret om vandblokerende garn, især om vandblokerende fibermaterialer med superabsorberende egenskaber. På grund af deres nemme afgivelse under fremstillingen af optiske og elektriske kabler og enkle forarbejdning er superabsorberende fibermaterialer i øjeblikket det foretrukne vandblokerende materiale til fremstilling af kabler og optiske kabler, især tørre optiske kabler.
Anvendelse i fremstilling af strømkabler
Med den fortsatte styrkelse af Kinas infrastrukturbyggeri fortsætter efterspørgslen efter elkabler fra støttende kraftprojekter med at stige. Kabler installeres normalt ved direkte nedgravning, i kabelgrave, tunneler eller overheadmetoder. De er uundgåeligt i fugtige miljøer eller i direkte kontakt med vand, og kan endda være nedsænket i vand i kort eller lang tid, hvilket får vand til langsomt at trænge ind i kablets indre. Under påvirkning af et elektrisk felt kan der dannes trælignende strukturer i lederens isoleringslag, et fænomen kendt som vandtrædannelse. Når vandtræer vokser til en vis grad, vil de føre til nedbrydning af kabelisoleringen. Vandtrædannelse er nu internationalt anerkendt som en af hovedårsagerne til kabelældning. For at forbedre sikkerheden og pålideligheden af strømforsyningssystemet skal kabeldesign og -fremstilling anvende vandblokerende strukturer eller vandtætningsforanstaltninger for at sikre, at kablet har god vandblokerende ydeevne.
Vandindtrængningsveje i kabler kan generelt opdeles i to typer: radial (eller tværgående) penetration gennem kappen og langsgående (eller aksial) penetration langs lederen og kabelkernen. Til radial (tværgående) vandblokering anvendes ofte en omfattende vandblokerende kappe, såsom en aluminium-plast komposittape, der er viklet på langs og derefter ekstruderet med polyethylen. Hvis fuldstændig radial vandblokering er nødvendig, anvendes en metalkappestruktur. For almindeligt anvendte kabler fokuserer vandblokerende beskyttelse primært på langsgående (aksial) vandindtrængning.
Ved design af kabelstrukturen bør vandtæthedsmål tage højde for vandmodstand i lederens længderetning (eller aksiale retning), vandmodstand uden for isoleringslaget og vandmodstand i hele strukturen. Den generelle metode til vandblokerende ledere er at fylde vandblokerende materialer indvendigt og på overfladen af lederen. For højspændingskabler med ledere opdelt i sektorer anbefales det at bruge vandblokerende garn som vandblokerende materiale i midten, som vist i figur 1. Vandblokerende garn kan også anvendes i fuldstrukturerede vandblokerende strukturer. Ved at placere vandblokerende garn eller vandblokerende reb vævet af vandblokerende garn i mellemrummene mellem kablets forskellige komponenter kan kanalerne, hvor vand kan strømme langs kablets aksiale retning, blokeres for at sikre, at kravene til langsgående vandtæthed er opfyldt. Det skematiske diagram over et typisk fuldstruktureret vandblokerende kabel er vist i figur 2.
I de ovennævnte kabelstrukturer anvendes vandabsorberende fibermaterialer som vandblokerende enhed. Mekanismen er afhængig af den store mængde superabsorberende harpiks, der findes på overfladen af fibermaterialet. Når harpiksen kommer i kontakt med vand, udvider den sig hurtigt til ≥ ≥ gange sit oprindelige volumen, hvilket danner et lukket vandblokerende lag på kabelkernens omkredstværsnit, hvilket blokerer vandingrevnerne og stopper yderligere diffusion og udvidelse af vand eller vanddamp langs længderetningen og dermed effektivt beskytter kablet.
Anvendelse i optiske kabler
Optiske kablers optiske transmissionsydelse, mekaniske ydeevne og miljømæssige ydeevne er de mest grundlæggende krav til et kommunikationssystem. En foranstaltning til at sikre et optisk kabels levetid er at forhindre vand i at trænge ind i den optiske fiber under drift, hvilket ville forårsage øget tab (dvs. hydrogentab). Indtrængning af vand påvirker lysabsorptionstoppene i den optiske fiber i bølgelængdeområdet fra 1,3 μm til 1,60 μm, hvilket fører til øget tab af optiske fibre. Dette bølgelængdebånd dækker de fleste transmissionsvinduer, der anvendes i nuværende optiske kommunikationssystemer. Derfor bliver vandtæt strukturdesign et nøgleelement i konstruktionen af optiske kabler.
Vandblokerende strukturdesign i optiske kabler er opdelt i radial vandblokerende design og longitudinel vandblokerende design. Det radiale vandblokerende design anvender en omfattende vandblokerende kappe, dvs. en struktur med aluminium-plast eller stål-plast kompositbånd, der er viklet i længderetningen og derefter ekstruderet med polyethylen. Samtidig tilføjes et løst rør lavet af polymermaterialer som PBT (polybutylenterephthalat) eller rustfrit stål uden på den optiske fiber. I det longitudinelle vandtætte strukturdesign overvejes anvendelsen af flere lag vandblokerende materialer for hver del af strukturen. Vandblokerende materiale inde i det løse rør (eller i rillerne i et skeletkabel) ændres fra fyldningstype vandblokerende fedt til vandabsorberende fibermateriale til røret. En eller to strenge vandblokerende garn placeres parallelt med kabelkernens forstærkningselement for at forhindre ekstern vanddamp i at trænge ind i længderetningen langs forstærkningselementet. Om nødvendigt kan vandblokerende fibre også placeres i mellemrummene mellem de snoede løse rør for at sikre, at det optiske kabel består strenge vandindtrængningstests. Strukturen af et fuldt tørt optisk kabel bruger ofte en lagdelt snoningstype, som vist i figur 3.
Opslagstidspunkt: 28. august 2025