По време на експлоатацията на оптични и електрически кабели, най-значимият фактор, водещ до влошаване на производителността, е проникването на влага. Ако водата попадне в оптичен кабел, тя може да увеличи затихването на влакната; ако попадне в електрически кабел, тя може да намали изолационните му характеристики, което да повлияе на неговата работа. Поради това, в производствения процес на оптични и електрически кабели се проектират водоустойчиви елементи, като например водоабсорбиращи материали, за да се предотврати проникването на влага или вода, осигурявайки безопасност при експлоатация.
Основните продуктови форми на водоабсорбиращи материали включват водоабсорбиращ прах,хидроизолационна лента, водоустойчива преждаи водоустойчива грес с набъбваща структура и др. В зависимост от мястото на приложение може да се използва един вид водоустойчив материал или няколко различни вида едновременно, за да се осигури водоустойчивостта на кабелите.
С бързото приложение на 5G технологията, използването на оптични кабели става все по-широко разпространено, а изискванията към тях стават все по-строги. Особено с въвеждането на екологични и екологични изисквания, напълно сухите оптични кабели са все по-предпочитани от пазара. Значителна характеристика на напълно сухите оптични кабели е, че те не използват пълнеща водоустойчива грес или водоустойчива грес с подуване. Вместо това се използват водоустойчива лента и водоустойчиви влакна за блокиране на водата по цялото напречно сечение на кабела.
Приложението на водоустойчива лента в кабели и оптични кабели е доста често срещано и има изобилна научна литература по темата. Въпреки това, сравнително по-малко изследвания са докладвани върху водоустойчиви прежди, особено върху водоустойчиви влакнести материали със суперабсорбиращи свойства. Поради лесното им нанасяне по време на производството на оптични и електрически кабели и простата обработка, суперабсорбиращите влакнести материали в момента са предпочитаният водоустойчив материал при производството на кабели и оптични кабели, особено сухи оптични кабели.
Приложение в производството на силови кабели
С непрекъснатото укрепване на инфраструктурното строителство в Китай, търсенето на силови кабели за поддържане на енергийни проекти продължава да се увеличава. Кабелите обикновено се инсталират чрез директно заравяне, в кабелни траншеи, тунели или надземни методи. Те неизбежно са във влажна среда или в директен контакт с вода и дори могат да бъдат потопени във вода краткосрочно или дългосрочно, което води до бавно проникване на вода във вътрешността на кабела. Под действието на електрическо поле, в изолационния слой на проводника могат да се образуват дървовидни структури, явление, известно като водно дървообразуване. Когато водните дървета нараснат до определена степен, те ще доведат до разрушаване на изолацията на кабела. Водното дървообразуване вече е международно признато като една от основните причини за стареене на кабелите. За да се подобри безопасността и надеждността на захранващата система, проектирането и производството на кабели трябва да приемат водоустойчиви конструкции или хидроизолационни мерки, за да се гарантира, че кабелът има добри водоустойчиви характеристики.
Пътищата на проникване на вода в кабелите могат да бъдат разделени на два вида: радиално (или напречно) проникване през обвивката и надлъжно (или аксиално) проникване по протежение на проводника и кабелната сърцевина. За радиално (напречно) блокиране на водата често се използва цялостна обвивка, блокираща водата, като например алуминиево-пластмасова композитна лента, надлъжно обвита и след това екструдирана с полиетилен. Ако се изисква пълно радиално блокиране на водата, се използва метална обвивка. За често използвани кабели защитата от блокиране на водата се фокусира главно върху надлъжното (аксиално) проникване на вода.
При проектирането на кабелната конструкция, мерките за хидроизолация трябва да вземат предвид водоустойчивостта в надлъжна (или аксиална) посока на проводника, водоустойчивостта извън изолационния слой и водоустойчивостта в цялата конструкция. Общият метод за водоблокиращи проводници е да се запълнят водоблокиращи материали вътре и по повърхността на проводника. За високоволтови кабели с проводници, разделени на сектори, се препоръчва използването на водоблокираща прежда като водоблокиращ материал в центъра, както е показано на Фигура 1. Водоблокиращата прежда може да се използва и в пълноструктурни водоблокиращи конструкции. Чрез поставяне на водоблокираща прежда или водоблокиращи въжета, изтъкани от водоблокираща прежда, в пролуките между различните компоненти на кабела, каналите за протичане на водата по аксиалната посока на кабела могат да бъдат блокирани, за да се гарантира спазването на изискванията за надлъжна водоплътност. Схематичната диаграма на типичен пълноструктурен водоблокиращ кабел е показана на Фигура 2.
В гореспоменатите кабелни конструкции като водоблокиращ елемент се използват водоабсорбиращи влакнести материали. Механизмът разчита на голямото количество суперабсорбираща смола, присъстваща на повърхността на влакнестия материал. При контакт с вода, смолата бързо се разширява до... до... пъти първоначалния си обем, образувайки затворен водоблокиращ слой по периферното напречно сечение на кабелната сърцевина, блокирайки каналите за проникване на вода и спирайки по-нататъшната дифузия и разширяване на вода или водни пари по надлъжна посока, като по този начин ефективно защитава кабела.
Приложение в оптичните кабели
Оптичната преносна способност, механичните характеристики и екологичните характеристики на оптичните кабели са най-основните изисквания на комуникационната система. Една от мерките за осигуряване на експлоатационния живот на оптичния кабел е предотвратяването на проникването на вода в оптичното влакно по време на работа, което би довело до увеличени загуби (т.е. загуба на водород). Проникването на вода влияе върху пиковете на поглъщане на светлина от оптичното влакно в диапазона на дължините на вълните от 1,3 μm до 1,60 μm, което води до увеличени загуби в оптичните влакна. Тази лента на дължините на вълните покрива повечето от прозорците за предаване, използвани в съвременните оптични комуникационни системи. Следователно, водоустойчивият дизайн на конструкцията се превръща в ключов елемент в конструкцията на оптичните кабели.
Дизайнът на водоблокиращата структура в оптичните кабели се разделя на радиален водоблокиращ дизайн и надлъжно водоблокиращ дизайн. Радиалният водоблокиращ дизайн използва цялостна водоблокираща обвивка, т.е. структура с алуминиево-пластмасова или стоманено-пластмасова композитна лента, надлъжно обвита и след това екструдирана с полиетилен. Едновременно с това, от външната страна на оптичното влакно се добавя свободна тръба, изработена от полимерни материали като PBT (полибутилен терефталат) или неръждаема стомана. При дизайна на надлъжна водоустойчива структура се разглежда прилагането на множество слоеве водоблокиращи материали за всяка част от структурата. Водоблокиращият материал вътре в свободната тръба (или в каналите на скелетен кабел) се променя от пълнежна водоблокираща грес на водоабсорбиращ влакнест материал за тръбата. Една или две нишки водоблокираща прежда се поставят успоредно на укрепващия елемент на кабелната сърцевина, за да се предотврати проникването на външни водни пари надлъжно по протежение на укрепващия елемент. Ако е необходимо, водоблокиращи влакна могат да се поставят и в пролуките между усуканите свободни тръби, за да се гарантира, че оптичният кабел преминава строги тестове за проникване на вода. Структурата на напълно сух оптичен кабел често използва многослоен тип усукаване, както е показано на Фигура 3.
Време на публикуване: 28 август 2025 г.