Wasserblockierende Kabelmaterialien
Wasserabweisende Materialien lassen sich grundsätzlich in zwei Kategorien unterteilen: aktive und passive Wasserabweisung. Aktive Wasserabweisung nutzt die wasserabsorbierenden und quellenden Eigenschaften aktiver Materialien. Bei Beschädigung des Mantels oder der Verbindung dehnen sich diese Materialien bei Kontakt mit Wasser aus und verhindern so das Eindringen von Wasser in das Kabel. Zu diesen Materialien gehörenwasserabsorbierendes Quellgel, wasserabweisendes Klebeband, wasserabweisendes Pulver,wasserblockierendes Garnund wasserabweisende Kabel. Passive Wasserabweisung hingegen verwendet hydrophobe Materialien, um Wasser außerhalb des Kabels zu blockieren, wenn der Mantel beschädigt ist. Beispiele für passive wasserabweisende Materialien sind erdölhaltige Pasten, Schmelzkleber und wärmeausdehnende Pasten.
I. Passive wasserblockierende Materialien
Das Einfüllen passiver wasserabweisender Materialien wie Vaseline in Kabel war die primäre Methode zur Wasserabdichtung bei frühen Stromkabeln. Diese Methode verhindert effektiv das Eindringen von Wasser in das Kabel, hat aber folgende Nachteile:
1.Es erhöht das Gewicht des Kabels erheblich;
2.Es führt zu einer Verringerung der Leitfähigkeit des Kabels.
3. Vaseline verunreinigt Kabelverbindungen stark und erschwert die Reinigung.
4. Der gesamte Füllvorgang ist schwer zu kontrollieren und eine unvollständige Befüllung kann zu einer schlechten Wasserblockierleistung führen.
II. Aktive wasserblockierende Materialien
Derzeit werden in Kabeln hauptsächlich wasserabweisende Bänder, wasserabweisende Pulver, wasserabweisende Schnüre und wasserabweisende Garne verwendet. Im Vergleich zu Vaseline zeichnen sich aktive wasserabweisende Materialien durch eine hohe Wasseraufnahme und eine hohe Quellrate aus. Sie können Wasser schnell aufnehmen und quellen schnell zu einer gelartigen Substanz auf, die eindringendes Wasser blockiert und so die Isolationssicherheit des Kabels gewährleistet. Darüber hinaus sind aktive wasserabweisende Materialien leicht, sauber und einfach zu installieren und zu verbinden. Sie haben jedoch auch einige Nachteile:
1. Wasserblockierendes Pulver lässt sich nur schwer gleichmäßig auftragen.
2. Wasserblockierendes Band oder Garn kann den Außendurchmesser vergrößern, die Wärmeableitung beeinträchtigen, die thermische Alterung des Kabels beschleunigen und die Übertragungskapazität des Kabels einschränken.
3. Aktive wasserblockierende Materialien sind im Allgemeinen teurer.
Wasserblockierungsanalyse: Derzeit besteht die Hauptmethode in China, um das Eindringen von Wasser in die Isolierschicht von Kabeln zu verhindern, darin, die wasserdichte Schicht zu verstärken. Um jedoch eine umfassende Wasserblockierung in Kabeln zu erreichen, müssen wir nicht nur das radiale Eindringen von Wasser berücksichtigen, sondern auch die Längsdiffusion von Wasser, sobald es in das Kabel eindringt, wirksam verhindern.
Wasserdichte Polyethylen-Isolationsschicht (Innenmantel): Durch die Extrusion einer wasserabweisenden Polyethylenschicht in Kombination mit einer feuchtigkeitsabsorbierenden Polsterschicht (z. B. wasserabweisendem Band) können die Anforderungen an Längswasserabdichtung und Feuchtigkeitsschutz bei Kabeln in mäßig feuchten Umgebungen erfüllt werden. Die wasserabweisende Polyethylenschicht ist einfach herzustellen und erfordert keine zusätzliche Ausrüstung.
Mit Kunststoff beschichtetes Aluminiumband, Polyethylen-verklebte wasserdichte Isolationsschicht: Werden Kabel in Wasser oder extrem feuchten Umgebungen verlegt, kann die radiale Wasserabweisungskapazität von Polyethylen-Isolationsschichten unzureichend sein. Bei Kabeln, die eine höhere radiale Wasserabweisungsleistung erfordern, wird der Kabelkern heute häufig mit einer Schicht Aluminium-Kunststoff-Verbundband umwickelt. Diese Versiegelung ist hundert- oder sogar tausendmal wasserbeständiger als reines Polyethylen. Solange die Naht des Verbundbandes vollständig verklebt und versiegelt ist, ist das Eindringen von Wasser nahezu unmöglich. Das Aluminium-Kunststoff-Verbundband erfordert einen Längswickel- und Verklebungsprozess, der zusätzliche Investitionen und Gerätemodifikationen erfordert.
In der Praxis ist die Längswassersperre komplexer als die Radialwassersperre. Verschiedene Methoden, wie beispielsweise die Änderung der Leiterstruktur auf eine dicht gepresste Ausführung, wurden bereits angewendet, die Wirkung war jedoch minimal, da im gepressten Leiter Lücken vorhanden sind, durch die Wasser durch Kapillarwirkung diffundieren kann. Um eine echte Längswassersperre zu erreichen, müssen die Lücken im Litzenleiter mit wassersperrenden Materialien gefüllt werden. Die folgenden zwei Maßnahmen und Strukturen können zur Längswassersperre in Kabeln eingesetzt werden:
1. Verwendung wasserabweisender Leiter. Fügen Sie wasserabweisende Kordeln, wasserabweisendes Pulver, wasserabweisendes Garn hinzu oder wickeln Sie wasserabweisendes Klebeband um den fest gepressten Leiter.
2. Verwendung wasserabweisender Adern. Füllen Sie den Kern während der Kabelherstellung mit wasserabweisendem Garn oder Kordel oder umwickeln Sie ihn mit halbleitendem oder isolierendem wasserabweisendem Band.
Die größte Herausforderung bei der Längswasserblockierung besteht derzeit darin, Leiter wasserblockierend zu gestalten. Wie man wasserblockierende Substanzen zwischen die Leiter einfüllt und welche wasserblockierenden Substanzen man verwendet, ist weiterhin ein Forschungsschwerpunkt.
Ⅲ. Fazit
Bei der radialen Wasserblockierungstechnologie werden hauptsächlich wasserblockierende Isolationsschichten um die Isolationsschicht des Leiters gewickelt, wobei außen eine feuchtigkeitsabsorbierende Polsterschicht angebracht ist. Für Mittelspannungskabel wird üblicherweise Aluminium-Kunststoff-Verbundband verwendet, während für Hochspannungskabel typischerweise Dichtungsummantelungen aus Blei, Aluminium oder Edelstahl verwendet werden.
Die Längswasserblockierungstechnologie konzentriert sich hauptsächlich darauf, die Lücken zwischen den leitfähigen Litzen mit wasserblockierenden Materialien zu füllen, um die Wasserdiffusion entlang des Kerns zu verhindern. Nach aktuellem Stand der Technik ist die Füllung mit wasserblockierendem Pulver für die Längswasserblockierung relativ effektiv.
Die Herstellung wasserdichter Kabel wirkt sich zwangsläufig auf die Wärmeableitung und die Leitfähigkeit des Kabels aus. Daher ist es wichtig, die geeignete wasserabweisende Kabelstruktur basierend auf den technischen Anforderungen auszuwählen oder zu entwerfen.
Veröffentlichungszeit: 14. Februar 2025