Materiali per cavi che bloccano l'acqua
I materiali che bloccano l'acqua possono essere generalmente suddivisi in due categorie: bloccanti attivi e bloccanti passivi. I bloccanti attivi sfruttano le proprietà di assorbimento e rigonfiamento dell'acqua dei materiali attivi. Quando la guaina o il giunto sono danneggiati, questi materiali si espandono a contatto con l'acqua, limitandone la penetrazione all'interno del cavo. Tali materiali includonogel espandente assorbente d'acqua, nastro isolante per l'acqua, polvere isolante per l'acqua,filato che blocca l'acquae cordone water blocking. Il water blocking passivo, invece, utilizza materiali idrofobici per bloccare l'acqua all'esterno del cavo quando la guaina è danneggiata. Esempi di materiali water blocking passivi sono la pasta a base di petrolio, l'adesivo hot melt e la pasta termoespandente.
I. Materiali passivi di blocco dell'acqua
L'inserimento di materiali passivi per il blocco dell'acqua, come la pasta di petrolio, nei cavi era il metodo principale per bloccare l'acqua nei primi cavi elettrici. Questo metodo impedisce efficacemente l'ingresso dell'acqua nel cavo, ma presenta i seguenti svantaggi:
1. Aumenta notevolmente il peso del cavo;
2. Provoca una riduzione delle prestazioni conduttive del cavo;
3. La pasta di petrolio contamina gravemente i giunti dei cavi, rendendo difficile la pulizia;
4. Il processo di riempimento completo è difficile da controllare e un riempimento incompleto può comportare scarse prestazioni di blocco dell'acqua.
II. Materiali attivi bloccanti l'acqua
Attualmente, i materiali attivi per il blocco dell'acqua utilizzati nei cavi sono principalmente nastri, polvere, cordoni e filati. Rispetto alla pasta di petrolio, i materiali attivi per il blocco dell'acqua presentano le seguenti caratteristiche: elevato assorbimento d'acqua e alta velocità di rigonfiamento. Possono assorbire rapidamente l'acqua e rigonfiarsi altrettanto rapidamente formando una sostanza gelatinosa che blocca le infiltrazioni d'acqua, garantendo così la sicurezza dell'isolamento del cavo. Inoltre, i materiali attivi per il blocco dell'acqua sono leggeri, puliti e facili da installare e assemblare. Tuttavia, presentano anche alcuni svantaggi:
1. La polvere che blocca l'acqua è difficile da applicare in modo uniforme;
2. Il nastro o il filato che blocca l'acqua possono aumentare il diametro esterno, compromettendo la dissipazione del calore, accelerando l'invecchiamento termico del cavo e limitandone la capacità di trasmissione;
3. I materiali attivi che bloccano l'acqua sono generalmente più costosi.
Analisi del blocco dell'acqua: attualmente, il metodo principale in Cina per impedire all'acqua di penetrare nello strato isolante dei cavi è aumentare lo strato impermeabile. Tuttavia, per ottenere un blocco completo dell'acqua nei cavi, non dobbiamo solo considerare la penetrazione radiale dell'acqua, ma anche impedire efficacemente la diffusione longitudinale dell'acqua una volta penetrata nel cavo.
Strato isolante impermeabile in polietilene (guaina interna): l'estrusione di uno strato di polietilene impermeabile, in combinazione con uno strato cuscinetto assorbente per l'umidità (come un nastro impermeabile), può soddisfare i requisiti di impermeabilità longitudinale e protezione dall'umidità nei cavi installati in ambienti moderatamente umidi. Lo strato impermeabile in polietilene è facile da produrre e non richiede attrezzature aggiuntive.
Nastro di alluminio rivestito in plastica Strato isolante impermeabile in polietilene: se i cavi vengono installati in acqua o in ambienti estremamente umidi, la capacità di blocco radiale dell'acqua degli strati isolanti in polietilene potrebbe essere insufficiente. Per i cavi che richiedono prestazioni di blocco radiale dell'acqua più elevate, è ormai comune avvolgere uno strato di nastro composito di alluminio e plastica attorno all'anima del cavo. Questa guarnizione è centinaia o addirittura migliaia di volte più resistente all'acqua del polietilene puro. Finché la giunzione del nastro composito è completamente saldata e sigillata, la penetrazione dell'acqua è quasi impossibile. Il nastro composito di alluminio e plastica richiede un processo di avvolgimento e saldatura longitudinale, che comporta investimenti aggiuntivi e modifiche alle apparecchiature.
Nella pratica ingegneristica, ottenere un blocco longitudinale dell'acqua è più complesso rispetto a quello radiale. Sono stati utilizzati vari metodi, come la modifica della struttura del conduttore con un design a pressatura stretta, ma gli effetti sono stati minimi perché nel conduttore pressato sono ancora presenti delle fessure che consentono all'acqua di diffondersi per capillarità. Per ottenere un vero blocco longitudinale dell'acqua, è necessario riempire le fessure nel conduttore a trefoli con materiali in grado di bloccare l'acqua. Per ottenere un blocco longitudinale dell'acqua nei cavi, è possibile utilizzare i due seguenti livelli di misure e strutture:
1. Utilizzo di conduttori impermeabili. Aggiungere un cordone impermeabile, polvere impermeabile, filato impermeabile o avvolgere del nastro impermeabile attorno al conduttore pressato.
2. Utilizzo di anime impermeabili. Durante il processo di produzione del cavo, riempire l'anima con filato o cordone impermeabili, oppure avvolgerla con nastro isolante o semiconduttivo impermeabile.
Attualmente, la sfida principale nel blocco longitudinale dell'acqua risiede nei conduttori che bloccano l'acqua: come riempire gli spazi tra i conduttori con sostanze bloccanti l'acqua e quali sostanze bloccare l'acqua utilizzare rimane un obiettivo di ricerca.
III. Conclusione
La tecnologia di blocco radiale dell'acqua utilizza principalmente strati isolanti che bloccano l'acqua avvolti attorno allo strato isolante del conduttore, con uno strato cuscinetto che assorbe l'umidità aggiunto all'esterno. Per i cavi di media tensione, si utilizza comunemente un nastro composito alluminio-plastica, mentre i cavi ad alta tensione utilizzano tipicamente guaine sigillanti metalliche in piombo, alluminio o acciaio inossidabile.
La tecnologia di blocco longitudinale dell'acqua si concentra principalmente sul riempimento degli spazi tra i fili conduttivi con materiali idrorepellenti per impedire la diffusione dell'acqua lungo il nucleo. Sulla base degli attuali sviluppi tecnologici, il riempimento con polvere idrorepellente risulta relativamente efficace per il blocco longitudinale dell'acqua.
La realizzazione di cavi impermeabili influirà inevitabilmente sulla dissipazione del calore e sulle prestazioni conduttive del cavo, pertanto è essenziale selezionare o progettare la struttura del cavo impermeabile appropriata in base ai requisiti ingegneristici.
Data di pubblicazione: 14 febbraio 2025