Materiali per cavi impermeabili
I materiali impermeabilizzanti possono essere generalmente suddivisi in due categorie: impermeabilizzanti attivi e impermeabilizzanti passivi. Gli impermeabilizzanti attivi sfruttano le proprietà di assorbimento e rigonfiamento dell'acqua dei materiali attivi. Quando la guaina o la giunzione sono danneggiate, questi materiali si espandono a contatto con l'acqua, limitandone la penetrazione all'interno del cavo. Tali materiali includono:gel espandibile assorbente d'acquanastro impermeabilizzante, polvere impermeabilizzante,filato idrorepellentee cavi impermeabili. L'impermeabilizzazione passiva, invece, utilizza materiali idrofobici per impedire all'acqua di fuoriuscire dal cavo quando la guaina è danneggiata. Esempi di materiali impermeabilizzanti passivi sono la pasta a base di petrolio, l'adesivo termofusibile e la pasta termoespandente.
I. Materiali passivi per il blocco dell'acqua
Nei primi cavi elettrici, il metodo principale per impedire l'ingresso dell'acqua consisteva nel riempire i cavi con materiali passivi impermeabilizzanti, come la vaselina. Questo metodo previene efficacemente la penetrazione dell'acqua nel cavo, ma presenta i seguenti svantaggi:
1. Aumenta notevolmente il peso del cavo;
2. Provoca una riduzione delle prestazioni di conduttività 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 tenuta all'acqua.
II. Materiali attivi per il blocco dell'acqua
Attualmente, i materiali impermeabilizzanti attivi utilizzati nei cavi sono principalmente nastri impermeabilizzanti, polveri impermeabilizzanti, cordoni impermeabilizzanti e filati impermeabilizzanti. Rispetto alla pasta di petrolio, i materiali impermeabilizzanti attivi presentano le seguenti caratteristiche: elevato assorbimento d'acqua e alto tasso di rigonfiamento. Possono assorbire rapidamente l'acqua e gonfiarsi velocemente formando una sostanza gelatinosa che blocca l'infiltrazione d'acqua, garantendo così la sicurezza dell'isolamento del cavo. Inoltre, i materiali impermeabilizzanti attivi sono leggeri, puliti e facili da installare e giuntare. Tuttavia, presentano anche alcuni svantaggi:
1. La polvere idrorepellente è difficile da applicare in modo uniforme;
2. Il nastro o il filato impermeabilizzanti 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, in Cina, il metodo principale per impedire all'acqua di penetrare nello strato isolante dei cavi consiste nell'aumentare lo spessore dello strato impermeabile. Tuttavia, per ottenere un blocco completo dell'acqua nei cavi, non dobbiamo considerare solo la penetrazione radiale dell'acqua, ma anche prevenire efficacemente la diffusione longitudinale dell'acqua una volta che questa penetra nel cavo.
Strato isolante impermeabile in polietilene (guaina interna): l'estrusione di uno strato impermeabile in polietilene, in combinazione con uno strato ammortizzante (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 in alluminio rivestito in plastica e strato isolante impermeabile in polietilene: se i cavi vengono installati in ambienti umidi o in presenza di acqua, la capacità di blocco dell'acqua radiale degli strati isolanti in polietilene potrebbe risultare insufficiente. Per i cavi che richiedono prestazioni di blocco dell'acqua radiale superiori, è ormai prassi comune avvolgere un nastro composito alluminio-plastica attorno all'anima del cavo. Questa sigillatura è centinaia o addirittura migliaia di volte più resistente all'acqua rispetto al polietilene puro. Purché la giunzione del nastro composito sia completamente incollata e sigillata, la penetrazione dell'acqua è pressoché impossibile. L'applicazione del nastro composito alluminio-plastica richiede un processo di avvolgimento e incollaggio longitudinale, che comporta investimenti aggiuntivi e modifiche alle attrezzature.
Nella pratica ingegneristica, ottenere un blocco dell'acqua longitudinale è più complesso del blocco dell'acqua radiale. Sono stati utilizzati diversi metodi, come la modifica della struttura del conduttore in un design a compressione forte, ma gli effetti sono stati minimi perché rimangono degli spazi nel conduttore compresso che consentono all'acqua di diffondersi per capillarità. Per ottenere un vero blocco dell'acqua longitudinale, è necessario riempire gli spazi nel conduttore a trefoli con materiali idrorepellenti. I seguenti due livelli di misure e strutture possono essere utilizzati per ottenere un blocco dell'acqua longitudinale nei cavi:
1. Utilizzo di conduttori impermeabili. Aggiungere un cordino impermeabile, una polvere impermeabile, un filato impermeabile o avvolgere un nastro impermeabile attorno al conduttore ben pressato.
2. Utilizzo di anime impermeabili. Durante il processo di fabbricazione del cavo, riempire l'anima con filato o corda impermeabili, oppure avvolgerla con nastro impermeabile semiconduttore o isolante.
Attualmente, la sfida principale nel blocco idraulico longitudinale risiede nei conduttori di blocco idraulico: come riempire gli spazi tra i conduttori con sostanze di blocco idraulico e quali sostanze di blocco idraulico utilizzare rimane un punto focale della ricerca.
III. Conclusione
La tecnologia di impermeabilizzazione radiale utilizza principalmente strati isolanti impermeabili avvolti attorno allo strato isolante del conduttore, con l'aggiunta di uno strato cuscinetto assorbente all'esterno. Per i cavi di media tensione, si utilizza comunemente nastro composito alluminio-plastica, mentre i cavi ad alta tensione impiegano in genere guaine di tenuta in piombo, alluminio o acciaio inossidabile.
La tecnologia di blocco dell'acqua longitudinale si concentra principalmente sul riempimento degli spazi tra i fili conduttivi con materiali idrorepellenti per impedire la diffusione dell'acqua lungo il nucleo. Allo stato attuale delle conoscenze tecnologiche, il riempimento con polvere idrorepellente si è dimostrato relativamente efficace per il blocco dell'acqua longitudinale.
La realizzazione di cavi impermeabili influirà inevitabilmente sulla dissipazione del calore e sulle prestazioni di conduzione del cavo, pertanto è essenziale selezionare o progettare una struttura del cavo impermeabile adeguata in base ai requisiti ingegneristici.
Data di pubblicazione: 14-02-2025