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電纜防水的探討
自1967年發(fā)現(xiàn)XLPE絕緣水樹(shù)老化后,目前已確認(rèn)它成為XLPE電纜老化的主要現(xiàn)象之一。雖然水樹(shù)枝的機(jī)理和如何引起破壞目前尚不完全清楚,但是大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示水樹(shù)枝會(huì)造成局部應(yīng)力增加,可能成為電樹(shù)枝的發(fā)源地。 高溫下,水樹(shù)枝里可能發(fā)生顯著的氧化,導(dǎo)致吸水性增大,導(dǎo)電性增高,最終熱擊穿;即使在低溫下,水樹(shù)枝經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間氧化或轉(zhuǎn)化為電樹(shù)枝,也會(huì)造成絕緣的破壞。特別是當(dāng)電纜長(zhǎng)期浸泡在水中時(shí),如果沒(méi)有很好的防水結(jié)構(gòu),那么電纜更容易產(chǎn)生絕緣的水樹(shù)枝老化,從而造成絕緣的破壞,這樣將會(huì)大大縮短電纜的壽命。所以敷設(shè)在有水環(huán)境中的電纜一般都需要電纜具有防水結(jié)構(gòu)。
一、電纜防水結(jié)構(gòu)類型:
對(duì)于中壓XLPE絕緣電力電纜來(lái)說(shuō),通常有以下幾種防水結(jié)構(gòu):
、賹(duì)于單芯電纜來(lái)說(shuō),在電纜的絕緣屏蔽層上繞包半導(dǎo)電阻水帶,在金屬屏蔽層外面繞包普通阻水帶,然后擠包外護(hù)套,外護(hù)套材料可以是普通的PVC,也可采用具有徑向阻水功能的HDPE材料或低煙無(wú)鹵阻燃護(hù)套料,可視電纜其它性能要求而定;對(duì)于三芯電纜則為了保證金屬屏蔽的充分接觸,只在絕緣屏蔽外面繞包單導(dǎo)電阻水帶,金屬屏蔽外不再繞阻水帶,視防水性能要求的高低,填充可采用普通填充或阻水填充,內(nèi)襯層及外護(hù)套材料同單芯電纜中所述;
、谠谕庾o(hù)套或內(nèi)襯層的內(nèi)部縱包鋁塑復(fù)合帶層作為防水層;
③直接在電纜外部擠包HDPE外護(hù)套。
對(duì)于110kV級(jí)以上XLPE絕緣電纜來(lái)說(shuō),則主要采用金屬護(hù)層使電纜達(dá)到防水要求。金屬護(hù)層的最大特點(diǎn)是具有完全不透過(guò)性,故具有金屬護(hù)套的電纜具有非常好的徑向阻水性能。金屬護(hù)層種類主要有:熱壓鋁套、熱壓鉛套、焊接皺紋鋁套、焊接皺紋鋼套、冷拔金屬套等。
二、電纜防水形式:
電纜的防水方式一般分為縱向阻水和徑向徑水兩種?v向阻水一般常用的有阻水紗、阻水粉及阻水帶,它們的阻水機(jī)理是在這些材料中含有一種遇水可膨脹的材料,當(dāng)水份從電纜端頭或是從護(hù)套缺陷中進(jìn)入后,這種材料就會(huì)遇水迅速膨脹阻止水份沿電纜縱向進(jìn)一步擴(kuò)散,這樣就實(shí)現(xiàn)了電纜縱向防水的目的。徑向阻水則主要通過(guò)擠包HDPE非金屬護(hù)層或熱壓、焊接、冷拔金屬護(hù)套方式實(shí)現(xiàn)。
三、電纜防水試驗(yàn)依據(jù):
電纜防水試驗(yàn)方法,電纜縱向阻水性能目前可以通過(guò)IEC 60502-1997 ANNEX D(normative)或GB/T 12706.2-2002附錄D(標(biāo)準(zhǔn)性目錄)透水試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)和判定;而電纜徑向阻水性能,目前主要是通過(guò)間接的方法進(jìn)行確定,比如檢查HDPE非金屬護(hù)套的或非金屬護(hù)套是否有缺陷,如果這些護(hù)套被確定為完好的,那么就認(rèn)為電纜具有良好的徑向阻水性能。但這種方法有很多用戶都提出了一些疑問(wèn),也引起一些爭(zhēng)端,缺少說(shuō)服力,所以電纜制造廠家及用戶現(xiàn)在都迫切需要有一種試驗(yàn)方法對(duì)電纜的徑向阻水性能做出判定,那樣就可以避免制造廠家與用戶因缺少?gòu)较蜃杷囼?yàn)方法而對(duì)電纜徑向阻水性能引起的爭(zhēng)議。
隨著社會(huì)不斷向前發(fā)展,用戶對(duì)電纜性能要求也越來(lái)越高,對(duì)電纜防水性要求也一樣,要求也是越來(lái)越高,上面只是我個(gè)人對(duì)電纜防水方面的一些淺顯的看法,希望電纜界同仁能多提寶貴意見(jiàn),共同促進(jìn)電纜行業(yè)向前發(fā)展。
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1. 電纜透潮過(guò)程
對(duì)于普通非屏蔽五類和超五類護(hù)套數(shù)字電纜, 由于護(hù)層是不密封的,當(dāng)其處于潮濕環(huán)境中時(shí), 環(huán)境的濕度比電纜內(nèi)濕度大, 產(chǎn)生壓力差, 由濕歐姆定律可知, 潮氣就會(huì)進(jìn)入電纜, 若間后, 電纜內(nèi)濕度達(dá)到, 一旦溫度稍有下降, 電纜內(nèi)的水蒸汽就會(huì)凝結(jié)成水,這些水在溫度重新上升時(shí)不容易蒸發(fā), 它陷在線對(duì)之間或者流到電纜的較低處。這樣電纜內(nèi)部蒸汽壓力某些時(shí)候仍然是低的, 從而使水能進(jìn)一步滲入護(hù)層, 這個(gè)理論稱為“ 棘輪作用”。另一個(gè)使電纜內(nèi)產(chǎn)生凝結(jié)水的原因, 是大多數(shù)氣壓維護(hù)系統(tǒng)的氣壓并非完全穩(wěn)定,這就造成了電纜內(nèi)部氣體流動(dòng), 流動(dòng)的氣體帶動(dòng)進(jìn)入電纜的潮氣, 當(dāng)經(jīng)過(guò)某個(gè)溫度較低點(diǎn)時(shí), 這一點(diǎn)上就會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)水。
這種現(xiàn)象可以發(fā)生在通過(guò)陰濕地區(qū)的電纜中, 造成水的沉積是相當(dāng)可觀.
2.阻水帶與護(hù)套阻水結(jié)構(gòu)
這種結(jié)構(gòu)的阻水型數(shù)字電纜是在成纜纜芯外繞包或縱包一層阻水帶,再在阻水帶外擠以護(hù)套。從它的結(jié)構(gòu)上分析, 首先, 其護(hù)層不含金屬, 同樣是不密封的, 潮氣仍然能從護(hù)層的表面逐漸滲入內(nèi)部, 雖然內(nèi)部有阻水帶, 但卻加大了阻水帶的吸潮負(fù)擔(dān),當(dāng)阻水帶吸收過(guò)多的水后, 會(huì)影響整根電纜的傳輸特性。其次, 由于該結(jié)構(gòu)的室外電纜使用了阻水帶, 會(huì)一定程度地阻止流入護(hù)層傷口的水的縱向流動(dòng), 起到短期的縱向阻水效果。第三,護(hù)套能加強(qiáng)阻水能力日光老化能力。綜上所述, 這種結(jié)構(gòu)的數(shù)字電纜具有較差的橫向和一定的縱向的阻水功能,因此阻水效果較差, 也只能起到短期的阻水作用。
3. PVC護(hù)套與PE護(hù)套組合雙護(hù)套阻水結(jié)構(gòu):
這種結(jié)構(gòu)的阻水型數(shù)字電纜是在普通型非屏蔽數(shù)字電纜的PVC護(hù)套外再擠一層LLDPE護(hù)套。從它的結(jié)構(gòu)上分析,首先, 其護(hù)層是不密封的, 潮氣會(huì)從護(hù)層的一面滲透到另一面, 但由于其有雙層護(hù)套, 所以增長(zhǎng)了透潮路徑, 而透潮量與透潮路徑成反比, 所以減少了透潮量。其次,內(nèi)部沒(méi)有阻水帶,所以不具有縱向阻水的能力。當(dāng)室外數(shù)字電纜在敷設(shè)或運(yùn)行中, 如遇意層被擊穿時(shí), 潮氣會(huì)通過(guò)擊穿點(diǎn)暢通無(wú)阻地進(jìn)入電纜內(nèi)部, 并沿線芯的絞合縫隙向電纜兩端滲透, 致使整根電纜報(bào)廢,而且當(dāng)水沿電纜縱向流動(dòng)至接點(diǎn), 端口或閉路內(nèi)相連的設(shè)備時(shí),將損壞相關(guān)設(shè)備。第三, 護(hù)套能加強(qiáng)阻水能力和抗日光老化能力。綜上所述, 這種結(jié)構(gòu)的阻水型數(shù)字電纜, 橫向阻水只能依賴于護(hù)套材料和護(hù)套厚度,縱向無(wú)阻水功能, 所以整體阻水能力最差, 只能起到短期的阻水作用。
4.阻水帶、填充油青與護(hù)套組合阻水結(jié)構(gòu)
這種結(jié)構(gòu)的阻水型數(shù)字電纜是在電纜內(nèi)部填充阻水油膏。從它的結(jié)構(gòu)上分析,首先, 雖然其護(hù)層是不密封的, 但電纜內(nèi)的阻水油膏和阻水帶能夠阻止潮氣進(jìn)一步滲入內(nèi)部。其次, 當(dāng)室外數(shù)字電纜在敷設(shè)或運(yùn)行中外護(hù)層被擊穿時(shí), 阻水油膏和阻水帶會(huì)完全阻止從傷口進(jìn)入電纜內(nèi)部的潮氣的縱向滲透,起到保護(hù)整根電纜和接點(diǎn)、端口或閉路內(nèi)相連的設(shè)備的作用。第三, 護(hù)套能
能力和抗日光老化能力。綜上所述, 這種結(jié)構(gòu)的阻水型數(shù)字電纜具有完全的橫向和縱向阻水能力, 因此具有最佳的阻水效果。
