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光伏科普第16期:防水电缆结构概述

绿华能源2021-09-13 14:02:45

防水电缆材料

阻水材料大致可分为两类,主动阻水和被动阻水。主动阻水是利用主动阻水材料的吸水膨胀性,在护层或接头破损时,阻水材料遇水膨胀,限制水分在通道内的渗透,该类材料有吸水膨胀油膏、阻水带、阻水粉、阻水纱、阻水绳等;被动阻水是利用被动阻水材料的疏水性,在护层破损出将水分阻隔在外,该类材料有石油填充膏、热熔胶、热膨胀油膏等。

被动阻水材料

向电缆中填充被动阻水材料石油膏,是早期的电力电缆阻水的主要措施。这种方法能有效的把水分阻止在电缆外面,但是填充石油膏有以下缺点:

  1. 大大增加了电缆的重量

  2. 造成电缆缆芯导电性能下降

  3. 石油膏对电缆接头污染严重且清洗困难

  4. 完全填充工艺不易控制,填充不全会导致阻水效果不良

主动阻水材料

目前电缆中采用的主动阻水材料主要是阻水带、阻水粉、阻水绳以及阻水纱。相对于石油膏,主动阻水材料等的基本特点是强吸水性和高膨胀率,它能够强力吸水、迅速膨胀,形成凝胶状物质阻断渗水通道,从而保障电缆绝缘安全。另外,主动阻水材料重量轻、清洁,便于敷设和接头,但主动材料也存在一些缺点:

  1. 阻水粉附粉困难

  2. 阻水带或阻水纱会造成外径变大,散热困难,加快电缆热老化和限制电缆传输容量

  3. 主动阻水材料一般比较贵

阻水分析

目前国内主要是通过增防水层达到阻止水分透过护层渗入到绝缘层的目的。但要实现电缆的全面阻水,不但要考虑电缆的径向的水分渗透,还要考虑有效阻止水分侵入电缆后沿电缆的纵向扩散。

径向阻水结构

  • 聚乙烯(内护套)防水隔离套

挤包聚乙烯阻水层在配合一层吸潮垫层(如阻水包带)可以满足敷设在一般潮湿环境中的电缆的纵向阻水防潮要求。聚乙烯材料阻水层在工艺上容易实现,无需增添设备。

  • 铝塑复合带聚乙烯粘结防水隔离套

如果把电缆敷设在水中或特别潮湿的环境中,聚乙烯防水隔离套的径向阻水能力就显得不足了。对于径向阻水性能要求较高的电缆,现在采用较多的是在电缆缆芯外包一层铝聚乙烯复合带。其水密封性比单一的聚乙烯高几百倍甚至几千倍,只要复合带的接缝处完全粘结密封水分几乎是无法透过的。铝聚乙烯复合带需要采用纵包工艺和粘结工艺,需要一定的资金投入和设备改造。

纵向阻水结构

在工程实际中,纵向阻水相对径向阻水实现起来复杂。纵向阻水也采用过很多方法,例如将导体改为紧压结构,但效果并不明显,因为紧压结构导体中存在空隙,水分通过虹吸作用依旧会扩散。要实现真正的纵向阻水必须在绞合导电线芯的空隙中填入阻水材料。可以通过以下两个层次的措施和结构来实现电缆纵向阻水。

  1. 采用阻水型导体。在绞合紧压导体时添加阻水绳、阻水粉、阻水纱或绕包阻水带。

  2. 采用阻水型的缆芯。在缆芯成缆工艺中,填充阻水纱、绳及绕包半导电阻水带或绝缘阻水带。

目前纵向阻水的难题在于阻水型导体,如何在导线之间填充阻水物质和填充什么样的阻水物质一直是研究的热点问题。

结论

  1. 径向阻水技术主要采用在导体绝缘层外面绕包防水隔离层,在防水隔离层外面添加吸潮垫层,中压电缆一般使用铝塑复合带,高压电缆采用铅、铝、不锈钢的金属密封套。

  2. 纵向阻水技术主要采用在导电线芯间的空隙中填入阻水物质,阻断水分在缆芯中的扩散通道。从目前的技术发展来看,纵向阻水用阻水粉填充相对较好

  3. 实现电缆防水必然会影响电缆的散热、导电性能,要根据工程实际需要,选择或设计合适的阻水电缆结构。

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