استخدام الألياف الماصة للماء في الكابلات الضوئية وكابلات الطاقة

أثناء تشغيل الكابلات الضوئية والكهربائية، يُعدّ تغلغل الرطوبة العاملَ الأهمّ الذي يُؤدّي إلى تدهور الأداء. فدخول الماء إلى الكابل الضوئيّ قد يزيد من ضعف الألياف، بينما قد يُؤدّي دخوله إلى الكابل الكهربائيّ إلى انخفاض أداء عزل الكابل، ممّا يُؤثّر على أدائه. لذلك، تُصمّم وحدات حجب الماء، مثل الموادّ الماصّة للماء، في عملية تصنيع الكابلات الضوئية والكهربائية لمنع تغلغل الرطوبة أو الماء، وضمان السلامة التشغيلية.

تشمل أشكال المنتجات الرئيسية للمواد الماصة للماء مسحوقًا ماصًا للماء،شريط مانع لتسرب الماء, خيط مانع لتسرب الماء، والشحوم المانعة لتسرب المياه من النوع المتورم، وما إلى ذلك. واعتمادًا على موقع التطبيق، يمكن استخدام نوع واحد من مواد مانعة لتسرب المياه، أو يمكن استخدام عدة أنواع مختلفة في وقت واحد لضمان الأداء المقاوم للماء للكابلات.

مع التطبيق السريع لتقنية الجيل الخامس، يزداد استخدام الكابلات الضوئية انتشارًا، وتزداد متطلباتها صرامة. ولا سيما مع تطبيق متطلبات حماية البيئة والحفاظ على البيئة، تزداد شعبية الكابلات الضوئية الجافة تمامًا في السوق. ومن أهم مميزاتها أنها لا تستخدم شحمًا مانعًا للماء من النوع الممتلئ أو الشحم المانع للماء من النوع المتورم. بل تُستخدم أشرطة وألياف مانعة للماء لحجب الماء عبر المقطع العرضي للكابل.

يُعد استخدام شريط مانع تسرب الماء في الكابلات والكابلات الضوئية شائعًا جدًا، وهناك بحوث كثيرة حوله. ومع ذلك، تُعدّ الأبحاث المتعلقة بخيوط مانع تسرب الماء قليلة نسبيًا، وخاصةً مواد الألياف المانعة لتسرب الماء ذات خصائص الامتصاص الفائق. ونظرًا لسهولة استخدامها أثناء تصنيع الكابلات الضوئية والكهربائية وسهولة معالجتها، تُعدّ مواد الألياف المانعة لتسرب الماء حاليًا المادة المُفضّلة في تصنيع الكابلات والكابلات الضوئية، وخاصةً الكابلات الضوئية الجافة.

تطبيق في تصنيع كابلات الطاقة

مع التعزيز المستمر لمشاريع البنية التحتية في الصين، يتزايد الطلب على كابلات الطاقة لدعم مشاريع الطاقة. عادةً ما تُركّب الكابلات بالدفن المباشر، أو في خنادق الكابلات، أو الأنفاق، أو الطرق الهوائية. وتكون هذه الكابلات حتمًا في بيئات رطبة أو على تماس مباشر مع الماء، وقد تُغمر في الماء لفترات قصيرة أو طويلة، مما يتسبب في تغلغل الماء ببطء داخل الكابل. وتحت تأثير المجال الكهربائي، قد تتشكل هياكل شبيهة بالأشجار في طبقة عزل الموصل، وهي ظاهرة تُعرف باسم "تشجير الماء". وعندما ينمو تشجير الماء إلى حد معين، فإنه يؤدي إلى انهيار عزل الكابل. ويُعتبر تشجير الماء الآن أحد الأسباب الرئيسية لتلف الكابلات عالميًا. ولتحسين سلامة وموثوقية نظام إمداد الطاقة، يجب أن يعتمد تصميم وتصنيع الكابلات هياكل مانعة لتسرب الماء أو إجراءات عزل مائي لضمان أداء الكابل الجيد في حجب الماء.

يمكن تقسيم مسارات اختراق الماء في الكابلات عمومًا إلى نوعين: اختراق شعاعي (أو عرضي) عبر الغلاف، واختراق طولي (أو محوري) على طول الموصل ولب الكابل. للعزل الشعاعي (العرضي)، غالبًا ما يُستخدم غلاف مانع لتسرب الماء، مثل شريط مركب من الألومنيوم والبلاستيك ملفوف طوليًا ثم مبثوق بالبولي إيثيلين. عند الحاجة إلى عزل شعاعي كامل للماء، يُستخدم غلاف معدني. في الكابلات الشائعة الاستخدام، تركز الحماية من تسرب الماء بشكل رئيسي على اختراق الماء الطولي (المحوري).

عند تصميم هيكل الكابل، ينبغي مراعاة مقاومة الماء في الاتجاه الطولي (أو المحوري) للموصل، ومقاومة الماء خارج طبقة العزل، ومقاومة الماء في جميع أنحاء الهيكل. الطريقة العامة لعزل الموصلات هي ملء مواد عازلة للماء داخل الموصل وعلى سطحه. بالنسبة لكابلات الجهد العالي ذات الموصلات المقسمة إلى قطاعات، يُنصح باستخدام خيوط عازلة للماء في المنتصف، كما هو موضح في الشكل 1. يمكن أيضًا استخدام خيوط عازلة للماء في هياكل العزل المائي كاملة الهيكل. بوضع خيوط عازلة للماء أو حبال عازلة للماء منسوجة من خيوط عازلة للماء في الفجوات بين مكونات الكابل المختلفة، يمكن سد قنوات تدفق الماء على طول الاتجاه المحوري للكابل لضمان استيفاء متطلبات إحكام العزل المائي الطولي. يوضح الشكل 2 الرسم التخطيطي لكابل عازل مائي كامل الهيكل نموذجي.

في هياكل الكابلات المذكورة أعلاه، تُستخدم مواد الألياف الماصة للماء كوحدة مانعة لتسرب الماء. تعتمد هذه الآلية على وجود كمية كبيرة من الراتنج فائق الامتصاص على سطح مادة الألياف. عند ملامسته للماء، يتمدد الراتنج بسرعة ليصل إلى أضعاف حجمه الأصلي، مشكلاً طبقة مانعة لتسرب الماء مغلقة على المقطع العرضي المحيطي لقلب الكابل، مانعاً بذلك قنوات تغلغل الماء، وممنعاً بذلك انتشار وتمدد الماء أو بخار الماء على طول الكابل، مما يوفر حماية فعالة للكابل.