W jaki sposób kabel optyczny ADSS przechodzi granice środowiskowe?

System komunikacji linii przesyłowych wysokiego napięcia musi stawić czoła trzem głównym zagrożeniom środowiskowym:

Wysoka wilgotność: wilgotność powietrza na obszarach górskich i przybrzeżnych wynosi> 80% przez cały rok, a penetracja cząsteczki wody powoduje utratę drobnoustrojów z włókna optycznego;

Silne promienie ultrafioletowe: roczne promieniowanie na płaskowyżu i obszarach pustynnych wynosi> 5000 mJ/m², co przyspiesza starzenie się materiałów polimerowych;

Ekstremalna różnica temperatur: Gdy różnica temperatur między dniem i nocą przekracza 50 ℃, rozszerzanie cieplne i skurcz powodują pękanie osłony.

Tradycyjne metalowe kable optyczne są podatne na stężenie naprężeń przy ekstremalnych różnicach temperatur ze względu na różnicę współczynników rozszerzalności cieplnej między przewodnikami metali a materiałami osłonki, podczas gdy kable optyczne ADS zasadniczo unikają tego problemu poprzez niemetaliczną technologię kompozytową.

Współpracująca zasada projektowania warstwy bariery wodnej i zewnętrznej osłony

1. Warstwa bariery wodnej: bariera ochronna na mikroskopowym poziomie molekularnym

Wybór materiału: Warstwa bariery wodnej wykorzystuje podłoże polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE) lub polipropylen (PP), z dodaną super chłonną żywicą (SAP) lub przędzą blokującą wodę. Cząstki SAP puchną do 300 razy pierwotna objętość po wystawieniu na wodę, tworząc żelową barierę w celu blokowania podłużnej penetracji wody.
Projekt strukturalny: Grubość warstwy blokującej wodę wynosi ≥ 0,5 mm, a między pakietem włókien ustawia się warstwa bufora „plastra miodu”, aby upewnić się, że woda jest szybko wchłaniana, gdy rozprasza promieniowanie i unika kontaktu z powłoką włókien.
Synergia Mechanizm: gęsta struktura zewnętrznej pochwy i charakterystyka ekspansji warstwy blokującej wodę tworzą efekt „podwójnego blokowania wody”. Na przykład, gdy zewnętrzna osłona ma mikrokracki z powodu uszkodzeń mechanicznych, warstwa blokująca wodę może tymczasowo zastąpić swoją wodoodporną funkcję, aby kupić czas na naprawy awaryjne.

2. Osterowa pochwa: Strażnik makroskopowych właściwości mechanicznych
Innowacja materialna:
Nanocząstki z polietylenu elektrycznego (AT/PE): glinu (AL₂O₃) są wprowadzane za pomocą technologii mieszania w celu poprawy działalności śledzenia antyelektrycznego. Jego rezystywność powierzchniowa jest większa niż 10¹⁴Ω · cm, co skutecznie tłumi rozładowanie korony.
Elastomer poliolefinowy (POE): Proces dynamicznego wulkanizacji służy do utworzenia interpenetrowej struktury sieci między polietylenem i gumą etylen -propylenu (EPR), z wydłużeniem przy przerwie większej niż 400%, a elastyczność utrzymuje się w niskiej temperaturze -40 ° C.
Optymalizacja strukturalna: zewnętrzna osłona przyjmuje proces „koekspiracji podwójnej warstwy”, przy czym wewnętrzna warstwa jest warstwą odporną na pogodę, a warstwa zewnętrzna jest warstwą odporną na zużycie. Do powierzchni warstwy opornej na zużycie dodaje się powłokę nano-slilikonową (SIO₂).
Akcja adaptacyjna: zewnętrzna pochwa musi przejść „sztuczny test starzenia klimatu” w standardzie IEC 60794-1-2, w tym 1000 godzin promieniowania lampy ksenonowej (symulując 10 lat naturalnego starzenia), 12 cykli gorących i zimnych cykli (-40 ℃ → 70 ℃ ℃) i innych testach.

Głęboka integracja nauki materialnej i mechaniki strukturalnej
1. Inżynieria segmentu molekularnego: łańcuch ochronny od mikro do makro
Mechanizm anty-ultrafioletowy: stabilizator światła benzotriazolu (taki jak tinuwina 770) dodany do zewnętrznego materiału osłony może wchłonąć promienie ultrafioletowe 300-400 nm i przekształcić je w nieszkodliwą energię cieplną. Pierścień benzenowy i pierścień triazolu w strukturze molekularnej tworzą „pułapkę elektronową” do przechwytywania wolnych rodników i opóźnienia degradacji polimeru.
Odporność na wilgoć i ciepło: segmenty cząsteczkowe polipropylenu (PP) w warstwie blokującej wodę zwiększają stabilność poprzez podwójny mechanizm „krystalizacji sieciowania”. Struktura sieciowania zwiększa temperaturę przejścia szkła (TG) materiału, a obszar krystalizacji stanowi fizyczną barierę, aby zapobiec penetracji cząsteczek wody.

2. Optymalizacja rozkładu naprężeń: Zalety mechaniczne niemetalicznych struktur kompozytowych
Siła ścinania międzywarstwowej: interfejs między warstwą blokowania wody a osłoną zewnętrzną przyjmuje „konstrukcję przejścia gradientu”, a przyczepność interfejsu jest poprawiana przez dodanie kompatybilatora (takiego jak przeszczepiony przezhwotynowy polietylen bezwodnikowy), aby upewnić się, że siła ścinania międzywarstwowego jest większa niż 2,5 MPa.
Dopasowanie rozszerzania termicznego: Współczynnik rozszerzania cieplnego wzmacniający przędzę aramidową (2,5 × 10⁻⁵/℃) jest zbliżony do zewnętrznej osłony (1,8 × 10⁻⁴/℃), unikając obierania międzywarstwowego spowodowanego różnicą temperatury.
Przewidywanie życia zmęczenia: na podstawie teorii mechaniki pękania, żywotność zmęczenia Kable optyczne ADSS Można oszacować wzór Paris (DA/DN = C (δK) ⁿ). Tempo wzrostu pęknięć (DA/DN) niemetalicznych konstrukcji kompozytowych jest o jeden rzędu wielkości niższy niż w przypadku metali kabli optycznych.

Standardy techniczne i kontrola jakości
1. Międzynarodowy system standardowy
IEC 60794-1-2: Definiuje klasyfikację adaptacji w środowisku kabli optycznych. Kable optyczne ADSS muszą przejść „„ klasę A ”” (-40 ℃ do 70 ℃) i „„ „Klasa B” ”(-55 ℃ do 85 ℃).

IEEE 1222: Określa specyfikacje instalacji kabli optycznych w środowiskach energetycznych, wymagające potencjału wiszącego kabli optycznych ADS, aby wynosił mniej niż 25 kV (osłona klasy B).

NEMA TC-7: Standard amerykański, podkreślając odporność na promieniowanie UV kabli optycznych, wymagając transmitancji przy długości fali 340 nm, aby wynosić mniej niż 5%.

2. Proces kontroli jakości
Testowanie surowców: Analiza spektroskopii w podczerwieni (FTIR) Fouriera (FTIR), takich jak AT/PE i POE, aby zapewnić, że nie ma zanieczyszczeń; Test wchłaniania wody SAP, wymagający szybkości absorpcji wody> 90% w ciągu 10 minut.

Monitorowanie procesu: Użyj wskaźnika grubości online, aby monitorować grubość zewnętrznej osłonki w czasie rzeczywistym, z odchyleniem ≤ ± 0,05 mm; Użyj maszyny do testowania rozciągania, aby zweryfikować siłę wiązania międzywarstwowego.
Kontrola gotowego produktu: Każda partia kabli optycznych musi przejść „test zanurzenia wody” (24 godziny), „test cyklu zimnego” (12 cykli) i „test starzenia się ultrafioletowego” (1000 godzin) .