Làm thế nào để cáp quang ADSS vượt qua giới hạn môi trường?

Hệ thống truyền thông của các đường truyền điện áp cao cần phải đối mặt với ba mối đe dọa môi trường chính:

Độ ẩm cao: Độ ẩm không khí ở vùng núi và ven biển là> 80% quanh năm và sự thâm nhập phân tử nước gây mất vi khuẩn sợi quang;

Tia tia cực tím mạnh: Bức xạ hàng năm ở các khu vực cao nguyên và sa mạc là> 5000 MJ/m2, làm tăng tốc độ lão hóa của vật liệu polymer;

Chênh lệch nhiệt độ cực cao: Khi chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm vượt quá 50, sự giãn nở và co thắt nhiệt gây ra vết nứt vỏ bọc.

Cáp quang kim loại truyền thống dễ bị tập trung ứng suất dưới sự khác biệt về nhiệt độ khắc nghiệt do sự khác biệt về hệ số giãn nở nhiệt giữa dây dẫn kim loại và vật liệu vỏ bọc, trong khi cáp quang ADSS về cơ bản tránh vấn đề này thông qua công nghệ tổng hợp phi kim loại.

Nguyên tắc thiết kế hợp tác của lớp hàng rào nước và vỏ ngoài

1. Lớp hàng rào nước: Một hàng rào bảo vệ ở cấp độ phân tử siêu nhỏ

Lựa chọn vật liệu: Lớp hàng rào nước sử dụng chất nền polyetylen mật độ cao (HDPE) hoặc polypropylen (PP), với nhựa siêu thấm (SAP) hoặc sợi chặn nước được thêm vào. Các hạt SAP sưng lên 300 lần thể tích ban đầu của chúng khi tiếp xúc với nước, tạo thành một hàng rào giống như gel để ngăn chặn sự xâm nhập theo chiều dọc của nước.
Thiết kế kết cấu: Độ dày của lớp chặn nước là ≥0,5mm và lớp đệm "tổ ong" được đặt giữa bó sợi để đảm bảo rằng nước được hấp thụ nhanh chóng khi nó khuếch tán triệt để và tránh tiếp xúc với lớp phủ sợi.
Cơ chế sức mạnh tổng hợp: Cấu trúc dày đặc của vỏ ngoài và các đặc tính mở rộng của lớp chặn nước tạo thành một hiệu ứng "khóa nước đôi". Ví dụ, khi vỏ ngoài có các vi sóng do thiệt hại cơ học, lớp chặn nước có thể tạm thời thay thế chức năng chống thấm nước của nó để mua thời gian để sửa chữa khẩn cấp.

2. Vỏ bọc bên ngoài: Người bảo vệ tính chất cơ học vĩ mô
Đổi mới vật chất:
Theo dõi điện polyetylen (AT/PE): hạt nano alumina (Al₂O₃) được giới thiệu thông qua công nghệ pha trộn để cải thiện hiệu suất theo dõi chống điện. Điện trở suất bề mặt của nó lớn hơn 10⁴Ω · cm, giúp ngăn chặn hiệu quả xả corona.
Polyolefin elastomer (POE): Quá trình lưu hóa động được sử dụng để tạo thành cấu trúc mạng xen kẽ giữa cao su polyetylen và ethylene -propylene (EPR), với độ giãn dài ở mức độ phân tách lớn hơn 400%và độ linh hoạt được duy trì ở nhiệt độ thấp -40 ° C.
Tối ưu hóa cấu trúc: Vỏ bọc bên ngoài áp dụng quy trình "Cận chỉ hai lớp", với lớp bên trong là một lớp chống thời tiết và lớp ngoài là một lớp chống mài mòn. Lớp phủ Nano-Silicon Dioxide (SIO₂) 0,2μM được thêm vào bề mặt của lớp chống mài mòn để giảm hệ số ma sát xuống 0,15 và giảm hao mòn bằng kẹp dây.
Khả năng thích ứng môi trường: Vỏ bọc bên ngoài phải vượt qua "Thử nghiệm lão hóa khí hậu nhân tạo" trong tiêu chuẩn IEC 60794-1-2, bao gồm 1000 giờ bức xạ đèn xenon (mô phỏng 10 năm lão hóa tự nhiên), 12 chu kỳ của chu kỳ nóng và lạnh (-40 ℃ → 70 ℃) và các xét nghiệm khác.

Tích hợp sâu sắc của khoa học vật liệu và cơ học cấu trúc
1. Kỹ thuật phân tử: một chuỗi bảo vệ từ vi mô đến macro
Cơ chế chống Ultraviolet: Bộ ổn định ánh sáng benzotriazole (như Tinuvin 770) được thêm vào vật liệu vỏ ngoài có thể hấp thụ các tia cực tím 300-400nm và chuyển chúng thành năng lượng nhiệt vô hại. Vòng benzen và vòng triazole trong cấu trúc phân tử của nó tạo thành một "bẫy electron" để nắm bắt các gốc tự do và trì hoãn suy thoái polymer.
Độ ẩm và khả năng chống nhiệt: Các phân tử phân tử polypropylen (PP) trong lớp chặn nước giúp tăng cường sự ổn định thông qua cơ chế kép của "kết tinh liên kết ngang". Cấu trúc liên kết ngang làm tăng nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh (TG) của vật liệu và khu vực kết tinh tạo thành một rào cản vật lý để ngăn chặn các phân tử nước xâm nhập.

2. Tối ưu hóa phân phối căng thẳng: Ưu điểm cơ học của các cấu trúc composite phi kim loại
Độ bền cắt xen kẽ: Giao diện giữa lớp chặn nước và vỏ ngoài áp dụng "thiết kế chuyển tiếp gradient" và độ bám dính của giao diện được cải thiện bằng cách thêm một chất tương thích (như polyetylen ghép maleic anhydride) để đảm bảo rằng cường độ cắt xen kẽ lớn hơn 2.5 mPA.
Phù hợp với sự mở rộng nhiệt: Hệ số giãn nở nhiệt của cốt thép sợi aramid (2,5 × 10⁻⁵/) gần với vỏ ngoài (1,8 × 10⁻⁴/℃), tránh bong tróc xen kẽ do chênh lệch nhiệt độ.
Dự đoán cuộc sống mệt mỏi: Dựa trên lý thuyết cơ học gãy xương, cuộc sống mệt mỏi của Cáp quang ADSS có thể được ước tính bằng công thức Paris (DA/DN = C (ΔK) ⁿ). Tốc độ tăng trưởng vết nứt (DA/DN) của các cấu trúc composite phi kim loại là một thứ tự thấp hơn so với cáp quang kim loại.

Tiêu chuẩn kỹ thuật và kiểm soát chất lượng
1. Hệ thống tiêu chuẩn quốc tế
IEC 60794-1-2: Xác định phân loại khả năng thích ứng môi trường của cáp quang. Cáp quang ADSS phải vượt qua "" lớp A "" (-40 đến 70 ℃) và "" Lớp B "" (-55 đến 85).

IEEE 1222: Chỉ định các thông số kỹ thuật lắp đặt của cáp quang trong môi trường điện, đòi hỏi tiềm năng điểm treo của cáp quang ADSS dưới 25 kV (vỏ lớp B).

Nema TC-7: Tiêu chuẩn của Mỹ, nhấn mạnh điện trở tia cực tím của cáp quang, đòi hỏi độ truyền qua ở bước sóng 340nm phải dưới 5%.

2. Quá trình kiểm soát chất lượng
Thử nghiệm nguyên liệu thô: Phân tích quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) của các vật liệu như AT/PE và POE để đảm bảo rằng không có tạp chất; Kiểm tra tốc độ hấp thụ nước của SAP, yêu cầu tỷ lệ hấp thụ nước> 90% trong vòng 10 phút.

Giám sát quy trình: Sử dụng thước đo độ dày trực tuyến để theo dõi độ dày vỏ ngoài trong thời gian thực, với độ lệch ≤ ± 0,05mm; Sử dụng máy kiểm tra độ bền kéo để xác minh cường độ liên kết xen kẽ.
Kiểm tra thành phẩm: Mỗi lô cáp quang phải vượt qua "Thử nghiệm ngâm nước" (24 giờ), "Thử nghiệm chu kỳ nóng và lạnh" (12 chu kỳ) và "thử nghiệm lão hóa tăng tốc cực tím" (1000 giờ) .