النتيجة هي: نعم، ولكن تحت ظروف معينة.

أولئك الذين يعملون في الهندسة الكهربائية ربما واجهوا هذه المعضلة: إذا كان هناك ماء في خندق الكابلات،كابلات XLPEهل يتطلب وضع المياه تحت الماء مقاومة المياه الإضافية؟

الإجابة هي أن كابلات XLPE نفسها لديها درجة معينة من مقاومة المياه، ولكن ما إذا كانت يمكن أن تكون غارقة لفترات طويلة يعتمد على تصميمها الهيكلي ومستوى الحماية.

هل مادة العزل XLPE نفسها عرضة لتلف المياه؟

يمكن استخدام XLPE (البولي إيثيلين المتقاطع) في البيئات الرطبة بسبب بنيتها الجزيئية. في حين أن الحد الأقصى لدرجة الحرارة للبولي إيثيلين العادي هو حوالي 70 درجة مئوية،XLPE تشكل هيكل شبكة ثلاثية الأبعاد من خلال التقاطع الكيميائيهذا الهيكل الكثيف يقلل بشكل كبير من معدل اختراق جزيئات الماءXLPE يمتص جزءاً بسيطاً فقط من المياه مقارنة مع PE العادي.

وبعبارة أخرى ، فإن طبقة العزل XLPE نفسها لديها معدل امتصاص منخفض للغاية للمياه ، مما يجعلها أكثر موثوقية بكثير من PVC في البيئات الرطبة العادية.

ومع ذلك، فإن "الامتصاص المنخفض للمياه" لا يعني "عدم امتصاص المياه".تظهر البيانات المعملية أن كابلات XLPE غارقة في 25 درجة مئوية من الماء النقي لمدة 30 يومًا يمكن أن تشهد انخفاضًا في مقاومة العزل إلى عُشر أو حتى أقل من قيمتها الأصليةإذا كان الماء يحتوي على الملح، يمكن أن يتجاوز انخفاض 90٪، وهذا يدل على أن المواد العازلة نفسها لا يمكن أن تتحمل غمرًا طويلًا في الماء.

عزل الكابلات لا يعتمد على طبقة العزل، ولكن على "بنية ثلاثية الطبقات".

كثير من الناس لديهم فكرة خاطئة: أن كلما كانت طبقة العزل أكثر كثافة، كلما كانت أكثر مقاومة للماء. في الواقع، عزل الكابلات من الماء هو مشروع منهجي،مع حوالي ثلاثة خطوط دفاع من الداخل إلى الخارج:

السطر الأول: حاجز المياه في الموصلات. تسرب المياه إلى فجوات الموصلات هو المشكلة الأكثر إزعاجا. الكابلات الراقية المقاومة للماء تملأ فجوات الموصلاتوالذي يتوسع عند الاتصال بالماء لإغلاق الفجوات.

الخط الثاني: طبقة محجبة للماء الشعاعية. يتم لف الشريط الحاجز للماء حول الجانب الخارجي من الطبقة العازلة ، أيضا على أساس مبدأ توسع الماء.بعض الشركات المصنعة تضع شريطاً مركباً من الألومنيوم والبلاستيك حول طبقة العزل، بالإضافة إلى غطاء من البولي إيثيلين، باستخدام الاندماج الحراري عالي درجة الحرارة لربطها معًا بشكل كامل، وتشكيل حاجز مادي.

الخط الثالث والأكثر قوة: الغطاء المعدني. للكابلات عالية الجهد (على سبيل المثال ، 69kV وما فوق) ، يتم تطبيق غطاء معدني مباشرةأو غلاف ألومنيوم مجرف مصفحالمعدن عازل تماما للماء، لذلك القدرة العازلة على الماء شعاعية من هذا النوع من الكابل هو "مطلق".

مستويات التوتر المختلفة لديها متطلبات مقاومة المياه مختلفة جدا. حلول مقاومة المياه للكابلات منخفضة الجهد (مثل600 فولت أو 1 كيلو فولت) تختلف تماما عن الكابلات عالية الجهد.

الكابلات منخفضة الجهد ومتوسطة الجهد: عادة ما يكون الغطاء الخارجي من HDPE المدفوع بالإضافة إلى شريط منع المياه كافياً. غطاء HDPE له كثافة تزيد عن 0.94 g / cm3 ،مع بنية جزيئية محكمة التركيب ومعامل تسرب بخار الماء منخفض جداًالعديد من كابلات المضخة الغارقة وكابلات الآبار العميقة تستخدم هذا الهيكل، المصمم خصيصًا للغوص لفترة طويلة في الماء.

كابلات عالية الجهد والعالية الجهد الفائق: الغطاء المعدني أمر إلزامي. تغطيات الألومنيوم والرصاص توفر الختم الكامل.العديد من كابلات الغواصات في الخارج تستخدم عزل XLPE مع بنية غلاف معدنيوالتي تظهر عادة في مشاريع مثل مزرعة الرياح في بحر الشمال.

بيانات الاختبار الحقيقية تخبرك: كم يمكن للكابل XLPE المقاوم للماء أن يدوم بعد الغمر؟

النظرية شيء واحد، ولكن البيانات الفعلية أكثر إقناعا.

اختبار هندسي تحت الماء:كابلات مع عزل XLPE تعمل باستمرار لمدة 5 سنوات في 3 أمتار من الماء دون تدهور كبير في أداء العزل أو زيادة الخسارة الكهربائية بسبب الرطوبة.

حادث تسرب مياه نفق مترو الأنفاق: حافظ كابل ذو هيكل راديالي يحجب المياه على أكثر من 90٪ من مقاومة العزل الأولية بعد أن غرقت عن طريق الخطأ لمدة 24 ساعة.

اختبار الشيخوخة المتسارع: أظهرت أبحاث SINTEF أن كابلات XLPE لا تنمو أساسًا أشجار المياه عندما تكون الرطوبة النسبية أقل من 70٪.قد يستغرق الأمر أكثر من 50 عاماً حتى تصل الرطوبة النسبية في طبقة العزل إلى 70%.

من ناحية أخرى: في موقف سيارات سكني تحت الأرض، بعد 36 ساعة من الفيضانات، انخفضت مقاومة العزل للكابل الثلاثي المرحلي من 2000 ميغاوومتر إلى 2.3 ميغاوومتر. ما الفرق؟على الأرجح، إنه بسبب عدم كفاية العزل المائي.

"شجرة المياه" هي أكبر عدو للكابلات XLPE عند الغرق. عند مناقشة قضية كابلات XLPE التي تغرق ، لا مفر من "شيخوخة الأشجار المائية".هذه ظاهرة تدهور مجهرية في عزل XLPE الناجمة عن الآثار المشتركة للرطوبة والحقل الكهربائي.

إن عملية تشكيل الأشجار المائية هي على النحو التالي: الرطوبة تتسرب إلى الطبقة العازلة من خلال العيوب في الغطاء. تحت تأثير المجال الكهربائي،جزيئات الماء تتجمع مع الشوائب في مواد العزل لتشكيل بيئة صغيرة حمضيةثم، يحرك المجال الكهربائي هجرة الأيونات، مما يسبب سلاسل جزيئية للكسر وتشكيل مسام صغيرة، والتي تتوسع ببطء في قنوات شجرة الماء التشعبي.

بمجرد تشكيل شجرة المياه، تنخفض قوة العزل بشكل ملحوظ، والقوة المضادة للكهرباء لقناة شجرة المياه هي فقط واحد العاشر إلى واحد الخامس من ذلك من XLPE العادي.إذا استمرت شجرة الماء في النمو، يمكن أن تتحول إلى شجرة كهربائية تحت التوتر الزائد، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى انهيار العزل.

تأثير الأشجار المائية على عمر الكابلات حقيقي جداً:الكابلات XLPE المصممة لعمر 30 إلى 40 عامًا عندما لا تكون غارقة في الماء يمكن أن تقلل عمرها إلى 5 إلى 10 سنوات إذا كانت غارقة لفترات طويلةإذا كان الماء يحتوي على الملح أو المواد الحمضية، فيمكن أن تكون مدة الحياة أقل من 3 سنوات.

لذلك، العزل ضد الماء ومقاومة الرطوبة لا يتعلق فقط بمنع الدوائر القصيرة، ولكن أيضا حول ضمان عمر الكابل.

في أي سيناريوهات يمكن غمر كابلات XLPE بأمان في الماء؟

كابلات المضخة الغارقة وكابلات البئر العميقة: تم تصميم هذه الكابلات للغوص في الماء لفترة طويلة. عزل XLPE جنبا إلى جنب مع غلاف HDPE أو زجاج الشريط الصلب مناسب تمامًا.هناك حتى فئة مخصصة من "كابل XLPE الغائم" في السوق الدولية، تستخدم في أنظمة الصرف الصحي ومضخات مياه الصرف الصحي ومضخات الآبار العميقة.

كابلات تحت الماء: تمثل كابلات تحت الماء قمة تطبيقات XLPE الوقائية من الماء. تم استخدام كابلات تحت الماء معزولة 500kV XLPE بنجاح على عمق 200 متر في الخارج.كابلات الغواصات لديها غطاء معدني متخصص وتصميمات مقاومة للتآكل، والتي لا يمكن استبدالها مباشرة بكابلات XLPE العادية.

الدفن تحت الأرض وتراكم المياه في خنادق الكابلات: هذا يعتمد على المنتج المحدد. كابلات الطاقة XLPE العادية مناسبة بشكل عام للغرق في الماء لفترة قصيرة.لكن الغوص في الماء لفترة طويلة يتطلب كابلات مقاومة للماءعند الاختيار، ابحث عن تصنيفات مقاومة للماء IPX7 أو أعلى وفقًا لـ IEC 60529، أو المنتجات المسماة "حجب المياه" أو "غوص".

نصائح عملية لوضع الكابلات

حتى لو كنت تستخدم كابلات مقاومة للماء، لا يزال هناك بعض التفاصيل التي يجب الانتباه إليها أثناء البناء في الموقع: المفاصل هي نقطة الضعفانها عديمة الفائدة إذا المفاصل ليست مغلقة بشكل صحيحالغلاف الخارجي المقاوم للماء المجهز المملوء بالمواد الختامية ضروري لتحقيق حماية IP68.

تجنب الغرق لفترة طويلة من الكابلات يجب أن يكون خنادق الكابلات ثقوب تصريف ، ويجب أن تكون علب الكابلات مغطاة بالمطر ؛ هذه هي المتطلبات الأساسية.

شراء كابلات وفقا للمعايير الدولية ‬IEC 60502-2 (كابلات معزولة مطحونة ذات فولتات مقياسية من 1kV إلى 30kV) ، IEEE 404 (معايير مفاصل الكابلات) ،و AEIC CS8 (كابلات XLPE متوسطة و عالية الجهد) جميعها لديها متطلبات محددة لمقاومة الرطوبةيجب أن يجتاز كابل مقاوم للماء المؤهل اختبارات ضغط الغمر واختبارات نفوذ المياه.

ملخص
هل يمكن غمر كابلات البولي إيثيلين المتقاطعة في الماء؟ نعم، ولكن هذا يعتمد على النوع.

كابلات كهرباء XLPE العادية: الغمر القصير الأجل والمرّة في الماء مقبول، ولكن الغمر الطويل الأجل غير موصى به.

كابلات XLPE المقاومة للماء: تحتوي هذه الكابلات على هيكل منع المياه، أو غلاف HDPE، أو غلاف معدني، تم تصميمها خصيصًا لتحمل بيئات الغمر بالماء. استخدمها بثقة.

نقطتان رئيسيتان يجب مراعاتهما: أولاً، مدى الهيكل الوقائي للماء في الكابل؛ وثانياً، جودة الختم المشترك.

وأخيراً، كلمة تحذير: الوقاية أكثر أهمية بكثير من التصحيح عندما يدخل الماء في الكابلات.الجفاف فقط يزيل المياه الحرة، لكن الضرر المجهري الذي تتركه الأشجار المائية لا يمكن إصلاحه. لذلك ، عند اختيار الكابلات ، لا تنظر فقط إلى السعر ؛ النظر في تصنيف مقاومة للماء وتكوين الهيكل كذلك.