الماء والكابلات لا يجتمعان - سحر تقنية منع تسرب الماء

الماء ضروري للحياة، لكنه عدوٌّ خفيٌّ للكابلات الكهربائية. قطرة رطوبة واحدة داخل كابل طاقة أو اتصالات كفيلة بإحداث سلسلة من الأعطال: التآكل، وتدهور العزل، وحتى حدوث دوائر قصر عنيفة. ومع ذلك، غالبًا ما تُدفن الكابلات تحت الأرض، أو تُغمر في قنوات، أو تُركّب في بيئات رطبة. فكيف تصمد؟ يكمن السر في تقنية منع تسرب الماء - وهي مجموعة من المواد والتصاميم الذكية التي تمنع دخول الماء، وإذا ما تسرب، فإنها تمنع انتشاره. تكشف هذه المقالة سرّ فعالية هذه التقنية في الكابلات.

1. لماذا يُعدّ الماء مدمراً جداً للكابلات؟

تتسبب المياه في تلف الكابلات بثلاث طرق رئيسية:

• الانهيار الكهربائي – يقلل الماء من قوة العزل الكهربائي. في كابلات الجهد العالي، يمكن أن تتسبب الرطوبة في ظهور ما يُعرف بـ"أشجار الماء" (قنوات مجهرية تنمو بمرور الوقت وتؤدي إلى العطل).

• التآكل – يهاجم الماء الموصلات المعدنية والدروع والحواجز، مما يزيد من المقاومة ويخلق نقاطًا ساخنة.

• أضرار التجمد - عندما يتجمد الماء داخل الكابل، فإنه يتمدد، مما يؤدي إلى تشقق العزل والأغلفة.

حتى ثقب صغير جدًا في الغلاف الخارجي قد يسمح بتسرب الماء على طول الكابل لمئات الأمتار، مما يؤدي إلى تلف جزء كبير منه. ولهذا السبب، صُممت أنظمة منع تسرب الماء لتوفير حماية طولية (محورية) تمنع الماء من الانتشار على طول الكابل.

2. خطان للدفاع: شعاعي مقابل طولي

تعمل حماية الكابلات من الماء على جبهتين:

تعتمد تقنية الحجب الشعاعي على جعل السترة متينة. أما تقنية الحجب الطولي فهي "السحر" - إذ تستخدم مواد تتفاعل عند ملامستها للماء.

3. المكون السحري: البوليمر فائق الامتصاص (SAP)

يُعد البوليمر فائق الامتصاص (SAP) جوهر تقنية منع تسرب المياه الحديثة. إذ تستطيع جزيئات البوليمر فائق الامتصاص امتصاص مئات أضعاف وزنها من الماء، فتنتفخ لتشكل هلامًا يمنع المزيد من التدفق.

عادةً ما يتم تضمين نظام SAP في:

• أشرطة مانعة لتسرب الماء - ملفوفة حول الموصلات أو تحت الغلاف.

• خيوط مانعة لتسرب الماء - مضفرة أو ملفوفة بجانب قلب الكابل.

• مسحوق مانع لتسرب الماء – يُرش على المكونات.

تكون هذه المواد غير ضارة عندما تكون جافة. أما عندما تكون رطبة، فإنها تتمدد بسرعة، فتملأ الفراغات وتخلق حاجزًا مانعًا لتسرب الماء.

4. أنواع تقنيات منع تسرب المياه

أ. شريط قابل للتمدد بالماء
شريط من نسيج غير منسوج أو ورق مطلي بمادة البوليمر فائقة الامتصاص (SAP). يُلف بشكل حلزوني حول قلب الكابل. في حال دخول الماء، يتمدد الشريط ويمنع الحركة. يُستخدم في معظم كابلات الجهد المتوسط ​​وكابلات الألياف الضوئية.

ب. خيوط مقاومة للماء
خيوط مصنوعة من ألياف البوليمر فائق الامتصاص أو تحتوي عليها. تُنسج أو تُضفر في بنية الكابل. غالباً ما تُستخدم مع الشريط اللاصق لضمان التكرار.

ج. مسحوق مانع لتسرب الماء
مسحوق البوليمر فائق الامتصاص الناعم يُنفخ على الموصلات أو العازل. فعال ولكنه قد يُسبب فوضى أثناء التصنيع؛ ويُستخدم في بعض الكابلات منخفضة التكلفة.

د. الكابلات المملوءة بالهلام (المغمورة)
تُملأ الفراغات بين الموصلات أو حول اللب بمادة هلامية شبه صلبة. لا تجف هذه المادة أبدًا، وتمنع مرور الماء. وهي شائعة الاستخدام في كابلات الهاتف والكابلات المحورية المدفونة تحت الأرض. أما عيوبها فهي: صعوبة التعامل معها وثقل وزنها.

هـ. منع تسرب الماء الجاف
الخيار الأمثل للألياف الضوئية وكابلات الطاقة في العصر الحديث. يستخدم أشرطة وخيوط قابلة للتمدد بدلاً من الجل. أنظف وأخف وزناً وأسهل في التوصيل.

5. كيف يعمل نظام منع تسرب المياه أثناء حدوث خرق؟

تخيل كابلًا مدفونًا اصطدمت به مجرفة. انقطع غلافه الخارجي، فتسربت المياه إلى الداخل. بدون مانع تسرب، ستنتشر المياه على طول الكابل بين الغلاف الخارجي واللب الداخلي، وقد تمتد لمسافات تصل إلى كيلومترات. أما مع مانع التسرب:

• يتلامس الماء مع مادة البوليمر فائقة الامتصاص الموجودة في الشريط أو الخيوط.

• تمتص مادة SAP الماء وتنتفخ في غضون ثوانٍ إلى دقائق.

• يملأ الجل المتورم الفراغ، مما يمنع انتقال الماء بشكل أكبر.

• لا يتأثر سوى جزء قصير (غالباً بضعة أمتار)، وليس الكابل بأكمله.

إن خاصية "الشفاء الذاتي" هذه هي السحر الذي ينقذ أميالاً من الكابلات من خدش واحد.

6. انسداد الكابلات الليفية الضوئية بالماء

تُعد الألياف الضوئية أكثر عرضةً لتأثيرات الماء. يُسبب الماء ما يلي:

• الانحناء الدقيق – يزيد من فقدان الإشارة.

• التعتيم الناتج عن الهيدروجين - يتفاعل الهيدروجين الموجود في الماء مع الزجاج، مما يزيد من التوهين.

تستخدم كابلات الألياف الضوئية تقنية منع تسرب الماء الجاف (أشرطة وخيوط قابلة للتمدد) على نطاق واسع. وتستخدم بعض كابلات الألياف الضوئية البحرية لبًا مملوءًا بالهلام لتوفير حماية مطلقة.

7. اختبار أداء منع تسرب الماء

تختبر الشركات المصنعة الكابلات للتأكد من فعالية خاصية منع تسرب الماء. الاختبارات الشائعة:

تحدد معايير مثل IEC 60794 (الألياف) و ICEA S‑94‑649 (الطاقة) متطلبات منع تسرب الماء.

8. قيود تقنية منع تسرب الماء

إن منع تسرب الماء ليس مثالياً:

• لا يمنع التآكل الناتج عن الرطوبة الموجودة بالفعل.

• لا يمكن إصلاح تمزق كبير - فالشق الكبير يسمح بدخول كمية كبيرة من الماء بسرعة كبيرة.

• يمكن أن تتحلل مادة البوليمر فائق الامتصاص (SAP) على مدى عقود في البيئات ذات درجات الحرارة العالية أو البيئات الحمضية.

• لا تحتوي جميع الكابلات على هذه الميزة - تحقق من المواصفات قبل دفن الكابل.

بالنسبة للبيئات البحرية أو القاسية، قد تجمع الكابلات بين منع تسرب الماء وغلاف من رقائق البولي إيثيلين المعدنية (LAP) - وهو حاجز غير منفذ للماء.

9. الأهمية في الواقع العملي: توفير الملايين

لنفترض وجود كابل تغذية تحت الأرض بطول 10 كيلومترات. يحدث خدش في غلاف الكابل بواسطة حفارة في نقطة ما. بدون استخدام مواد مانعة لتسرب الماء، سيتسرب الماء عبر الكابل، مما يستدعي استبداله بالكامل بتكلفة باهظة. أما مع استخدام هذه المواد، فيصبح التلف محصورًا في مكانه، ويمكن إصلاح الكابل بسهولة عن طريق وصلة بسيطة. لهذا السبب، تصر شركات المرافق العامة ومالكو الشبكات على استخدام هذه المواد لجميع الكابلات المدفونة.

الماء والكابلات لا يجتمعان أبدًا. ولكن بفضل تقنية منع تسرب الماء - بدءًا من الأشرطة فائقة الامتصاص البسيطة وصولًا إلى المواد الهلامية الذكية - يمكن للكابلات أن تصمد في الأراضي الرطبة، والقنوات المغمورة بالمياه، والمناطق الممطرة. يكمن السر في كيمياء بسيطة: مادة تنتظر حتى تجف، ثم تتمدد لتشكل حاجزًا فوريًا عند هطول الماء. في المرة القادمة التي تستمتع فيها باتصال إنترنت موثوق أو طاقة كهربائية متواصلة بعد عاصفة، تذكر المواد الخفية المانعة لتسرب الماء التي تعمل تحت قدميك - حراس الإنقاذ الصامتون الذين يحافظون على الكابلات آمنة وجافة.

تشمل مجموعة منتجات مجموعة رويانغ التنافسية ما يلي:

• كابل طاقة معزول بمادة XLPE للجهد المنخفض والعالي

• كابل طاقة معزول بمادة PVC

• كابل مقاوم للهب منخفض الدخان والهالوجين

• كابل مقاوم للحريق

• كابل من سبائك الألومنيوم

• كابل كابل مرن

• كابل علوي

• كابل التحكم

• كابل مطاطي سيليكوني