Como o cabo óptico do ADSS quebra os limites ambientais?

O sistema de comunicação de linhas de transmissão de alta tensão precisa enfrentar três grandes ameaças ambientais:

Alta umidade: a umidade do ar nas áreas montanhosas e costeiras é> 80% durante todo o ano, e a penetração da molécula de água causa perda de microbessa de fibra óptica;

Forte raios ultravioleta: a radiação anual nas áreas de platô e deserto é> 5000 mJ/m², que acelera o envelhecimento de materiais poliméricos;

Diferença extrema da temperatura: Quando a diferença de temperatura entre o dia e a noite excede 50 ℃, a expansão térmica e a contração causam rachaduras na bainha.

Os cabos ópticos metálicos tradicionais são propensos à concentração de tensão sob diferenças extremas de temperatura devido à diferença nos coeficientes de expansão térmica entre condutores metálicos e materiais de bainha, enquanto os cabos ópticos do ADSS evitam fundamentalmente esse problema através da tecnologia compósita não metálica.

Princípio do projeto cooperativo da camada de barreira de água e bainha externa

1. Camada de barreira de água: uma barreira protetora no nível molecular microscópico

Seleção de material: A camada de barreira da água usa um substrato de polietileno de alta densidade (HDPE) ou polipropileno (PP), com resina super absorvente (SAP) ou fio de bloqueio de água adicionado. As partículas da SAP incham a 300 vezes o volume original quando expostas à água, formando uma barreira semelhante a gel para bloquear a penetração longitudinal da água.
Projeto estrutural: A espessura da camada de bloqueio de água é ≥0,5 mm, e uma camada de tampão "favo de mel" é definida entre o pacote de fibra para garantir que a água seja rapidamente absorvida quando se difunde radialmente e evita o contato com o revestimento de fibra.
Mecanismo de sinergia: a estrutura densa da bainha externa e as características de expansão da camada de bloqueio de água formam um efeito de "bloqueio de água dupla". Por exemplo, quando a bainha externa possui microcracks devido a danos mecânicos, a camada de bloqueio de água pode substituir temporariamente sua função à prova d'água para ganhar tempo para reparos de emergência.

2. Bainha externa: Guardião das Propriedades Mecânicas Macroscópicas
Inovação material:
Polietileno de rastreamento elétrico (AT/PE): as nanopartículas de alumina (Al₂o₃) são introduzidas através da tecnologia de mistura para melhorar o desempenho de rastreamento anti-elétrico. Sua resistividade da superfície é maior que 10 ⁴Ω · cm, que efetivamente suprime a descarga de coroa.
Elastômero de poliolefina (POE): O processo dinâmico de vulcanização é usado para formar uma estrutura de rede interpenetrante entre a borracha de polietileno e etileno -propileno (EPR), com um alongamento em interrupção maior que 400%, e a flexibilidade é mantida a uma temperatura baixa de 40 ° C.
Otimização estrutural: A bainha externa adota o processo de "co-extrusão de camada dupla", com a camada interna sendo uma camada resistente ao clima e a camada externa sendo uma camada resistente ao desgaste. Um revestimento de dióxido de nano-silício de 0,2μm (SiO₂) é adicionado à superfície da camada resistente ao desgaste para reduzir o coeficiente de atrito para 0,15 e reduzir o desgaste com o grampo de arame.
Adaptabilidade ambiental: A bainha externa deve passar no "teste de envelhecimento climático artificial" no padrão IEC 60794-1-2, incluindo 1000 horas de radiação da lâmpada de xenônio (simulando 10 anos de envelhecimento natural), 12 ciclos de ciclos quentes e frios (-40 ℃ → 70 ℃) e outros testes.

Profunda integração da ciência material e mecânica estrutural
1. Engenharia de segmento molecular: uma cadeia de proteção de micro para macro
Mecanismo anti-ultravioleta: o estabilizador de luz de benzotriazol (como o tinuuvin 770) adicionado ao material da bainha externa pode absorver os raios ultravioleta de 300-400nm e convertê-los em energia térmica inofensiva. O anel benzeno e o anel de triazol em sua estrutura molecular formam uma "armadilha de elétrons" para capturar radicais livres e atrasar a degradação do polímero.
Resistência à umidade e calor: Os segmentos moleculares de polipropileno (PP) na camada de bloqueio de água aumentam a estabilidade através do mecanismo duplo de "cristalização cruzada". A estrutura de reticulação aumenta a temperatura de transição vítrea (TG) do material, e a área de cristalização forma uma barreira física para impedir que as moléculas de água penetrem.

2. Otimização de distribuição de tensão: vantagens mecânicas de estruturas compostas não metálicas
Resistência ao cisalhamento entre camadas: a interface entre a camada de bloqueio de água e a bainha externa adota um "design de transição de gradiente", e a adesão da interface é aprimorada adicionando um compatibilizador (como o polietileno enxerto de anidrido maleico) para garantir que a força de cisalhamento do cisalhar malic seja maior que 2,5 MPA.
Correspondência de expansão térmica: o coeficiente de expansão térmica do reforço do fio da aramida (2,5 × 10⁻⁵/℃) está próximo do da bainha externa (1,8 × 10⁻⁴/℃), evitando o descascamento dos intertravamentos causado pela diferença de temperatura.
Fadiga Life Prediction: Baseado na teoria da mecânica de fraturas, a vida de fadiga de Cabos ópticos ADSS pode ser estimado pela fórmula de Paris (da/dn = c (ΔK) ⁿ). A taxa de crescimento da trinca (DA/DN) de estruturas compostas não metálicas é uma ordem de magnitude menor que a dos cabos ópticos metálicos.

Padrões técnicos e controle de qualidade
1. Sistema Padrão Internacional
IEC 60794-1-2: define a classificação de adaptabilidade ambiental de cabos ópticos. Os cabos ópticos do ADSS devem passar "" Classe A "" (-40 ℃ a 70 ℃) e "" Classe B "" (-55 ℃ a 85 ℃) testes.

IEEE 1222: Especifica as especificações de instalação dos cabos ópticos em ambientes de energia, exigindo que o potencial do ponto de suspensão dos cabos ópticos do ADSS seja inferior a 25 kV (bainha da classe B).

NEMA TC-7: American Standard, enfatizando a resistência UV dos cabos ópticos, exigindo a transmitância a um comprimento de onda de 340 nm para ser inferior a 5%.

2. Processo de controle de qualidade
Teste de matéria -prima: Análise de espectroscopia infravermelha de transformação de Fourier (FTIR) de materiais como AT/PE e POE para garantir que não haja impurezas; Teste de taxa de absorção de água da SAP, exigindo taxa de absorção de água> 90% em 10 minutos.

Monitoramento do processo: use um medidor de espessura on -line para monitorar a espessura da bainha externa em tempo real, com um desvio de ≤ ± 0,05 mm; Use uma máquina de teste de tração para verificar a força de ligação entre camadas.
Inspeção acabada do produto: cada lote de cabos ópticos deve passar no "teste de imersão em água" (24 horas), "teste de ciclo quente e frio" (12 ciclos) e "Teste de envelhecimento acelerado por ultravioleta" (1000 horas) .