Comment le câble optique ADSS dépasse-t-il les limites environnementales?

Le système de communication des lignes de transmission à haute tension doit faire face à trois principales menaces environnementales:

Humidité élevée: l'humidité de l'air dans les zones montagneuses et côtières est> 80% toute l'année, et la pénétration des molécules d'eau provoque une perte de microbation en fibre optique;

Rayons ultraviolets forts: le rayonnement annuel dans les zones de plateau et de désert est> 5000 mJ / m², ce qui accélère le vieillissement des matériaux polymères;

Différence de température extrême: lorsque la différence de température entre le jour et la nuit dépasse 50 ℃, l'expansion thermique et la contraction provoquent la fissuration de la gaine.

Les câbles optiques métalliques traditionnels sont sujets à la concentration de stress sous des différences de température extrêmes en raison de la différence de coefficients de dilatation thermique entre les conducteurs métalliques et les matériaux de gaine, tandis que les câbles optiques ADSS évitent fondamentalement ce problème par la technologie composite non métallique.

Principe de conception coopérative de la couche de barrière d'eau et de la gaine extérieure

1. Couche de barrière d'eau: une barrière protectrice au niveau moléculaire microscopique

Sélection du matériau: La couche de barrière d'eau utilise un substrat de polyéthylène à haute densité (HDPE) ou de polypropylène (PP), avec une résine super absorbante (SAP) ou un fil de blocage d'eau ajouté. Les particules SAP gonflent à 300 fois leur volume d'origine lorsqu'ils sont exposés à l'eau, formant une barrière de type gel pour bloquer la pénétration longitudinale de l'eau.
Conception structurelle: L'épaisseur de la couche de blocage de l'eau est ≥ 0,5 mm, et une couche tampon "en nid d'abeille" est réglée entre le faisceau de fibres pour s'assurer que l'eau est rapidement absorbée lorsqu'elle diffuse radialement et évite le contact avec le revêtement des fibres.
Mécanisme de synergie: La structure dense de la gaine externe et les caractéristiques d'extension de la couche de blocage de l'eau forment un effet "double verrouillage d'eau". Par exemple, lorsque la gaine externe a des microfissures en raison de dommages mécaniques, la couche de blocage de l'eau peut remplacer temporairement sa fonction étanche pour acheter du temps pour les réparations d'urgence.

2. Gaine externe: gardien des propriétés mécaniques macroscopiques
Innovation matérielle:
Polyéthylène de suivi électrique (AT / PE): Les nanoparticules d'alumine (al₂o₃) sont introduites par la technologie de mélange pour améliorer les performances de suivi anti-électrique. Sa résistivité de surface est supérieure à 10¹⁴ω · cm, ce qui supprime efficacement la décharge de la corona.
Élastomère de polyoléfine (POE): Le processus de vulcanisation dynamique est utilisé pour former une structure de réseau interpénétrante entre le polyéthylène et le caoutchouc éthylène-propylène (EPR), avec une allongement à la rupture de plus de 400%, et la flexibilité est maintenue à une faible température de -40 ° C.
Optimisation structurelle: la gaine externe adopte le processus de "co-gesoleur à double couche", la couche intérieure étant une couche résistante aux intempéries et la couche externe étant une couche résistante à l'usure. Un revêtement de dioxyde de nano-silicon (SiO₂) de 0,2 μm est ajouté à la surface de la couche résistante à l'usure pour réduire le coefficient de frottement à 0,15 et réduire l'usure avec le pinceau métallique.
Adaptabilité environnementale: La gaine externe doit passer le "test de vieillissement artificiel du climat" dans la norme IEC 60794-1-2, y compris 1000 heures de rayonnement de lampe au xénon (simulant 10 ans de vieillissement naturel), 12 cycles de cycles chauds et froids (-40 ℃ → 70 ℃) et d'autres tests.

Intégration profonde de la science des matériaux et de la mécanique structurelle
1. Ingénierie du segment moléculaire: une chaîne de protection du micro à macro
Mécanisme anti-ultraviolet: Le stabilisateur de lumière du benzotriazole (comme la tinuvin 770) ajouté au matériau de la gaine externe peut absorber les rayons ultraviolets de 300 à 400 nm et les convertir en énergie thermique inoffensive. L'anneau de benzène et le cycle triazole dans sa structure moléculaire forment un "piège électronique" pour capturer les radicaux libres et retarder la dégradation du polymère.
Humidité et résistance à la chaleur: Les segments moléculaires en polypropylène (PP) dans la couche de blocage de l'eau améliorent la stabilité par le double mécanisme de "Crystallisation de réticulation". La structure de réticulation augmente la température de transition du verre (TG) du matériau, et la zone de cristallisation forme une barrière physique pour empêcher la pénétration des molécules d'eau.

2. Optimisation de la distribution des contraintes: avantages mécaniques des structures composites non métalliques
Résistance au cisaillement intercouche: L'interface entre la couche de blocage de l'eau et la gaine externe adopte une "conception de transition de gradient", et l'adhésion de l'interface est améliorée en ajoutant un compatibilisateur (comme le polyéthylène greffé de l'anhydride maléique) pour garantir que la résistance au cisaillement intercouche est supérieure à 2,5 MPa.
Correspondance de l'expansion thermique: Le coefficient de dilatation thermique de l'armature du fil ARAMID (2,5 × 10⁻⁵ / ℃) est proche de celui de la gaine externe (1,8 × 10⁻⁴ / ℃), en évitant le décollage entre la couche, causée par la différence de température.
Prédiction de la vie de la fatigue: basée sur la théorie des mécanismes de fracture, la vie de fatigue de Câbles optiques ADSS peut être estimé par la formule parisienne (da / dn = c (ΔK) ⁿ). Le taux de croissance des fissures (DA / DN) des structures composites non métalliques est un ordre de grandeur inférieur à celui des câbles optiques métalliques.

Normes techniques et contrôle de la qualité
1. Système standard international
IEC 60794-1-2: Définit la classification de l'adaptabilité environnementale des câbles optiques. Les câbles optiques ADSS doivent passer "" Classe A "" (-40 ℃ à 70 ℃) et "" Classe B "" (-55 ℃ à 85 ℃).

IEEE 1222: Spécifie les spécifications d'installation des câbles optiques dans les environnements de puissance, nécessitant le potentiel de point de suspension des câbles optiques ADSS à moins de 25 kV (gaine de classe B).

NEMA TC-7: Norme américaine, mettant l'accent sur la résistance UV des câbles optiques, nécessitant la transmittance à une longueur d'onde de 340 nm à moins de 5%.

2. Processus de contrôle de la qualité
Test de matières premières: analyse de spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) de matériaux tels que AT / PE et POE pour s'assurer qu'il n'y a pas d'impuretés; Test de taux d'absorption d'eau de SAP, nécessitant un taux d'absorption d'eau> 90% en 10 minutes.

Surveillance du processus: utilisez une jauge d'épaisseur en ligne pour surveiller l'épaisseur de la gaine externe en temps réel, avec un écart de ≤ ± 0,05 mm; Utilisez une machine de test de traction pour vérifier la résistance à la liaison intercouche.
Inspection du produit fini: Chaque lot de câbles optiques doit passer le «test d'immersion dans l'eau» (24 heures), le «test de cycle chaud et froid» (12 cycles) et le «test de vieillissement accéléré ultraviolet» (1000 heures) .