Выбор оболочки кабеля для влажной и подводной среды
Для работы во влажной и подводной среде при выборе оболочки кабеля приоритет должен отдаваться долговременной гидролитической стойкости, эффективной влагозащите и механической целостности. Полиэтилен (ПЭ), а именно полиэтилен высокой плотности (ПВП / ПНД) и линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПНП / ЛПВП), является отраслевым стандартом для бесканальной прокладки в грунте и подводной эксплуатации благодаря исключительной водонепроницаемости (водопоглощение < 0,1% по ASTM D570). В то время как поливинилхлорид (ПВХ) подходит для регулируемой воздушной среды с высокой влажностью, при длительном погружении в воду в нем происходят миграция пластификатора и осмотическое вздутие. При тяжелых условиях подводной прокладки системы оболочек должны включать металлический влагозащитный барьер (например, гофрированную медную, свинцовую или ламинированную алюминиевую ленту) в соответствии со стандартами IEC 60502-2 и IEC 60840 для предотвращения образования водноего триинга (водных древовидных каналов) в основной изоляции из сшитого полиэтилена (СПЭ / XLPE).
Матрица технических параметров: Характеристики материалов оболочки
В приведенной ниже таблице сравниваются механические, термические и влагозащитные свойства основных компаундов, используемых в кабелях для условий высокой влажности и подводной прокладки.
| Технический параметр | Полиэтилен высокой плотности (ПВП / ПНД) | Сшитый полиэтилен (СПЭ / XLPE) | Поливинилхлорид (ПВХ — ST2) | Полиуретан (ТПУ / TPU) | Свинцовый сплав (Сплав E / Ye3) |
| Основная функция | Механическая наружная оболочка | Изоляция / внутренняя оболочка | Оболочка общего назначения | Высокопрочная наружная оболочка для подводной прокладки | Абсолютно герметичный влагозащитный барьер |
| Водопоглощение (ASTM D570) | < 0,01% | < 0,03% | 0,5% – 2,0% | 0,3% – 1,2% | 0,00% (Водонепроницаем) |
| Длительная рабочая температура | от -40°C до +90°C | от -40°C до +90°C | от -15°C до +70°C | от -15°C до +70°C | Неприменимо (металлический) |
| Предел прочности при растяжении (мин.) | 20 МПа | 12,5 МПа | 12,5 МПа | 30 МПа | Неприменимо |
| Склонность к образованию водных триингов | Низкая | Умеренная (без треккингостойкой добавки TR) | Высокая | Низкая | Нулевая |
| Стойкость к растрескиванию под напряжением (ESCR) | > 500 часов | Неприменимо | Неприменимо | Отличная | Неприменимо |
| Соответствие основным стандартам | IEC 60502-1, IEC 60708 | IEC 60502-2 | IEC 60502-1, BS 7655 | DIN VDE 0282-10 | IEC 60055, BS EN 12548 |
Варианты механической брони для подводной прокладки
При подводной прокладке кабелей один лишь материал оболочки не способен компенсировать растягивающие напряжения, возникающие во время монтажа или якорения. Выбранный полимер должен дополняться слоями механической брони:
- Броня из оцинкованной стальной проволоки (SWA): Соответствует стандартам BS 5467 и IEC 60502-2. Стальные проволоки с толстым слоем цинкового покрытия обеспечивают высокую прочность на растяжение, необходимую для глубоководных вертикальных спусков или зон с сильными приливно-отливными течениями.
- Медный проволочный экран / экранирование: Используется в сочетании с наружной оболочкой из ПВП (HDPE) для заземления кабелей среднего напряжения. Он обеспечивает конструктивную сбалансированность без создания избыточной жесткой массы.
Компромиссы между огнестойкостью и влагостойкостью
Проектировщики должны четко разграничивать эксплуатацию во влажных условиях внутри помещений (тоннели, шахты) и прямое погружение в воду:
- Безгалогенные компаунды с низким дымо- и газовыделением (LSZH / MDPE): Компаунды LSZH оптимизируют безопасность в замкнутых пространствах благодаря низкой токсичности продуктов горения. Однако из-за высокого содержания гидрофильных наполнителей (например, тригидрата алюминия) стандартные материалы LSZH обладают высоким водопоглощением и не должны использоваться для длительного (постоянного) погружения в воду.
- Послойная соэкструзия: Для переходных зон (например, J-образных труб морских ветроустановок) следует выбирать двухслойную конструкцию с внутренней герметичной свинцовой оболочкой или влагозащитным барьером из ПВП (HDPE) в сочетании с наружным огнестойким слоем LSZH, соответствующим требованиям стандарта IEC 60332-3 для надводного/надземного участка.