通馋电．潦 】｜： ２０１４年１月２５日第３１卷第１期 Ｔｅｌｅｅｏｍ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊａｎ．２５，２０１４，Ｖｏ１．３１ Ｎｏ．１ 文章编号：１００９—３６６４（２０１４）０１一Ｏ０６７—０３ 壤请菠 ｌ｜ ＿长途通信电缆的防水性能结构设计 王政 （烟台市电缆厂，山东烟台２６４００２） 摘要：文章就长途通信电缆的防水结构设计进行了研究：简要介绍了长途通信电缆的防水性能需求，分析了防水电 缆的实现原理与结构设计，在此基础上重点对ＸＬＰＥ电缆的径向防水和纵向防水两种防水设计与结构实现进行了详细探 讨。 关键词：通信电缆；ＸＩ ＰＥ电缆；径向防水；纵向防水 中图分类号：ＴＭ２４８ 文献标识码：Ａ Ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｌｏｎｇ—Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃａｂｌｅｓ ＷＡＮＧ Ｚｈｅｎｇ （Ｙａｎｔａｉ Ｃａｂｌｅ Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｙａｎｔａｉ ２６４００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｌｏｎｇ—ｄｉｓｔａｎｃｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｃａｂｌｅｓ；ｉｔ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｌｏｎｇ－ｄｉｓｔａｎｃｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｃａｂｌｅｓ，ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉ— ｐｌｅ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｗａｔ（、ｒｐｒｏｏｆ ｃａｂｌｅ．Ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ，ｉｔ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ｔｈｅ ｒａｄｉａｌ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ａｎｄ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｗａｔｅｒ— ｐｒｏｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＸＬＰＥ ｃａｂｌｅ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｃａｂｌｅ；ＸＬＰＥ ｃａｂｌｅ；ｒａｄｉａｌ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ；ｖｅｒｔｉｃａｌ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ 电力相关产业的迅猛发展使得长途通信电缆的需 烷基苯作为浸渍纸中的浸渍剂。 求量出现了大幅增长，但是长途通信电缆铺设线路环 浸渍纸电缆的典型结构由内而外依次南以下几部 境复杂，无论是铺设在土壤或水中还是架设在空中，其 分组成：导线、绝缘物质构成的绝缘层及包裹在其内外 周罔环境中都存在着充足的水分，长时间使用后水分 的半导电状态的电磁屏蔽层、保护绝缘层的铅合金保 渗入电缆内部会大大增加电缆的通信损耗、降低电缆 护套及其外部的保护加强层、隔水绝缘的聚乙烯外部 的使用效率，甚至导致通信故障等问题的发生。为提 套管、防虫蛀保护层、聚丙烯塑料丝内衬以及保护电缆 升电缆的防水性能就必须在电缆的结构设计中添加必 机械结构和拉伸性能的最外部钢丝铠装等。其中，绝 要的防水处理措施。 缘层兼顾防水特性由浸渍材料构成。 １ 长途防水电缆种类及其基本结构 １．２ 自容式充油电缆 这类电缆在长途通信中的应用较为广泛，其通过 长途防水电缆按其实现原理不同大致可以分为浸 在电缆内充人隔水绝缘油来实现电缆的隔水防护。相 渍纸电缆、自容式充油电缆、交联聚乙烯电缆以及其他 较于浸渍纸电缆而言，其允许的工作场强更高，因而充 电缆等。 油电缆可以用于更高的通信电压和更大通信容量的长 １．１浸渍纸电缆 途通信。实际应用中，根据自容式充油电缆的通信电 这类电缆根据浸渍剂不同 可以分为粘性和不滴 芯数量可以将其分为单芯和三三芯两种。 流两类浸渍纸电缆。前者所使用的浸渍剂在电缆工作 自容式充油电缆的典型结构由内而外依次为导 温度范同的流动性较差，但是若电缆敷设落差较大仍 线、绝缘物质构成的绝缘层及包裹在其内外的半导电 会发生流动，因而不适用于落差高于３０ １ＴＩ的线路敷 状态的电磁屏蔽层、保护绝缘层的铅合金保护套及其 设。后者所使用的浸渍剂在电缆工作温度范围内呈塑 外部的保护加强层、隔水绝缘的聚乙烯外部套管、防虫 性同体态，故不受敷设落差的影响。为实现较好的防 蛀保护层、聚丙烯塑料丝内衬以及保护电缆机械结构 水效果，电缆外浸渍纸的厚度不应低于５（） ｍ，但是过 和拉伸性能的最外部钢丝铠装等。若充油电缆为单 厚同样会影响实际应用效果，根据实际应用来看，浸渍 芯电缆，则其可以使用中空线作为油道即可；若为三 纸的厚度尽量不超过１８０ ｐ．ｍ。实际生产中，通常选用 芯电缆，则三芯电缆中三个芯之间的间隙作为油道 即可。 收稿日期：２０１３ ０９—１８ １．３交联聚乙烯（ＸＬＰＥ）电缆 作者简介：王政（１９８０一），男，山东省烟台市人，本科，毕业于哈 随着现代技术的发展，ＸＩ ＰＥ电缆已经成为现代 尔滨理工大学，工程师，主要从事电力电缆／通信电缆研发工作。 通信电缆的研究热点，其应用也越来越广泛。相较于 通 电潦技术 ２０１４年１月２５日第３１卷第１期 Ｔｅｌｅｅｏｍ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊａｎ．２５，２（）１ ４，Ｖｏ１．３１ Ｎｏ．１ 上述两种电缆而言，它具有多种应用优势：（１）ＸＬＰＥ 电缆使用固体绝缘材料来替代浸渍剂或填充油，这样 就避免了铅护套的应用，从而使得电缆的重量大大降 低，且使得ＸＬＰＥ电缆的生产实现更为简单，运输更 为便捷，安装方式得到简化，这些特性允许使用ＸＬＰＥ 电缆进行更长长度的线路敷设；（２）ＸＬＰＥ电缆不再需 要检测、控制和调整充油油位的相关装置的支持；（３） ＸＩ ＰＥ电缆的机械性能和电气性能也因新材料的应用 而得到了提升。 １．４其他电缆 其他如聚乙烯电缆、乙丙橡皮电缆、充气电缆等也 都可以很好的实现长距离防水通信相关功能，但是其 应用相较于上述三种方式而言，均具有一定的局限性。 ２防水ＸＬＰＥ电缆的阻水材料 ＸＩ ＰＥ电缆的防水性能主要由阻水材料、阻水机 理以及阻水结构三方面内容决定。 其中阻水材料的选取经历了被动阻水材料应用和 主动阻水材料应用两个阶段。被动阻水材料以石油膏 为代表，向电力电缆中填充石油膏可以将水分阻隔在 电缆外部。但是这种材料的应用会增大电缆重量，降 低电缆电气性能，填充效果差，且很容易对电缆接头造 成污染。之后随着新材料和新技术的发展，以阻水带、 阻水粉、阻水绳以及阻水纱等为代表的强吸水性、高膨 胀率材料为代表的主动阻水材料被应用到电缆中进行 防水结构设计。这类材料在吸收水后会发生物理或化 学变化，迅速膨胀形成凝胶状物质来实现电缆的防水 处理。 ３ 阻水机理与阻水电缆结构设计 向电缆内渗水主要有两种方式，分别为径向式和 纵向式。因而，电缆的阻水设计结构方案需要在这两 种方式的基础上设计实现。 ３．１径向阻水结构 为实现电缆的径向阻水，可以将电缆的结构设计 为南聚乙烯材料构成外护套，由不锈钢、铝、铜等金属 材料构成金属套或由铝塑和铅塑等复合材料构成综合 保护层的结构体系。 其中外护套使用的聚乙烯材料无水溶性，且在一 定程度上可以阻水。但是实际的通信电缆应用证实： 长时间使用后，水分仍旧可以以离子的形式通过聚乙 烯隔水层渗透到电缆内层中，因而单独使用聚乙烯材 料虽然可以阻水，但是并不能完全实现径向阻水目标， 其内里仍需要填充其他物质。 为提升电缆的径向防水性能，在外护套内部可以 使用金属套或铝塑复合层。其中金属套适用于高压电 缆的设计实现，铝塑复合层适用于重压电缆的设计实 现。 完全密封的金属套内的分子排列紧密，水分无法 通过其进入到电缆内部，这就实现了电缆径向阻水的 目的。综合考虑应用效果和资金投入，皱纹铝护套为 目前应用较为广泛的金属套，其实现工艺有热挤压并 轧纹工艺和纵包氩弧焊并轧纹工艺两种。需要注意的 是，金属套和外护套之间需要进行挤包处理。 铝塑复合层在与外护套进行挤包处理时会产生高 温高压环境，这种环境下的复合层表面薄膜与外护套 表层之间会呈现出密闭的粘合性，纵包间的搭盖同样 会呈现出密闭的粘合性。这样即可实现对中压通信电 缆的径向阻水。 ３．２纵向阻水结构 为保证电缆纵向具有良好的阻水性能，进行电缆 结构设计时必须要将阻水材料填充到绞合线芯之间的 缝隙内。目前可用于实现纵向阻水的电缆设计结构需 要从两个层次进行。第一层次为在导线绞合与紧压过 程中向其中添加主动阻水材料使其成为阻水导体；第 二层次为在制作电缆缆芯时将主动阻水材料添加到成 缆制作中。 经过上述两个层次的结构设计后通信电缆即可获 得有效的纵向防水性能。其实现防水原理为：当电缆 因外界因素出现外皮或接头损坏时，水分首先会被导 体或缆芯内的阻水材料吸收，且阻水材料吸收水分后 会呈现阻水状态，这种状态会阻止水分的进一步渗透 与扩散，从而达到阻水的目的。 实际应用中，第二层内容实现较为简单，只需要在 成缆时向导线线芯内部填充主动阻水材料后使用阻水 带将其与线芯包裹在一起即可，但是第一层内容中阻 水导体材料的选用与设计实现仍旧存在一定的难度和 问题。 ４常用的阻水电缆结构分析 目前我国已经公布的可用于长途通信的阻水电缆 结构有如下几种。 第一种为交联聚乙烯绝缘电力电缆径向阻水结 构。其使用阻水导体替代普通导体来进行信号传输的 径向ＸＬＰＥ阻水电缆，结构与普通的ＸＬＰＥ电缆基本 相同。具体的阻水结构示意图如图１所示。 ＸＬＰＥ￣篡 ＸＩ，ＰＥ￣ （ａ）单芯中压径向阻水结构 （ｂ）单芯高压径向阻水结构 咀水导体 导体胖蔽 ＸＬＰＥ绝缘 绝缘屏蔽 肆电阻水带 金属屏蔽层 阻 填 半导电阻水带 铝塑复台带 外护套 （ｃ）三芯电缆径向阻水结构