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摘要：电力相关产业的迅猛发展使得长途通信电缆的需求量出现了大幅增长，但是长途通信电缆铺设线路环境复杂，无论是铺设在土壤或水中还是架设在空中，其周围环境中都存在着充足的水分，长时间使用后水分渗人电缆内部会大大增加电缆的通信损耗、降低电缆的使用效率，甚至导致通信故障等问题的发生。为提升电缆的防水性能就必须在电缆的结构设计中添加必要的防水处理措施。基于此，本文从长途通信电缆的防水性能结构设计展开分析。
关键词：长途通信电缆；防水性能；结构设计
1、长途防水电缆的种类及其结构
1.1浸渍纸电缆
这类电缆根据浸渍剂不同又可以分为粘性和不滴流两类浸渍纸电缆。前者所使用的浸渍剂在电缆工作温度范围的流动性较差，但是若电缆敷设落差较大仍会发生流动，因而不适用于落差高于30m的线路敷设。后者所使用的浸渍剂在电缆工作温度范围内呈塑性固体态，故不受敷设落差的影响。为实现较好的防水效果，电缆外浸渍纸的厚度不应低于50?m。实际生产中，通常选用烷基苯作为浸渍纸中的浸渍剂。
浸渍纸电缆的典型结构由内而外依次由以下几部分组成：导线、绝缘物质构成的绝缘层及包裹在其内外的半导电状态的电磁屏层、隔水绝缘的聚乙烯外部套管、防虫蛀保护层、聚丙烯塑料丝外衬以及保护电缆机械结构和拉伸性能的最外部钢丝铠装等。其中，绝缘层兼顾防水特性由浸渍材料构成。
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，其通过在电缆内充入隔水绝缘油来实现电缆的隔水防护。相较于浸渍纸电缆而言，其允许的工作场强更高，因而充油电缆可以用于更高的通信电压和更大通信容量的长途通信。实际应用中，根据自容式充油电缆的通信电芯数量可以将其分为单芯和三芯两种。
自容式充油电缆的典型结构由内而外依次为导线、绝缘物质构成的绝缘层及包裹在其内外的半导电状态的电磁屏蔽层、保护绝缘层的铅合金保护套及其外部的保护加强层、隔水绝缘的聚乙烯外部套管、防虫蛀保护层、聚丙烯塑料丝内衬以及保护电缆机械结构和拉伸性能的最外部钢丝铠装等。若充油电缆为单芯电缆，则其可以使用中空线作为油道即可；若为三芯电缆，则三芯电缆中三个芯之间的间隙作为油道即可。
1.3交联聚乙烯（XLPE）电缆
随着现代技术的发展，XLPE电缆已经成为现代通信电缆的研究热点，其应用也越来越广泛。相较于上述两种电缆而言，它具有多种应用优势：①XLPE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；②XLPE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；③XLPE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
XLPE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由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。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
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。
第二种为XLPE电缆纵向阻水结构。其通过使用主动阻水材料填充缆芯缝隙的方式实现阻水的目的。
结束语：
综上所述，本文研究了长途通信电缆的防水结构设计，分析了防水电缆的实现原理与结构设计，介绍了对XLPE电缆的径向防水和纵向防水两种防水设计与结构实现。
参考文献
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