Кабели медные комбинированные

Кабели медные комбинированные: конструкция, назначение, применение

Медные комбинированные кабели представляют собой сложные кабельные конструкции, в которых под общей внешней оболочкой объединены несколько разнородных элементов: силовые токопроводящие жилы и элементы слаботочных систем (оптические волокна, контрольные или сигнальные жилы, коаксиальные пары). Основная цель их создания – одновременная передача электроэнергии и информационного сигнала по одному траксовому пути, что приводит к значительному сокращению затрат на проектирование, прокладку и монтаж.

Конструктивные особенности и компоненты

Конструкция комбинированного кабеля является многослойной и строго регламентированной. Ее основу составляет центральный силовой элемент или повив силовых жил.

• Токопроводящие жилы: Изготавливаются из медной проволоки (многопроволочной или однопроволочной) по классам 1, 2, 5 по ГОСТ 22483. Сечения силовых жил определяются расчетной мощностью нагрузки и могут варьироваться от 1.5 до 240 мм² и более. Изоляция жил выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE), поливинилхлорида (ПВХ) или резины, что обеспечивает стойкость к температурным и электрическим нагрузкам.
• Слаботочные элементы:
  • Оптические волокна: Располагаются в центральном трубчатом модуле или в отдельных защитных трубках (модулях), заполненных гидрофобным гелем. Количество волокон – от 2 до 24 и более. Тип волокна – одномодовое (OS1, OS2) или многодовое (OM1, OM2, OM3, OM4).
  • Контрольные жилы: Медные жилы малого сечения (обычно 0.75 – 2.5 мм²) в ПВХ изоляции. Предназначены для передачи сигналов управления, телеметрии, питания систем автоматики.
  • Экранирующие элементы: Могут присутствовать как для силовой, так и для слаботочной части. Экраны из алюмополимерной ленты, медной оплетки или их комбинации защищают от электромагнитных помех.
• Внутренняя оболочка и разделительные слои: Между силовой и слаботочной частями часто присутствует разделительный слой (например, из ПВХ или полиэтилена), а также внутренняя оболочка, формирующая единый сердечник.
• Броня и внешняя оболочка: Для защиты от механических повреждений применяется броня из стальных оцинкованных проволок или лент. Внешняя оболочка из ПВХ, полиэтилена или полиуретана обеспечивает стойкость к агрессивным средам, ультрафиолету и истиранию.

Классификация и основные типы

Классификация комбинированных кабелей осуществляется по нескольким ключевым признакам.

По назначению и составу элементов:

• Силовые + Волоконно-оптические (С+ВОЛС): Наиболее распространенный тип. Используется для электроснабжения удаленных объектов с одновременной организацией высокоскоростного канала связи (базовые станции сотовой связи, удаленные промышленные узлы, системы видеонаблюдения).
• Силовые + Контрольные (С+К): Применяются для питания электродвигателей, насосов, освещения с одновременной передачей сигналов управления и контроля их состояния (например, в системах нефтедобычи, вентиляции).
• Силовые + Контрольные + Волоконно-оптические (С+К+ВОЛС): Универсальные кабели для комплексного решения задач энергоснабжения, автоматизации и связи на ответственных объектах.

По условиям прокладки и эксплуатации:

• Для прокладки в земле (в траншеях): Обязательно наличие брони и внешней оболочки, стойкой к влаге и агрессивным почвам.
• Для прокладки в кабельных каналах, туннелях, по эстакадам: Могут иметь небронированную конструкцию с оболочкой из ПВХ или безгалогенных композиций (при требовании к низкой дымности и газовыделению).
• Для внутренней прокладки: Как правило, небронированные, с оболочкой из ПВХ.

Нормативная база и стандартизация

Производство и применение комбинированных кабелей в РФ регулируется рядом технических регламентов и стандартов.

• Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 004/2011 «О безопасности низковольтного оборудования».
• Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 020/2011 «Электромагнитная совместимость технических средств».
• ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ».
• ГОСТ Р 53769-2010 «Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10, 20 и 35 кВ».
• Стандарты на оптические волокна (ГОСТ Р МЭК 60793-2 и др.) и кабели (ГОСТ Р 52266-2004 и др.).

Для каждого конкретного кабеля разрабатываются и утверждаются Технические Условия (ТУ), детально описывающие его конструкцию и параметры.

Области применения и преимущества

Применение комбинированных кабелей экономически и технически оправдано в следующих сферах:

• Телекоммуникации: Питание и связь для базовых станций сотовой связи (BTS), узлов доступа, оборудования Wi-Fi, размещенных на крышах зданий или в удаленных местах.
• Промышленность: Электроснабжение и контроль насосных станций, вентиляционных установок, систем освещения с интеграцией в АСУ ТП.
• Энергетика: Организация линий для собственных нужд подстанций с передачей данных телемеханики и релейной защиты.
• Транспортная инфраструктура: Оснащение тоннелей, мостов, автодорог (питание освещения, светофоров, передача данных с датчиков и камер).
• Системы безопасности: Питание и передача видеосигнала для камер наружного наблюдения, периметральных систем.

Таблица сравнения: раздельная vs комбинированная прокладка

Критерий	Раздельная прокладка (силовой кабель + кабель связи)	Прокладка комбинированного кабеля
Затраты на проектирование трассы	Высокие (две независимые линии)	Снижены на 30-50%
Стоимость кабельной продукции	Суммарная стоимость двух кабелей	Выше на 15-25%, чем один силовой кабель, но ниже суммарной стоимости
Затраты на монтаж и прокладку	Высокие (две операции протяжки, крепления)	Снижены в 1.5-2 раза
Требования к кабельным сооружениям	Больший объем лотков, больший диаметр труб	Экономия пространства в лотках, трубах, траншеях
Электромагнитная совместимость	Требуется разнесение трасс или дополнительные экраны	Конструктивно обеспечена защита оптики от помех
Эксплуатация и обслуживание	Две независимые линии для контроля и ремонта	Единая линия, упрощенный учет и маркировка

Особенности монтажа и соединения

Монтаж комбинированных кабелей требует специальных знаний и навыков, так как involves работу с разнородными элементами.

• Радиус изгиба: Определяется по большей из двух составляющих. Для оптической части минимальный радиус изгиба обычно составляет 15-20 наружных диаметров кабеля при растягивающем усилии и 10 диаметров – после укладки.
• Допустимое растягивающее усилие: Ограничивается прочностью оптических волокон. Усилие передается на силовые жилы и элементы брони. При прокладке обязательно использование механизма ограничения тяжения (динамометра).
• Соединение и оконцевание: Является наиболее сложной операцией.
  • Силовая часть: Соединяется с помощью кабельных муфт (соединительных, концевых) в соответствии с правилами для силовых кабелей.
  • Оптическая часть: Волокна свариваются в специальной муфте, которая часто конструктивно объединена с силовой муфтой в единый бокс. Образуется точка перехода с кабеля на патч-корды или пигтейлы.
  • Контрольные жилы: Соединяются клеммниками или опрессовкой в распределительной коробке.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: Какова главная проблема электромагнитной совместимости в комбинированном кабеле и как она решается?

Главная проблема – наведение электромагнитных помех от силовых жил на слаботочные медные жилы при передаче большой мощности или в аварийных режимах (КЗ). Решение: использование оптических волокон в качестве информационной среды, принципиально нечувствительной к электромагнитным полям. Для экранирования контрольных жил применяются общие или индивидуальные экраны из фольги и оплетки.

Вопрос 2: Можно ли ремонтировать комбинированный кабель при повреждении одной из его частей?

Технически возможно, но сложно. При повреждении только силовой части иногда допустим ремонт с помощью соединительной муфты с последующей переваркой оптических волокон в ней же. При повреждении оптического модуля ремонт часто сводится к сращиванию волокон в точке повреждения. Однако, при серьезных механических повреждениях, затрагивающих и силовую, и слабую части, экономически целесообразна замена всего отрезка кабеля.

Вопрос 3: Как выбрать сечение силовых жил и количество оптических волокон?

Сечение силовых жил выбирается по стандартной методике: исходя из нагрузки, способа прокладки, условий охлаждения, допустимых потерь напряжения и тока короткого замыкания. Количество оптических волокон определяется проектом связи с учетом необходимого резерва (обычно не менее 50%). Стандартные типоразмеры: 2, 4, 6, 8, 12, 16, 24 волокна. Рекомендуется выбирать кабель с одномодовыми волокнами, как наиболее универсальными и перспективными.

Вопрос 4: Существуют ли ограничения по напряжению для комбинированных кабелей?

Да, большинство серийно производимых комбинированных кабелей рассчитаны на номинальное напряжение 0.66/1 кВ или 6/10 кВ. Кабели на среднее напряжение 20-35 кВ встречаются реже, имеют более сложную конструкцию и требуют специальной технологии изготовления. Кабели на напряжения выше 35 кВ с интегрированной оптикой практически не производятся.

Вопрос 5: Как осуществляется заземление брони и экранов такого кабеля?

Заземлению подлежат металлические элементы брони (стальные ленты/проволоки) и экраны силовых жил (если они есть). Это выполняется в соответствии с ПУЭ (Глава 1.7). Оптические модули и их защитные трубки не являются токопроводящими и заземлению не подлежат. Важно обеспечить, чтобы в муфтах и концевой арматуре пути заземления силовой и слаботочной частей были разделены для предотвращения протекания уравнительных токов.

Заключение

Медные комбинированные кабели являются высокотехнологичным продуктом, эффективно решающим задачи комплексной инфраструктуры. Их применение обеспечивает существенную экономию на капитальных затратах, сокращение сроков строительства и повышение надежности системы за счет интеграции в единую защищенную конструкцию. Ключевыми факторами успешного применения являются корректный выбор типа кабеля под конкретную задачу, строгое соблюдение правил монтажа и привлечение квалифицированного персонала для выполнения работ по соединению и оконцеванию. Развитие технологий распределенной генерации, Smart Grid, «Интернета вещей» (IoT) и систем промышленной автоматизации будет и далее стимулировать рост спроса на данный вид кабельной продукции.