Кабели оптические для внешней прокладки

Кабели оптические для внешней прокладки: конструкция, типы, применение и стандарты

Оптические кабели для внешней прокладки (ОКВП) представляют собой сложные инженерные конструкции, предназначенные для передачи оптических сигналов в условиях воздействия агрессивных факторов внешней среды. Их основное назначение – создание магистральных, зоновых и городских сегментов волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), а также подвод к отдельным объектам. В отличие от кабелей для внутренней прокладки, они должны обладать устойчивостью к перепадам температур, влаге, ультрафиолетовому излучению, механическим нагрузкам (растяжение, сдавливание, удар) и, в некоторых случаях, к грызунам.

Конструктивные элементы оптического кабеля для внешней прокладки

Конструкция ОКВП является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Основные компоненты включают:

• Оптическое волокно (ОВ): Сердечник кабеля. Для внешней прокладки преимущественно используются одномодовые волокна (SM, G.652.D, G.657.A1/A2) с низким затуханием и дисперсией. Многомодовые волокна (MM, OM3/OM4) применяются реже, в основном для коротких соединительных линий. Волокна располагаются в кабеле свободно, с избыточной длиной, что исключает их натяжение при растяжении кабеля и температурных деформациях.
• Модуль (оптический модуль): Первичная защитная структура, представляющая собой пластиковую трубку (чаще всего из полибутилентерефталата PBT), внутри которой в гидрофобном геле размещается группа оптических волокон (обычно от 2 до 12, иногда до 24). Гель предотвращает проникновение влаги внутрь модуля и обеспечивает дополнительную механическую защиту, а также позволяет волокнам свободно перемещаться. Встречаются также конструкции с сухим водоблокирующим наполнителем (порошки, нити).
• Силовой элемент: Ключевой компонент, воспринимающий механические нагрузки (растяжение). В центре конструкции (центральный силовой элемент, ЦСЭ) или в оболочке (армирующие нити) располагаются:
  • Стеклопластиковые прутки (GRP): Не проводят электрический ток, используются в неметаллических кабелях.
  • Стальные проволоки или тросы: Обеспечивают высокую прочность на растяжение. Могут быть оцинкованными. Применяются в кабелях, требующих повышенной механической стойкости, но создают риск поражения током при повреждении.
  • Арамидные нити (кевлар): Обладают высокой удельной прочностью, часто используются в качестве дополнительного или основного силового элемента, особенно в диэлектрических кабелях.
• Гидрофобный заполнитель: Вещество (чаще всего тиксотропный гель на основе петролатума), заполняющее все свободное пространство внутри кабеля. Его функция – блокировать продольное распространение влаги в случае повреждения внешней оболочки. В современных «сухих» конструкциях используются водоблокирующие ленты, порошки или нити, что облегчает монтаж.
• Внутренняя защитная оболочка (если есть): Полимерный слой (обычно полиэтилен), разделяющий сердечник и броню, предотвращающий повреждение модулей броней.
• Броня: Защитный слой, предохраняющий сердечник кабеля от грызунов, механических повреждений (проколы, удары) и растяжения. Основные типы:
  • Гофрированная стальная лента (ГСЛ): Наиболее распространенный тип. Лента накладывается продольно с гофрированием для гибкости и герметизируется полимерной оболочкой.
  • Проволочная броня: Оплетка из стальных оцинкованных проволок. Обеспечивает максимальную защиту от грызунов и радиальных нагрузок, но увеличивает вес и уменьшает гибкость. Часто используется для прокладки в коллекторах, тоннелях, через водные преграды.
  • Лента из стеклонитей: Применяется в диэлектрических кабелях для защиты от грызунов.
• Внешняя полиэтиленовая оболочка: Внешний защитный слой. Для внешней прокладки используется полиэтилен:
  • Черный полиэтилен высокого давления (ПВД, PE): Стандартный материал, устойчивый к УФ-излучению и атмосферным осадкам.
  • Полиэтилен среднего давления (ПСД, MDPE) или низкого давления (ПНД, HDPE): Обладают повышенной стойкостью к истиранию и механическим воздействиям.

  На оболочку наносятся маркировка с данными о производителе, типе кабеля, длине, количестве волокон и метражные отметки.

Классификация и типы кабелей для внешней прокладки

Классификация ОКВП осуществляется по нескольким ключевым признакам.

По условиям прокладки:

• В грунт (в землю): Обязательно наличие брони (ГСЛ или проволочной) для защиты от грызунов и механических нагрузок при засыпке грунтом и проведении земляных работ. Имеют усиленную конструкцию.
• В кабельную канализацию (коллекторы, тоннели): Требуется стойкость к влаге, химической агрессии, наличие гладкой оболочки для удобства протяжки. Часто применяется броня из ГСЛ или проволоки для защиты от грызунов и возможных обвалов.
• По воздуху (подвесные): Монтируются на опорах ЛЭП или линий связи, столбах. Имеют встроенный силовой элемент (трос) или предназначены для навивки/подвески на фазный провод или грозотрос (ОКГТ). Обязательна стойкость к ветровым и гололедным нагрузкам, УФ-излучению. Минимальный допустимый радиус изгиба, как правило, больше, чем у кабелей для грунта.
• Через водные преграды: Специализированные кабели с усиленной влагозащитой (обычно герметичная алюминиевая или свинцовая гофротруба вместо полимерной оболочки под броней), двойной броней из стальных оцинкованных проволок и высокопрочными силовыми элементами.

По наличию металлических элементов:

• Металлические (металлоемкие): Содержат стальные силовые элементы и/или броню. Обладают высокой прочностью, но требуют заземления и защиты от коррозии. Могут создавать наводки и опасность при повреждении силовых линий.
• Диэлектрические (неметаллические, полностью диэлектрические): Все силовые элементы и броня выполнены из диэлектрических материалов (стеклопластик, арамид, стеклонити). Безопасны, не требуют заземления, устойчивы к электромагнитным помехам. Идеальны для подвеса на ЛЭП (ВОЛС-С), прокладки в зонах с высоким электромагнитным фоном.

По конструкции сердечника:

• Модульной конструкции: Волокна сгруппированы в отдельные модули вокруг центрального силового элемента. Наиболее распространенный тип, обеспечивающий удобство разделки и идентификации волокон.
• С повивной скруткой: Модули или пучки волокон скручены вокруг ЦСЭ слоями (повивами). Позволяет размещать большое количество волокон (до нескольких сотен).
• С центральной трубкой: Все волокна свободно размещены в одной центральной трубке, заполненной гелем. Более простая и дешевая конструкция для малого числа волокон (до 24).
• Ленточные: В модулях находятся не отдельные волокна, а плоские ленты, в каждой из которых расположено несколько (обычно 12) волокон. Позволяют достичь максимальной плотности упаковки (сотни/тысячи волокон) в кабеле большого диаметра.

Ключевые технические и эксплуатационные параметры

Выбор ОКВП осуществляется на основе анализа следующих параметров:

• Количество и тип оптических волокон: Определяет пропускную способность линии. Стандартные значения: 2, 4, 6, 8, 12, 16, 24, 36, 48, 72, 96, 144, 288.
• Затухание сигнала в волокне: Измеряется в дБ/км на определенных длинах волн (1310 нм, 1550 нм). Для одномодового волокна типично ≤ 0,36 дБ/км на 1310 нм и ≤ 0,22 дБ/км на 1550 нм.
• Диаметр кабеля и вес: Влияют на логистику, метод прокладки и допустимую нагрузку на опоры (для подвесных кабелей).
• Допустимое растягивающее усилие (кратковременное/длительное): Измеряется в килоньютонах (кН). Критично для подвесных кабелей и при протяжке в канализации. Например, для подвесного кабеля может составлять 20-40 кН и более.
• Допустимое раздавливающее усилие: Измеряется в Н/см. Важно для кабелей, прокладываемых в грунт.
• Диапазон рабочих температур: Для ОКВП обычно от -60°C до +70°C. Важно учитывать климатические условия региона.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке/эксплуатации: Обычно составляет 15-20 наружных диаметров кабеля для статического изгиба и больше для динамического (при прокладке).

Таблица: Сравнение типов брони для различных условий прокладки

Тип брони/конструкции	Условия прокладки	Преимущества	Недостатки
Гофрированная стальная лента (ГСЛ)	Грунт (кроме зон с активностью грызунов), кабельная канализация	Хорошая защита от грызунов и проколов, гибкость, умеренная цена	Менее стойка к постоянным радиальным нагрузкам по сравнению с проволокой
Проволочная броня (круглая или плоская проволока)	Грунт с высокой активностью грызунов, канализация, дно водоемов, участки с высоким риском механических повреждений	Максимальная защита от грызунов и раздавливания, высокая прочность на растяжение	Больший вес и диаметр, меньшая гибкость, более высокая цена
Диэлектрическая броня (стеклонити)	Грунт (при умеренных требованиях), подвес на ЛЭП (в составе диэлектрического кабеля)	Полная диэлектричность, легкость, коррозионная стойкость	Защита от грызунов ниже, чем у стальных аналогов
Без брони (только в ПЭ оболочке)	Подвес на отдельном тросе, прокладка в защитных полиэтиленовых трубах (ПНД), в безопасных каналах	Малый вес и диаметр, низкая цена, гибкость	Нулевая защита от грызунов и механических воздействий

Стандарты и нормативная база

Производство и применение ОКВП регламентируется рядом международных и национальных стандартов:

• Международные: IEC 60794 (серия стандартов на оптические кабели), ITU-T G.652, G.655, G.657 (на волокна).
• Европейские: EN 187000 (общие требования), EN 188000 (кабели для внешней прокладки).
• Российские: ГОСТ Р 54429-2011 (бывший ГОСТ Р 52266-2004) «Кабели оптические внешние. Общие технические условия». Это ключевой национальный стандарт, определяющий классификацию, конструктивные требования, методы испытаний и гарантийные сроки (не менее 25 лет). Также применяются отраслевые стандарты (ОСТ) и технические условия (ТУ) предприятий.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж ОКВП требует строгого соблюдения правил:

• Раскатка: Запрещены рывки, превышение допустимого растягивающего усилия. Используются лебедки с динамометрами или ограничителями усилия. Для кабелей в грунте предварительно готовится траншея с песчаной подушкой.
• Минимальный радиус изгиба: Не должен нарушаться как при прокладке, так и при укладке на муфты и в сплайс-кассеты.
• Сращивание и оконцевание: Выполняется в защищенных от влаги муфтах (проходные, разветвительные, тупиковые). Место ввода кабеля в муфту тщательно герметизируется. Для подвесных линий используются специальные арматурные узлы.
• Маркировка и документация: Обязательное ведение исполнительной документации, включая схемы прокладки, протоколы измерений затухания (рефлектометрии), акты на скрытые работы.
• Контроль целостности: Перед, во время и после прокладки производится измерение затухания и длины с помощью рефлектометра (OTDR).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается кабель для прокладки в грунте от подвесного?

Кабель для грунта имеет броню (чаще всего гофрированную стальную ленту) для защиты от давления грунта, камней и грызунов. Подвесной кабель имеет встроенный силовой элемент (трос) или конструкцию, рассчитанную на крепление к отдельному тросу, и оболочку, стойкую к УФ-излучению и перепадам температур. Его ключевые параметры – высокое допустимое растягивающее усилие и стойкость к ветровым/гололедным нагрузкам.

Когда необходимо использовать полностью диэлектрический кабель?

Диэлектрический кабель необходим в следующих случаях: 1) Подвес на опорах воздушных линий электропередачи (ВОЛС-С) – исключает опасность наведения потенциала и не требует заземления. 2) Прокладка в зонах с высоким уровнем электромагнитных помех. 3) Требования повышенной безопасности и грозоупорности объекта. 4) Прокладка в агрессивных средах, где возможна коррозия металлов.

Что означает маркировка, например, ОКВЛ-02-10-7,0-Т?

Это пример маркировки по ГОСТ Р 54429-2011:

• ОК – кабель оптический.
• В – для внешней прокладки.
• Л – линейный (магистральный).
• 02 – категория по допустимому растягивающему усилию (в данном случае ≥ 2,0 кН).
• 10 – номинальное число ОВ (10).
• 7,0 – номинальный наружный диаметр (7,0 мм).
• Т – тип брони (Т – гофрированная стальная лента).

Какой срок службы у качественного ОКВП и от чего он зависит?

Гарантийный срок на ОКВП согласно ГОСТ составляет не менее 25 лет. Фактический срок службы может превышать 30-40 лет при соблюдении условий прокладки и эксплуатации. Он зависит от качества материалов (стойкость оболочки к УФ, старения), отсутствия механических повреждений, стабильности температурного режима и правильности монтажа соединений (муфт).

Можно ли использовать кабель с гидрофобным гелем для вертикальной прокладки?

Да, можно. Однако при значительной длине вертикального участка (более 50-100 м) гель может стекать, что требует специальных мер при монтаже муфт (вертикальные сплайс-кассеты, дополнительная фиксация). Альтернативой являются кабели с «сухим» водоблокированием, которые лишены этого недостатка и предпочтительны для высотных зданий или шахт.

Как выбрать между кабелем с центральной трубкой и модульной конструкцией?

Кабель с центральной трубкой проще и дешевле при малом числе волокон (до 24). Он компактнее. Модульная конструкция обеспечивает лучшую защиту волокон, удобство разделки и идентификации (цветовая кодировка модулей и волокон), легче наращивается при ремонте. Для ответственных линий и при количестве волокон более 24 предпочтение всегда отдается модульной конструкции.

Нужно ли заземлять броню оптического кабеля?

Да, броня из металлических элементов (стальная лента, проволока) подлежит обязательному заземлению на обоих концах линии и в местах установки муфт. Это требование ПУЭ (Правила устройства электроустановок) и правил безопасности. Заземление служит для защиты кабеля от наведенных потенциалов, грозовых перенапряжений и обеспечения безопасности персонала при повреждении.