Кабели оптические бронированные

Кабели оптические бронированные: конструкция, типы, применение и стандарты

Бронированные оптические кабели (ОК) представляют собой класс кабельной продукции, предназначенный для прокладки в условиях повышенных механических нагрузок, риска повреждения грызунами, воздействия агрессивных сред и прочих внешних угроз. Их ключевое отличие от стандартных оптических кабелей — наличие одного или нескольких защитных броневых покровов, которые обеспечивают целостность оптических волокон (ОВ) в сложных условиях эксплуатации. Конструкция таких кабелей является компромиссом между необходимостью защиты, требованиями к гибкости, весом, стоимостью и удобством монтажа.

Конструктивные элементы бронированных оптических кабелей

Конструкция бронированного ОК является многослойной. Каждый слой выполняет строго определенную функцию.

• Оптическое волокно: Сердечник кабеля. Используются одномодовые (SM, G.652.D, G.657) или многомодовые (MM, OM1-OM5) волокна. Волокна могут быть ослаблены (для стандартных применений) или иметь низкие затухания (например, G.652.D для магистралей). Количество волокон варьируется от 2 до 288 и более.
• Первичное покрытие (буфер): Двухслойное акрилатное покрытие, нанесенное непосредственно на кварцевую нить волокна (диаметр ~250 мкм). Защищает поверхность световода от микротрещин и влаги.
• Модульная структура: Волокна объединяются в модули для удобства организации, идентификации и дополнительной защиты. Существуют два основных типа:
  • Плотный буфер (Tight Buffer): Поверх первичного покрытия наносится слой пластиката (обычно PVC или LSZH), увеличивающий диаметр волокна до 900 мкм. Такие волокна более устойчивы к изгибам и микроизгибам, часто используются в кабелях для внутренней прокладки и монтажа в условиях вибрации.
  • Свободная трубка (Loose Tube): Волокна (обычно с диаметром 250 мкм) свободно лежат в заполненных гидрофобным гелем полимерных трубках. Гель предотвращает проникновение воды и позволяет волокнам перемещаться внутри трубки при температурной деформации кабеля. Это классическая конструкция для наружных кабелей.
• Силовой элемент: Центральный или периферийный элемент, воспринимающий механические растягивающие нагрузки. Изготавливается из стеклопластика (FRP) для безметаллических конструкций или стальной проволоки/троса. Исключает растяжение оптических волокон.
• Внутренняя защитная оболочка (Internal Sheath): Полимерная оболочка (обычно из полиэтилена PE или безгалогенного компаунда LSZH), которая скрепляет внутренние элементы кабеля (модули, силовой элемент) и служит основой для наложения брони.
• Броневой покров (Armour): Ключевой защитный элемент. Располагается под внешней оболочкой. Основные типы:
  • Гофрированная стальная лента (Corrugated Steel Tape, CST): Стальная лента толщиной 0.10-0.20 мм, гофрированная для гибкости и наложенная продольным перекрытием. Обеспечивает защиту от радиальных нагрузок (сдавливание, укусы) и частично от растяжения. Наиболее распространенный тип.
  • Плоская стальная лента (Flat Steel Tape): Применяется реже, обычно в сочетании с другими типами брони для особо жестких условий.
  • Стальная проволока (Steel Wire Armour, SWA): Оплетка из оцинкованных стальных проволок. Обеспечивает максимальную защиту от растягивающих нагрузок и ударов. Существует вариант с круглыми или плоскими (проволочная броня) проволоками. Значительно увеличивает вес и жесткость кабеля.
  • Броня из алюминиевых лент/проволок: Используется для облегчения конструкции или в качестве экрана. Менее прочна, чем сталь.
  • Неметаллическая броня: Для защиты от грызунов применяются бронепокровы из стеклопластиковых стержней, кевларовых нитей, гофрированных стеклопластиковых лент или специальных твердых полимерных составов. Ключевое преимущество — полное отсутствие металла, что важно для линий, где недопустимы наводки или риск поражения молнией.
• Внешняя оболочка (Outer Sheath): Наружный полимерный слой, защищающий все внутренние элементы, включая броню, от влаги, химикатов, ультрафиолета и истирания. Материалы: черный полиэтилен (PE) для наружной прокладки, поливинилхлорид (PVC) или безгалогенные материалы (LSZH) для помещений, шахт, тоннелей.
• Гидрофобный заполнитель: Гель или гидрофобный порошок, заполняющий свободное пространство в модулях и/или межмодульное пространство под оболочкой. Блокирует продольное распространение влаги по кабелю в случае повреждения оболочки.

Классификация и типы бронированных оптических кабелей

Классификация осуществляется по типу брони, конструкции и назначению.

Таблица 1: Классификация бронированных ОК по типу брони и применению

Тип брони	Конструктивные особенности	Основные области применения	Преимущества	Недостатки
Гофрированная стальная лента (CST)	Лента толщиной 0.15 мм, продольная укладка с перекрытием, гофрирование.	Прокладка в кабельной канализации, блоках, трубах, грунтах с низкой и средней активностью грызунов, по мостам, вдоль ж/д путей.	Хорошая защита от грызунов и радиального давления, гибкость, умеренная цена.	Ограниченная стойкость к сильным растягивающим нагрузкам.
Стальная проволочная броня (SWA)	Оплетка из оцинкованных стальных проволок (круглых или плоских).	Прямая прокладка в грунт (в т.ч. траншеи), по дну водоемов, в шахтах, в зонах с высоким риском механических повреждений и растяжения.	Высокая прочность на растяжение и удар, максимальная защита от грызунов.	Большой вес и радиус изгиба, высокая жесткость, необходимость заземления.
Двойная броня	Комбинация слоев (например, стальная лента + стальные проволоки).	Особо ответственные трассы в сложных условиях: каменистый грунт, сейсмически активные зоны, переходы через дороги.	Максимальная механическая защита по всем типам нагрузок.	Наибольшие вес, стоимость и сложность монтажа.
Неметаллическая (армидные нити, стеклопластик)	Плетение из волокон кевлара/арамида или наложение гофрированных лент из стеклопластика.	Воздушные линии (в т.ч. ВОЛС-С), объекты энергетики (подстанции), где требуется диэлектрик и защита от грызунов.	Полная диэлектричность, малый вес, коррозионная стойкость, защита от грызунов.	Высокая стоимость (особенно кевлар), защита в основном от растяжения, радиальная защита слабее, чем у стали.

По конструкции сердечника:

• Кабели со свободными трубками (Loose Tube): Стандарт для наружной прокладки. Обладают отличными гидроизоляционными свойствами и стойкостью к температурным перепадам (-60°C … +70°C).
• Кабели с плотным буфером (Tight Buffer): Чаще используются внутри зданий, в условиях вибрации (железные дороги, подвижные механизмы). Диапазон температур обычно уже (-20°C … +70°C).
• Модуль типа «змейка» (S-Z stranded): Волокна в модулях уложены не по спирали, а зигзагообразно, что облегчает доступ к волокнам при сварке на объекте.
• Кабели с металлическим центральным силовым элементом (ЦСЭ): В роли ЦСЭ выступает стальная труба или прут, обеспечивающий высокую стойкость к растяжению и защиту от грызунов. Оптические модули размещаются вокруг него.

Нормативная база и стандарты

Проектирование, производство и испытание бронированных ОК регламентируется рядом международных и национальных стандартов.

• Международные (IEC, ITU-T): IEC 60794 (серия стандартов на оптические кабели), ITU-T G.652 (характеристики одномодового волокна).
• Европейские (EN): EN 187102/3 (кабели с металлической броней для прямой прокладки в грунт).
• Национальные (ГОСТ Р): ГОСТ Р 54429-2011 (Кабели оптические. Общие технические условия), ГОСТ Р МЭК 60794-3-2013 (Кабели для наружной прокладки).
• Отраслевые: Стандарты компаний-операторов связи (РТТ, РТ) и энергетиков (СТО для ОК, применяемых на объектах ЕЭС).

Ключевые параметры, проверяемые по стандартам: затухание, полоса пропускания, механические характеристики (растяжение, раздавливание, удар, многократный изгиб), стойкость к кручению, температурный диапазон, сопротивление внешней оболочки распространению пламени.

Области применения бронированных оптических кабелей

• Магистральные и зоновые сети связи: Прокладка в грунт (особенно в болотистых, каменистых почвах, в районах с высокой активностью грызунов).
• Объекты энергетики (ВОЛС-С): Прокладка вдоль ЛЭП, в кабельных каналах подстанций, где присутствуют сильные электромагнитные поля, вибрация, риск повреждения при эксплуатации. Здесь критически важны диэлектрические свойства, поэтому применяются кабели с неметаллической броней или специальные конструкции с металлической броней, требующей заземления.
• Промышленные сети и АСУ ТП: Прокладка в цехах, вдоль железнодорожных путей, в шахтах, тоннелях — везде, где высок риск механических повреждений, воздействия масел, химикатов.
• Городская инфраструктура (FTTx): При необходимости прокладки в коллекторах, канализации, через дороги без заглубления в грунт.
• Переходы через водные преграды: Специальные кабели с усиленной броней (двойная проволочная броня) и влагозащитой для укладки по дну рек, озер.
• Военные и специальные объекты: Требования к повышенной защищенности, стойкости к экстремальным воздействиям.

Особенности монтажа и эксплуатации

Работа с бронированными ОК имеет специфику.

• Радиус изгиба: При прокладке и стационарной установке необходимо соблюдать минимально допустимый радиус изгиба (обычно 15-20 внешних диаметров кабеля для статического изгиба и больше — для динамического при монтаже). Нарушение ведет к увеличению затухания или разрушению волокон.
• Растягивающая нагрузка: Допустимое усилие на растяжение (RTS) указывается производителем. Для кабелей с проволочной броней оно может достигать 80-100 кН. При протяжке кабеля необходимо использовать специальные захваты за силовой элемент или броню, а не за внешнюю оболочку.
• Заземление брони: Металлическая броня (лента или проволока) по всей длине кабеля должна быть электрически непрерывной и заземлена с двух сторон для защиты от наведенных токов и грозовых перенапряжений. Это обязательное требование при прокладке в энергетике и рядом с ЛЭП.
• Методы прокладки: В грунт — на глубину ниже промерзания (обычно 1.2-1.5 м) с песчаной подушкой и защитной плитой или кирпичом в зонах риска; в кабельную канализацию — с использованием роликов и лебедки; подвес — для специальных самонесущих конструкций с диэлектрической броней.
• Сращивание и оконцевание: При вводе в муфту броневой покров аккуратно удаляется. Место ввода герметизируется. Для заземления в муфте предусматривают специальные контакты для соединения брони с контуром заземления.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается броня из ленты от брони из проволоки?

Ленточная броня (гофрированная сталь) обеспечивает в основном защиту от радиального давления (раздавливание, укусы) и является гибкой. Проволочная броня (SWA) обеспечивает максимальную защиту от растягивающих и ударных нагрузок, но делает кабель тяжелым и жестким. Выбор зависит от преобладающего типа угроз на трассе.

Когда необходимо использовать кабель с неметаллической броней?

В случаях, когда недопустимо наличие металлических элементов: на воздушных линиях связи (ВОЛС), подвешиваемых на опорах ЛЭП (риск наведенного напряжения), внутри энергоподстанций (требования электробезопасности, отсутствие контуров для наводок), в зонах с высокой коррозионной активностью, а также при необходимости облегчения конструкции.

Требуется ли заземление бронированного кабеля?

Да, если в кабеле присутствует металлическая броня или центральный силовой металлический элемент. Заземление выполняется на обоих концах линии и в промежуточных разветвительных муфтах. Это защищает кабель и оборудование от грозовых и коммутационных перенапряжений, наведенных токов. Неметаллические конструкции заземления не требуют.

Какой минимальный радиус изгиба у бронированного кабеля?

Минимальный радиус изгиба при прокладке (динамический) обычно равен 20-25 внешним диаметрам кабеля. При длительной эксплуатации (статический) — 10-15 диаметрам. Точное значение всегда указано в технической документации производителя. Например, для кабеля диаметром 20 мм динамический радиус изгиба составит 400-500 мм.

Можно ли использовать бронированный кабель для внутренней прокладки?

Да, но с учетом типа внешней оболочки. Для помещений необходимо использовать кабели с оболочкой из PVC или LSZH (пониженное дымовыделение, безгалогенная), которые соответствуют требованиям пожарной безопасности. Броня при этом обеспечивает защиту от механических повреждений при эксплуатации в промышленных цехах, на транспорте и т.д.

Как маркируются бронированные оптические кабели?

Маркировка включает: тип волокна (SM/MM), количество волокон, конструкцию (LT – loose tube, TB – tight buffer), тип брони (CST – гофрированная сталь, SWA – стальная проволока, A – арамидные нити), тип внешней оболочки (PE, PVC, LSZH). Пример: ОКЛ-С-12-ССТ-PE (Оптический кабель, Ленточный, Строительная длина, 12 волокон, Гофрированная Стальная Труба, оболочка из ПолиЭтилена).

В чем особенности монтажа кабеля с проволочной броней?

Основные особенности: необходимость применения специального инструмента для резки и зачистки брони, обязательное заземление, большой вес требует использования мощных лебедок и контроля усилия натяжения, ограниченная гибкость диктует плавные повороты трассы. Запрещено сваривать или перекусывать броневые проволоки болторезами — это нарушает их электрическую непрерывность и прочность.