Кабели связи Электрокабель

Кабели связи: классификация, конструкция, применение и стандарты

Кабели связи представляют собой сложные электротехнические изделия, предназначенные для передачи информации (речевых сообщений, телеграфных сигналов, данных, изображений) на расстояние посредством электрических или оптических сигналов. В контексте продукции под брендом «Электрокабель» (под которым понимается продукция заводов, входящих в холдинг «Электрокабель», такие как «Электрокабель» Кольчугинский завод», «Кирскабель» и другие) речь идет, как правило, о кабелях с металлическими токопроводящими жилами. Данные изделия являются фундаментом для построения стационарных линий связи, систем сигнализации и блокировки, сетей автоматизации и телемеханики в энергетике, на железнодорожном транспорте и в промышленности.

Классификация кабелей связи

Классификация осуществляется по ряду ключевых признаков:

• По среде передачи: электрические (медные) и волоконно-оптические. В ассортименте «Электрокабель» преобладают электрические.
• По области применения: магистральные, зоновые, городские, сельские, внутризоновые, станционные (монтажные).
• По характере передачи: симметричные (витая пара) и коаксиальные.
• По виду изоляции: воздушно-бумажная, полистирольная, полиэтиленовая (ПЭ), вспененный полиэтилен, сплошной поливинилхлорид (ПВХ).
• По конструкции защитных оболочек: бронированные (стальными лентами, оцинкованными проволоками) и небронированные, с оболочкой из ПВХ, полиэтилена, алюминия или свинца.
• По условиям прокладки: для прокладки в грунте, в кабельной канализации, по воздуху (на опорах), внутри зданий.

Конструктивные элементы кабелей связи

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из медной проволоки (мягкой, отожженной). Для симметричных кабелей жилы, как правило, имеют диаметр 0.32, 0.4, 0.5, 0.64, 0.7, 0.9 мм. В коаксиальных парах внутренний проводник может быть сплошным или многопроволочным, диаметром от 0.58 до 2.6 мм в зависимости от типа. Основные требования: постоянство диаметра, низкое удельное электрическое сопротивление, высокая пластичность.

2. Изоляция

Назначение – обеспечить электрическую прочность и стабильность электрических параметров пары. В современных кабелях связи «Электрокабель» применяется, преимущественно, полиэтиленовая изоляция (ПЭ) или вспененный полиэтилен для улучшения высокочастотных характеристик. Изоляция может быть сплошной или кордельно-трубчатой (воздушно-полиэтиленовой).

3. Скрутка (образование пар, четверок, коаксиальных пар)

Изолированные жилы скручиваются в пары (две жилы) или четверки (четыре жилы) с определенным шагом. Шаг скрутки различен для разных пар в одном сердечнике, что снижает переходные влияния (перекрестные помехи). Коаксиальные пары состоят из внутреннего проводника, изоляции (сплошной ПЭ или шайбовой) и внешнего проводника (оплетки, гофрированной трубки).

4. Поясная изоляция и экран

Скрученные элементы (повивы) обматываются полимерной или бумажной лентой. Поверх нее часто накладывается экранирующий слой – алюмополимерная лента или медная оплетка, который защищает от внешних электромагнитных помех и выполняет функцию дренажного проводника.

5. Внутренняя оболочка

Изготавливается из ПВХ-пластиката или полиэтилена, служит для защиты сердечника от увлажнения и механических воздействий, а также для формирования кабеля перед наложением брони.

6. Броня и внешняя оболочка

Для прокладки в грунтах применяется броня из двух стальных оцинкованных лент или круглых/плоских проволок. Поверх брони накладывается защитный шланг из ПВХ или полиэтилена для защиты от коррозии. Для кабелей, прокладываемых в канализации или внутри зданий, используется небронированная конструкция с усиленной ПВХ оболочкой.

Основные типы кабелей связи и их маркировка (на примере продукции «Электрокабель»)

Маркировка кабелей связи осуществляется буквами и цифрами согласно ГОСТ и ТУ. Расшифровка основных символов:

• Т – кабель связи.
• П – полиэтиленовая изоляция.
• З – в оболочке из ПВХ-пластиката («защитная»).
• Б – броня из стальных лент.
• Бб – броня из профилированной стальной ленты.
• Шв – защитный шланг из ПВХ поверх брони.
• Шп – защитный шланг из полиэтилена.
• п – внутри оболочки имеется дополнительная медная лента-экран.
• Э – экран (в общем смысле).

Таблица 1. Характеристики распространенных типов кабелей связи

Марка кабеля	Назначение	Конструктивные особенности	Область применения
ТППэп	Для абонентских линий и распределительных сетей связи.	Медные жилы в полиэтиленовой изоляции, скрученные в пары, общий экран из алюмополимерной ленты, оболочка из ПВХ. Небронированный.	Прокладка в кабельной канализации, коллекторах, по стенам зданий. Внутри станций.
ТППэпЗ	Аналогично ТППэп, но для более сложных условий.	Отличается наличием защитного шланга из ПВХ поверх экрана (обозначение «З»).	Прокладка в грунтах (при отсутствии блуждающих токов и механических нагрузок), в трубах, тоннелях.
ТППэпБбШв	Для магистральных, внутризоновых и городских линий связи.	Полиэтиленовая изоляция, экран, броня из двух стальных оцинкованных лент, защитный шланг из ПВХ.	Прокладка в грунтах всех типов, в т.ч. с повышенной коррозионной активностью и в условиях блуждающих токов.
ТППэпБбШп	Для особо ответственных магистральных линий.	Отличие от ТППэпБбШв – защитный шланг из полиэтилена, обладающего лучшими влагозащитными и механическими свойствами.	Прокладка в грунтах с высокой влажностью, в болотистой местности, через водные преграды.
КСПП, КСПЗП	Кабели станционные симметричные.	Многопарная конструкция (до 400 пар и более), изоляция и оболочка из ПВХ, гибкая конструкция. Могут иметь экран.	Монтаж внутри объектов связи, АТС, ЦОД, для коммутации оборудования.
КМГ, КМГ-Э	Кабели монтажные гибкие.	Многожильный провод в ПВХ изоляции, часто в общем экране (оплетке).	Подключение оборудования, межприборный монтаж в системах автоматики, телемеханики, сигнализации.

Ключевые электрические параметры и характеристики

При выборе кабеля связи для конкретного проекта необходимо учитывать комплекс электрических параметров, нормируемых стандартами.

Таблица 2. Основные электрические параметры симметричных кабелей связи (на примере кабеля ТППэп 1х2х0.5)

Параметр	Норма при 20°C	Примечание
Сопротивление жилы постоянному току, Ом/км, не более	95.0	Зависит от диаметра жилы (0.5 мм). Для 0.4 мм – 148.0 Ом/км.
Рабочая емкость, нФ/км	~40 ± 5	Определяет затухание на высоких частотах.
Электрическое сопротивление изоляции, МОм·км, не менее	5000	Измеряется постоянным напряжением 100-500 В.
Волновое сопротивление, Ом	600 ± 60 (на частоте 1 кГц)	Критично для согласования линии.
Затухание на частоте 1 кГц, дБ/км, не более	0.75	Основной параметр, определяющий дальность связи.
Переходное затухание на ближнем конце (NEXT), дБ, не менее	58 (на частоте 1 кГц)	Характеризует защищенность от помех между парами в кабеле.

Особенности применения в энергетике и на объектах инфраструктуры

Кабели связи в энергетике выполняют критически важные функции, выходящие за рамки простой передачи голоса. Они являются средой для систем:

• Высокочастотной (ВЧ) связи по линиям электропередачи (ЛЭП). Для этого используются специальные кабели, соединяемые с ВЧ-заградителями на ЛЭП. Они должны иметь высокое электрическое напряжение испытания изоляции (до 5 кВ и более).
• Телемеханики (SCADA) и автоматики. Передача дискретных и аналоговых сигналов для управления выключателями, сбора данных с датчиков. Требуется высокая помехозащищенность (экранирование, симметричные цепи).
• Пожарной и охранной сигнализации. Применяются небронированные станционные или распределительные кабели (типа КСПП, ТППэп) с повышенными требованиями к нераспространению горения (маркировка «нг-LS» или «нг-HF»).
• Диспетчерской и технологической связи. Организация внутренней телефонной сети на подстанциях и в управлениях.

Для прокладки в грунтах на территории подстанций, вдоль трасс ЛЭП и в условиях сильных электромагнитных влияний от силового оборудования обязательным является применение кабелей с броней из стальных лент (ТППэпБбШв, ТППэпБбШп) и с эффективным экраном. Броня обеспечивает защиту от механических повреждений при земляных работах, а экран – от наводок.

Выбор, прокладка и монтаж: профессиональные аспекты

Выбор конкретной марки кабеля связи осуществляется на основе технического задания (ТЗ) и проекта, учитывающего:

• Условия прокладки и эксплуатации: грунт, канализация, эстакада, помещение. Определяет необходимость в броне, материале внешнего шланга, стойкости к УФ-излучению, температуре.
• Число необходимых каналов связи: определяет необходимое количество пар/четверок в кабеле.
• Диапазон передаваемых частот и скорость передачи данных: влияет на требования к диаметру жил, однородности изоляции, затуханию и переходным помехам.
• Наличие источников электромагнитных помех: требует применения экранированных и/или симметричных кабелей.
• Требования пожарной безопасности: для прокладки в зданиях и сооружениях применяются кабели с пониженным дымовыделением и газовыделением (LS, HF).

При прокладке бронированных кабелей в грунте необходимо соблюдать нормы по глубине траншеи (обычно 0.7-0.8 м до верха кабеля), устройству песчаной подушки и засыпке, укладке сигнальной ленты. Радиус изгиба при прокладке должен быть не менее 15-20 наружных диаметров кабеля. При вводе в здание обязательна герметизация конца кабеля для предотвращения миграции влаги.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями ТППэп и ТППэпЗ?

Кабель ТППэп имеет общую ПВХ оболочку поверх экрана. Кабель ТППэпЗ имеет дополнительный защитный шланг (толстостенную оболочку) из ПВХ поверх экрана, но под которым еще находится тонкая полиэтиленовая пленка. Конструкция «З» обеспечивает лучшую механическую защиту и стойкость к увлажнению, что позволяет прокладывать такой кабель непосредственно в грунте (при отсутствии активных механических нагрузок), в то время как ТППэп рекомендуется для кабельной канализации и помещений.

Когда следует применять кабель с броней из стальных лент (Б), а когда из проволок (К)?

Броня из стальных оцинкованных лент (марки «Б») предназначена для защиты от механических воздействий при прокладке в грунтах, где нет значительных растягивающих усилий. Броня из круглых оцинкованных проволок (марки «К») применяется при прокладке через водные преграды, в болотистых грунтах, на участках с возможными смещениями грунта, так как она эффективно воспринимает растягивающие нагрузки. Для большинства задач на энергообъектах достаточно брони из лент.

Каков срок службы кабелей связи «Электрокабель» и от чего он зависит?

Номинальный срок службы современных кабелей связи с полиэтиленовой изоляцией и ПВХ/полиэтиленовой оболочкой составляет 25 лет. Фактический срок эксплуатации может быть больше и сильно зависит от условий прокладки и эксплуатации: агрессивности грунта, наличия блуждающих токов, механических вибраций, температурного режима, правильности монтажа и обслуживания.

Можно ли использовать кабели связи для передачи данных Ethernet (витая пара категории 5e/6)?

Стандартные кабели связи (ТППэп и аналоги) не являются полным аналогом структурированных кабельных систем (СКС) категории 5e/6. Хотя они и используют витые пары, требования к волновому сопротивлению (600 Ом у ТПП против 100 Ом у Cat.5e), перекрестным наводкам (NEXT, ACR) и полосе пропускания (до 1 МГц у ТПП против 100-250 МГц у Cat.5e/6) кардинально различаются. Для низкоскоростных данных (до 10 Мбит/с на короткие расстояния) возможно применение, но для современных сетей Gigabit Ethernet необходимо использовать специализированные кабели СКС.

Как правильно выбрать диаметр токопроводящей жилы?

Выбор диаметра жилы (0.4, 0.5, 0.7, 0.9 мм) определяется двумя основными факторами: затуханием сигнала и максимальной длиной регенерационного участка. Чем больше диаметр жилы, тем меньше ее сопротивление постоянному току и меньше затухание на низких и высоких частотах. Для абонентских линий на короткие расстояния часто хватает 0.4-0.5 мм. Для магистральных и более длинных линий, а также для систем с питанием удаленного оборудования (например, IP-камер по PoE) предпочтительнее жилы 0.7-0.9 мм.

Что означает маркировка «нг-LS» и «нг-HF» в названии кабеля?

Данная маркировка относится к пожаробезопасным свойствам кабеля:

• нг – нераспространяющий горение при групповой прокладке.
• LS (Low Smoke) – пониженное дымовыделение при горении.
• HF (Halogen Free) – безгалогенный, не выделяющий коррозионно-активных галогенсодержащих газов при пожаре.

Кабели с такой маркировкой (например, ТППэп-нг-LS) обязательны для прокладки внутри зданий, в офисных и производственных помещениях, на транспортных объектах в соответствии с современными нормами пожарной безопасности.