Кабели экранированные в пластмассовой изоляции

Кабели экранированные в пластмассовой изоляции: конструкция, классификация, применение и стандарты

Экранированные кабели в пластмассовой изоляции представляют собой класс электротехнической продукции, предназначенный для передачи электроэнергии, сигналов или данных в условиях воздействия внешних электромагнитных помех (ЭМП) и для предотвращения излучения собственных электромагнитных полей в окружающую среду. Пластмассовая изоляция, в основном из поливинилхлорида (ПВХ), сшитого полиэтилена (СПЭ) или полиэтилена (ПЭ), в сочетании с экранирующими элементами обеспечивает надежную и долговечную работу в широком диапазоне применений.

Конструктивные элементы экранированного кабеля

Конструкция таких кабелей является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из меди или алюминия. Может быть монолитной (однопроволочной) для стационарной прокладки или гибкой (многопроволочной) для подключения подвижного оборудования. Класс гибкости (1-6 по ГОСТ 22483) является ключевым параметром.
• Изоляция жилы: Выполняется из пластмассовых материалов. ПВХ (винил) распространен благодаря негорючести, стойкости к маслам и химикатам. Сшитый полиэтилен (XLPE) применяется для кабелей на более высокие напряжения и температуры (до 90°C и выше). Полиэтилен низкой/высокой плотности (ПНД/ПВД) часто используется в кабелях связи.
• Экран: Основной функциональный элемент. Представляет собой барьер для электромагнитных полей. Выполняется в виде:
  • Оплетки: Из медных, реже алюминиевых, луженых или нелуженых проволок. Обеспечивает хорошую гибкость и стойкость к механическим воздействиям, но неполное покрытие (порядка 70-95%).
  • Фольги: Лавсановая или полипропиленовая пленка, ламинированная алюминиевой фольгой. Обеспечивает 100% покрытие, но малая механическая прочность требует осторожности при монтаже.
  • Комбинированного экрана: Фольга + оплетка. Сочетает преимущества обоих типов: 100% покрытие от фольги и механическую стойкость/хорошее сопротивление по постоянному току от оплетки.
  • Экрана в виде спирально наложенной проволоки (часто для кабелей с большим диаметром).
• Разделительный слой: Как правило, полиэтилентерефталатная (ПЭТ) или полипропиленовая пленка, накладываемая под оплетку или поверх фольги для облегчения разделения слоев при разделке кабеля и защиты от коррозии (в случае алюминиевой фольги).
• Поясная изоляция (оболочка): Наружный защитный слой из ПВХ, полиэтилена, полиуретана (PUR) или других полимеров. Защищает от механических повреждений, влаги, агрессивных сред и ультрафиолета. Может иметь специальные свойства: маслобензостойкость, низкая горючесть (LSZH), стойкость к скручиванию.
• Дренажный проводник: Неизолированный медный проводник, контактирующий с экраном. Служит для заземления экрана и отвода наведенных токов. В кабелях с фольгой является обязательным элементом.

Классификация и основные типы кабелей

Классификация осуществляется по нескольким ключевым признакам: назначению, материалу изоляции, типу экрана, номинальному напряжению.

Таблица 1: Классификация экранированных кабелей по назначению и основным характеристикам

Тип кабеля (примеры обозначений)	Назначение	Материал изоляции	Тип экрана	Ключевые особенности
ВВГз-П, NYM (J)	Силовые кабели для стационарной прокладки в сетях 0,66/1 кВ	ПВХ	Медная оплетка или общий экран из фольги/оплетки	Для помещений, кабельных каналов. Буква «з» или «Е» в обозначении указывает на экран.
ПвПг, XLPE	Силовые кабели на среднее и высокое напряжение (6-35 кВ и выше)	Сшитый полиэтилен (XLPE)	Экран из полупроводящих материалов + медная проволока/лента	Экран выравнивает электрическое поле вокруг жилы. Обязателен для кабелей на напряжение выше 6 кВ.
КГВЭВ, CY, LIYY	Гибкие силовые и контрольные кабели для подвижного подключения	ПВХ, резина	Медная оплетка	Высокая гибкость, стойкость к многократным изгибам. Для кранов, станков, переносного оборудования.
CAT5e, CAT6/6A U/FTP, S/FTP	Кабели структурированных кабельных систем (СКС), Ethernet	ПЭ, ПВХ	Индивидуальный экран (фольга) на каждой паре (U/FTP) и/или общий экран (оплетка) (S/FTP)	Подавление перекрестных помех (NEXT, FEXT). Критично для высокоскоростной передачи данных (1-10 Гбит/с).
МКЭШ, LAPP UNITRONIC	Кабели для аналоговых и цифровых систем автоматизации (Fieldbus, Profibus, CAN)	ПЭ, ПВХ	Фольга + оплетка	Высокие требования к симметрии и помехозащищенности. Часто имеют парную скрутку.
МКЭК, LiYCY	Измерительные и контрольные кабели	ПВХ	Фольга, оплетка или комбинированный	Для подключения датчиков, приборов, сигнализации. Защита слаботочных сигналов от помех.

Принцип действия экрана и требования к заземлению

Экран работает по принципу клетки Фарадея. При воздействии внешнего электромагнитного поля, наведенные токи возникают на внешней поверхности экрана и замыкаются через систему заземления, не проникая к внутренним проводникам. Аналогично, электромагнитное поле от внутренних проводников замыкается на внутренней поверхности экрана.

Эффективность экранирования (ЭЭ) измеряется в децибелах (дБ) и показывает, во сколько раз экран ослабляет напряженность поля. Для силовых кабелей на ВН основная функция экрана – выравнивание электрического поля, для слаботочных – защита от электромагнитных помех.

Заземление экрана является обязательным и критически важным. Без надлежащего заземления экран не только теряет свои защитные свойства, но и может стать антенной, усиливающей помехи. Существует несколько схем заземления:

• Заземление с одной стороны: Применяется для защиты от емкостных связей и в цепях постоянного/низкочастотного переменного тока. Исключает образование замкнутого контура и циркуляцию уравнительных токов.
• Заземление с двух сторон: Применяется для защиты от индуктивных помех и в высокочастотных цепях. Требует обеспечения низкого сопротивления заземления во избежание разности потенциалов. В силовых цепях заземляется всегда с двух сторон.
• Многоточечное заземление: Используется в кабельных трассах большой длины или в системах с высокой частотой.

Выбор схемы зависит от типа сигнала, частоты, длины линии и требований к электробезопасности.

Области применения и условия эксплуатации

Экранированные кабели применяются во всех отраслях, где присутствуют источники ЭМП или предъявляются жесткие требования к электромагнитной совместимости (ЭМС):

• Промышленная автоматизация: Цеха с мощным силовым оборудованием (приводы, печи, сварочные аппараты). Подключение программируемых логических контроллеров (ПЛК), датчиков, систем управления.
• Энергетика: Подключение устройств релейной защиты и автоматики (РЗА), систем телемеханики, измерительных трансформаторов.
• Информационные технологии и связь: Прокладка СКС в офисных центрах, дата-центрах, промышленных сетях (Industrial Ethernet).
• Транспортная инфраструктура: Системы сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) на железной дороге, управление на метрополитене.
• Медицинское и исследовательское оборудование: Точные измерительные комплексы, где помехи могут исказить результаты.
• Объекты с повышенными требованиями к безопасности: АЭС, военные объекты, центры обработки данных.

Стандарты и нормативная база

Производство и применение экранированных кабелей регламентируется национальными и международными стандартами:

• ГОСТ 31565-2012 (МЭК 60332): Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности.
• ГОСТ 31996-2012: Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ.
• ГОСТ Р 53769-2010 (МЭК 60502): Кабели силовые на номинальное напряжение от 6 до 30 кВ.
• МЭК 61156 (серия): Симметричные кабели связи цифровые.
• МЭК 11801 (ISO/IEC 11801): Информационная технология. Универсальная кабельная система помещений.
• TIA/EIA-568: Стандарт для коммерческих телекоммуникационных кабельных систем.
• EN 50288 (серия): Многожильные кабели для аналоговой и цифровой связи.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между экраном из фольги и оплетки?

Фольга обеспечивает 100% покрытие по всей длине, но обладает высоким сопротивлением и низкой механической прочностью. Эффективна на высоких частотах. Оплетка имеет меньшее сопротивление, высокую гибкость и стойкость к механическим нагрузкам, но неполное покрытие (обычно 70-95%). Комбинированный экран (фольга+оплетка) оптимален для широкополосных приложений.

Обязательно ли заземлять экран с двух сторон у контрольного кабеля в цепях постоянного тока (4-20 мА)?

Для аналоговых сигналов постоянного тока, таких как 4-20 мА, рекомендуется заземлять экран только с одной стороны (обычно со стороны источника питания или контроллера). Это предотвращает циркуляцию выравнивающих токов по экрану, которые могут навести помеху на сигнальные жилы. Однако если кабель проходит через зону с очень сильными высокочастотными помехами, может потребоваться двухстороннее заземление через емкость.

Как правильно разделывать и оконцовывать экран при монтаже?

Необходимо обеспечить надежный электрический контакт экрана с заземляющим проводником или корпусом оборудования. Для этого используют:

• Кабельные наконечники для экранов (пигтейлы).
• Экраноразделочные инструменты, снимающие оболочку без повреждения экрана.
• Специальные разъемы (D-Sub, RJ45) с металлическими корпусами, контактирующими с экраном кабеля.
• Металлические кабельные вводы (сальники) с контактными лепестками.

Контакт должен иметь минимальное переходное сопротивление и большую площадь соприкосновения.

Можно ли прокладывать экранированные и неэкранированные силовые кабели в одном лотке?

Не рекомендуется. Силовые кабели, даже экранированные, создают значительные магнитные поля, которые могут наводить помехи в соседних слаботочных или неэкранированных кабелях. Согласно правилам ПУЭ и рекомендациям по ЭМС, кабели разных групп (силовые, управления, связи) должны прокладываться раздельно, с соблюдением нормируемых расстояний или с применением разделительных перегородок в общих лотках.

Как выбрать между кабелями ВВГз и NYM для внутренней проводки?

Оба кабеля экранированы (ВВГз — оплетка, NYM — общий экран из медной луженой проволоки или фольги). NYM имеет дополнительный промежуточный герметизирующий слой из мелонаполненной резины, что повышает его пожароопасные характеристики и делает его нераспространяющим горение при одиночной прокладке. ВВГз более жесткий и, как правило, дешевле. Выбор зависит от условий прокладки (скрытая/открытая), требований пожарной безопасности и бюджета.

Что означает маркировка «LSZH» на оболочке кабеля и где она применяется?

LSZH (Low Smoke Zero Halogen) – материал оболочки и изоляции с пониженным дымовыделением и без галогенов. При пожаре такие кабели выделяют минимальное количество коррозионных и токсичных газов (хлористого водорода). Они обязательны для применения в местах массового скопления людей (метро, аэропорты, больницы, торговые центры), в закрытых транспортных средствах и на объектах с чувствительной электроникой.

Заключение

Экранированные кабели в пластмассовой изоляции являются неотъемлемым компонентом современных энергетических, автоматизированных и телекоммуникационных систем. Правильный выбор типа экрана, материала изоляции и оболочки, а также строгое соблюдение правил монтажа и заземления являются залогом обеспечения электромагнитной совместимости, устойчивости работы оборудования и общей безопасности объекта. Понимание конструктивных особенностей и принципов действия экрана позволяет инженерам и монтажникам принимать технически и экономически обоснованные решения при проектировании и строительстве.