Кабели коаксиальные самонесущие
Кабели коаксиальные самонесущие: конструкция, применение и технические аспекты
Кабели коаксиальные самонесущие (СКК) представляют собой специализированный класс кабельной продукции, предназначенный для передачи высокочастотных сигналов в системах связи, вещания и телекоммуникаций по воздушным линиям без использования дополнительных несущих тросов. Их ключевая особенность – интегрированный в конструкцию силовой элемент (стальной трос или пучок стальных проволок), который воспринимает все механические нагрузки, включая вес кабеля, ветровые и гололедные нагрузки, обеспечивая необходимую прочность и долговечность прокладки.
Конструктивное исполнение и материалы
Конструкция самонесущего коаксиального кабеля является многослойной и строго регламентированной. Каждый элемент выполняет критически важные функции для обеспечения стабильных электрических характеристик и механической надежности.
- Внутренний проводник (центральная жила): Выполняется из медной проволоки, может быть сплошным или скрученным из нескольких проволок. Диаметр проводника является ключевым параметром, определяющим волновое сопротивление и погонное затухание.
- Изоляция внутреннего проводника (диэлектрик): Обеспечивает постоянное расстояние между внутренним и внешним проводником, формируя волновое сопротивление. Применяются следующие типы:
- Сплошной полиэтилен (PE) – наиболее распространенный вариант.
- Вспененный полиэтилен (Foam PE) – снижает диэлектрические потери и вес кабеля.
- Воздушно-пористая изоляция – обеспечивает наилучшие электрические параметры за счет минимальной диэлектрической проницаемости.
- Внешний проводник (экран): Выполняет две функции: является вторым проводником для обратного тока и обеспечивает защиту от внешних электромагнитных помех. Конструктивно может быть:
- Оплетка из медных или алюминиевых проволок.
- Гладкая алюминиевая трубка, гофрированная для гибкости.
- Комбинированный экран: оплетка + ламинированная алюминиевая лента или гофрированная трубка + оплетка. Такая конструкция обеспечивает экранирующую эффективность до 120 дБ.
- Защитная внешняя оболочка: Защищает кабель от атмосферных воздействий (УФ-излучение, осадки, перепады температур) и механических повреждений. Изготавливается из светостабилизированного полиэтилена черного цвета (PE), устойчивого к образованию трещин.
- Самонесущий элемент (силовой трос): Располагается внутри конструкции или интегрируется в нее. Выполняется из оцинкованных стальных проволок высокой прочности. Может быть независимым (расположен параллельно коаксиальной части) или интегрированным в экран (кабели типа «кордельный» дизайн, где трос служит центральным элементом, вокруг которого навивается внешний проводник).
- Магистральные и абонентские линии кабельного телевидения (CATV): Классическая область применения. Кабели с волновым сопротивлением 75 Ом используются для построения разветвленных древовидных сетей от головной станции до абонентских ответвителей.
- Системы подвижной сотовой связи (2G, 3G, 4G/LTE, 5G): Для соединения базовых станций (БС) с антеннами, установленными на мачтах и вышках, а также для создания соединительных линий между секторными антеннами.
- Радиорелейные и спутниковые линии связи: Для передачи СВЧ-сигнала между антенной и приемо-передающей аппаратурой. Требуют кабелей с минимальным затуханием на высоких частотах.
- Системы эфирного радио- и телевещания: Для подачи сигнала от передатчика к антенне на радиовышке.
- Системы связи для объектов энергетики: Для организации каналов связи вдоль воздушных линий электропередачи (ВЛ), часто в грозозащитном тросе (ОКГТ).
Ключевые технические характеристики и параметры
Выбор СКК осуществляется на основе комплекса взаимосвязанных параметров, определяющих его пригодность для конкретной задачи.
| Параметр | Типичные значения / Описание | Влияние на применение |
|---|---|---|
| Волновое сопротивление | 50 Ом, 75 Ом | 50 Ом – для профессиональных систем связи, радиорелейных линий. 75 Ом – для систем телевещания (эфирного, кабельного), видеонаблюдения. |
| Погонное затухание (α) | Зависит от частоты и диаметра. Указывается в дБ/100м для ряда частот (например, на 100 МГц, 500 МГц, 1 ГГц, 2 ГГц). | Критически важный параметр для расчета бюджета усиления линии связи. Определяет максимальную длину участка без усилителей/повторителей. |
| Рабочий диапазон частот | От 5 МГц до 3 ГГц и выше, в зависимости от типа. | Определяет применимость кабеля для передачи сигналов конкретных стандартов (FM-радио, DVB-T2, мобильная связь 2G-5G, микроволновые радиорелейные линии). |
| Максимальное рабочее напряжение | Обычно от 1 до 3 кВ (постоянный ток). | Важно для систем, где по центральной жиле также подается питание для удаленных усилительных устройств (питание по кабелю). |
| Механическая нагрузка (разрывное усилие) | От 7 кН до 30 кН и более, в зависимости от сечения троса. | Определяет допустимую длину пролета между опорами, условия по ветровым и гололедным нагрузкам в конкретном климатическом районе. |
| Внешний диаметр | От 8 мм до 25 мм и более. | Влияет на ветровую нагрузку, удобство монтажа и выбор арматуры для подвеса. |
| Экранирующая эффективность | Не менее 90-120 дБ для качественных кабелей. | Защита передаваемого сигнала от внешних помех (радиостанции, электродвигатели) и предотвращение излучения сигнала вовне. |
Области применения и стандарты прокладки
СКК применяются в тех случаях, когда прокладка кабеля в грунте или по стенам зданий экономически нецелесообразна или технически невозможна.
Прокладка СКК регламентируется нормативными документами (ПУЭ, СНиП, ведомственными стандартами). Ключевые требования: обеспечение габарита до земли (не менее 3.5-6 м в зависимости от местности), использование специальной арматуры для подвеса (зажимы, кронштейны), обязательное заземление металлических элементов опор и экрана кабеля для защиты от грозовых перенапряжений. Монтаж производится с предварительным натяжением, величина которого рассчитывается исходя из климатических условий и длины пролета.
Сравнение с альтернативными решениями
| Критерий | Самонесущий коаксиальный кабель (СКК) | Волоконно-оптический кабель (ВОК) самонесущий | Кабель в земле (коаксиальный или оптический) |
|---|---|---|---|
| Пропускная способность | Ограничена полосой пропускания коаксиала (до ~3 ГГц). Достаточна для аналогового ТВ, мобильной связи до 4G. | Крайне высокая (десятки Тбит/с). Будущеустойчивое решение для 5G и выше. | Зависит от типа кабеля (коаксиал или оптика). |
| Дальность передачи без усиления | Ограничена высоким погонным затуханием (требуются усилители через каждые 0.5-2 км). | Крайне высокая (десятки-сотни км без регенерации). | Аналогично воздушной прокладке для кабеля того же типа. |
| Устойчивость к помехам | Высокая (при хорошем экране), но возможны наводки при повреждении экрана. | Абсолютная (световой сигнал не подвержен ЭМ-помехам). | Выше, чем у воздушного (защита грунтом). |
| Стоимость проекта | Низкие капитальные затраты, умеренные эксплуатационные (замена усилителей). | Высокие капитальные затраты (дорогое активное оборудование), низкие эксплуатационные. | Высокие капитальные затраты (земляные работы), низкие эксплуатационные. |
| Скорость и сложность монтажа | Высокая скорость, относительно простой монтаж на существующие опоры. | Требует высокой квалификации монтажников, сварки/спайки волокон. | Низкая скорость, необходимость согласований и земляных работ. |
| Уязвимость | Высокая: обледенение, ветер, ураганы, вандализм, кража. | Высокая: те же механические угрозы, плюс риск обрыва волокна при перетяжке. | Низкая: защищен грунтом, но уязвим при земляных работах третьими лицами. |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Как правильно выбрать сечение (диаметр) самонесущего коаксиального кабеля?
Выбор осуществляется на основе инженерного расчета, учитывающего три ключевых фактора: требуемую дальность передачи (бюджет затухания), верхнюю частоту рабочего сигнала и механические нагрузки. Чем больше диаметр кабеля, тем ниже его погонное затухание (особенно на высоких частотах) и выше механическая прочность. Однако, с увеличением диаметра растет стоимость, вес и ветровая нагрузка. Необходимо найти баланс, анализируя технические условия проекта.
Требуется ли заземление самонесущего коаксиального кабеля?
Да, это обязательное требование правил устройства электроустановок (ПУЭ) и условий безопасности. Металлический экран кабеля и несущий трос должны быть заземлены на каждой опоре или через опору, если она металлическая и сама заземлена. Это защищает кабель и подключенное оборудование от наведенных потенциалов, грозовых перенапряжений и предотвращает поражение персонала электрическим током.
В чем разница между кабелями с оплеткой и с гофрированным внешним проводником?
Кабель с алюминиевым гофрированным экраном обладает близкой к 100% экранировкой и низким сопротивлением внешнего проводника. Он обеспечивает лучшую защиту от помех и меньшие потери на высоких частотах. Кабель с оплеткой (обычно 64-96% покрытия) более гибкий и легкий, но его экранирующая эффективность и электрические параметры хуже. Для критически важных магистральных линий и высоких частот предпочтительнее гофрированный экран.
Какой максимальный пролет между опорами возможен для СКК?
Максимальный пролет не является фиксированной величиной. Он рассчитывается для конкретных условий на основе прочности кабеля (разрывного усилия), расчетных ветровых и гололедных нагрузок для региона (по СНиП), требуемого габарита до земли и стрелы провеса. Ориентировочно, для кабелей среднего диаметра (10-12 мм) пролеты составляют от 40 до 80 метров. Точный расчет должен выполнять проектировщик.
Можно ли использовать СКК для передачи питания к активному оборудованию (например, к усилителям на мачте)?
Да, эта функция называется «питание по кабелю» или «Remote Powering». По центральной жиле и экрану коаксиального кабеля подается постоянное напряжение (обычно 30-60 В). Критически важно при этом учитывать максимально допустимое рабочее напряжение кабеля и падение напряжения на длине линии, чтобы обеспечить оборудование необходимым питанием. Не все типы СКК оптимально подходят для этой задачи, следует выбирать кабели с низким сопротивлением жилы и экрана.
Заключение
Самонесущие коаксиальные кабели остаются востребованным техническим решением для построения воздушных линий передачи ВЧ-сигналов, несмотря на растущую конкуренцию со стороны волоконно-оптических технологий. Их преимущества – относительно низкая стоимость развертывания, простота монтажа и обслуживания, а также проверенная временем надежность – делают их оптимальным выбором для определенного класса задач: абонентских сетей CATV, фидерных линий базовых станций сотовой связи, систем радиовещания и видеонаблюдения. Корректный выбор типа кабеля, основанный на тщательном расчете электрических и механических параметров, а также соблюдение норм монтажа и заземления являются залогом долговечной и стабильной работы линии связи.