Гидрофобный заполнитель

С целью защиты от проникновения влаги из внешней среды применяется продольная герметизация кабелей.

Известны следующие способы герметизации кабелей [8-10]:

- полное заполнение всего межжильного пространства сердечника, так называемого свободного объема, гидрофобным компаундом;

- периодическое образование по длине кабеля внутренних водостойких пробок из компаунда;

- нанесение на изолированные жилы сухого порошка (например, на основе целлюлозы), который при проникновении внутрь кабеля влаги набухает и, заполняя свободный объем сердечника, препятствует ее продольному распространению;

- введение в сердечник кабеля влагопоглащающих элементов в виде лент и корделей.

В качестве заполнителя сердечника кабелей используется композиция из продуктов перегонки нефти - петролатум, или нефтяное желе, часто с добавкой полиэтилена. В отечественной практике используется гидрофобный заполнитель МЗК (масса защитная ка­бельная), представляющий собой смесь парафина, церезина и минерального масла с до­бавкой полиэтилена.

Поясная изоляция

Поясная изоляция накладывается на скрученный сердечник с целью его скрепления и со­хранения формы, а также для механической и тепловой защиты изоляции жил при после­дующих технологических процессах: экранировании, введении заполнителя, особенно на­ложении оболочки, бронировании (поливке горячим битумом). Поясная изоляция допол­нительно увеличивает электрическую прочность изолированных жил по отношению к ме­таллической оболочке или экрану.

В кабелях с воздушно-бумажной изоляцией жил и числом пар 10-100 в качестве по­ясной изоляции используются две ленты телефонной бумаги КТ-50 толщиной 0,05 мм, а в кабелях с числом пар более 100 - кабельной бумаги К-120 толщиной 0,12 мм. В кабелях с полиэтиленовой изоляцией жил поясной изоляцией служит одна - две (в зависимости oт диаметра кабеля) пластмассовые ленты: поливинилхлоридные, полиэтиленовые или поли-этилентерефталатные (лавсановые). Применяются поливинилхлоридная пластифициро­ванная (ПВХ) пленка марки К, полиэтиленовая (ПЭ) марки Мс, полиэтилентерефталатная (ПЭТ) марки ПЭТ-Э.

Поясная изоляция накладывается спирально с перекрытием по ширине лент 15..50% или продольно.

Экран

Для защиты цепей кабелей в пластмассовой и стальной оболочках от внешних электро­магнитных влияний поверх поясной изоляции накладывается ленточный экран. В случае алюминиевой и свинцовой оболочек функции экрана выполняют сами оболочки, посколь­ку обладают существенно меньшими по сравнению со стальной оболочкой электрически­ми сопротивлениями: алюминиевая — благодаря высокой электропроводности материала, свинцовая - вследствие своей относительно большой толщины.

Экран может быть выполнен из мягкой медной или алюминиевой ленты. Последняя, менее дефицитная и более предпочтительная. Экран накладывается на сердечник спирально или продольно - этот способ технологичнее, так как не связан с вращательным движением. Продольный экран может быть гладким или гофрированным. Гофрированный экран зна­чительно более стоек к многократным изгибам, но на него расходуется материала на 10...15% больше, чем на гладкий. Высота гофра 0,8...1,0 мм.

В отечественной практике применяется алюминиевый экран. Материалом для него служит лента из мягкой алюминиевой фольги марки А0 или А5 толщиной 0,10...0,15 мм (реже до 0,20 мм).

Значительно более высокими физико-механическими свойствами обладает продоль­ный экран из алюмополиэтиленовой ленты, представляющей собой алюминиевую фольгу, покрытую с одной или с обеих сторон полиэтиленовой пленкой толщиной 0,03±0,01 мм , Двухслойная лента накладывается на поясную изоляцию металлом внутрь, а по­лиэтиленовым слоем наружу.

Алюминиевый экран, составляющий с оболочкой одно целое, во-первых, характери­зуется во много раз большей стойкостью к многократным изгибам, чем отдельный экран, и, во-вторых, что является главным его достоинством, на несколько порядков увеличивает влагонепроницаемость оболочки, так как служит барьером на пути диффузии паров влаги из окружающей среды внутрь кабеля.

Оболочки

Оболочка - это непрерывная металлическая или неметаллическая трубка, расположенная поверх сердечника с поясной изоляцией (и экраном, если имеется) и предназначенная для защиты изолированных жил от влаги и других внешних воздействий. Представление о со­временных типах оболочек дает рис. 2.2.

Рис. 2.2 Типы оболочек городских телефонных кабелей

Металлические оболочки.Свинцовая оболочка кабелей связи изготавливается из свинцово-сурьмянистого сплава марок ССу, ССуМ, ССуМ2, ССуМО, ССуМТ. Все эти сплавы (за исключением ССу) кроме сурьмы содержат и другие легирующие присадки, повышающие механическую прочность оболочки и особенно ее вибростойкость. Оболочки кабелей, предназначенных для эксплуатации в условиях значительной вибрационной нагрузки, следует изготовлять из сплавов повышенной прочности марок ССуМ2 с содержанием сурьмы 0,6...0,8% и ССуМТ, в который входит теллур. Вибростойкость сплавов ССуМ2 и ССуМТ в 1,5...2 раза выше, чем остальных.

Свинцовая оболочка накладывается на сердечник методом выпрессования на свинцо­вых прессах: поршневых периодического действия, непрерывного действия.

Основные достоинства свинца — технологичность (легко прессуется, паяется). Недос­татки - дефицитность и большая плотность. Достоинства свинцовой оболочки - гибкость, коррозионностойкость, удовлетвори­тельные параметры экранирования. Недостатки - большая масса, малая вибростойкость, нестойкость к многократным изгибам, малая прочность на растяжение и сжатие.

Стальная гофрированная оболочка, служащая заменителем свинцовой, обладает зна­чительно большими вибростойкостью и прочностью на растяжение и на сжатие. Благодаря этому она в несколько раз тоньше свинцовой и, следовательно, имеет меньшую массу и, кроме того, что особенно важно, может выполнять функции двух конструктивных элемен­тов кабеля: герметичной металлической оболочки, защищающей сердечник кабеля от вла­ги, и стальной ленточной брони, защищающей кабель от механических воздействий. По­этому кабели в стальной оболочке могут применяться взамен небронированных и брони­рованных кабелей в свинцовой оболочке марок ТГ и ТБ, а также кабелей в полиэтилено­вой оболочке с защитным покровом типа Б и т.п.

Стальная оболочка формируется путем продольного наложения на сердечник кабеля стальной ленты с одновременной герметизацией шва.

Недостатки стальной оболочки: слабое защитное действие от внешних электромагнитных влияний, малая гибкость и нестойкость к многократным изгибам, сильная подверженность коррозии. Соответственно меры по их устранению следующие: наложение поверх поясной изоляции сердечника, под оболочкой, алюминиевого экрана, гофрирование стальной ленты или оболочки, покрытие оболочки антикоррозийным компа­ундом и полиэтиленовым шлагом.

Алюминиевая оболочка также применяется в качестве заменителя свинцовой, но глав­ное ее назначение - защита кабелей, прокладываемых в зонах влияния сильных электро­магнитных полей: вблизи линий электропередачи (ЛЭП), электрифицированных железных дорог, заземляющего контура энергоустановок, мощных радиостанций и т.п. Значительная электропроводность алюминия обеспечивает более высокие экранирующие свойства алюминиевой оболочки от внешних электромагнитных влияний по сравнению с другими ме­таллическими оболочками.

Алюминиевая оболочка накладывается на кабель методом выпрессования на поршне­вых прессах либо методом сварки - высокочастотной или аргонно-дуговой.

Алюминиевые оболочки могут быть гладкими или гофрированными.

Толщина алюминиевой оболочки для кабелей повышенной защищенности от внеш­них электромагнитных влияний выбирается в зависимости от требований к величине их коэффициента защитного действия (КЗД).

Пластмассовые оболочки.Пластмассовые оболочки - преимущественно полиэтиленовые и алюмополиэтиленовые, а в отдельных случаях поливинилхлоридные - являются основными заменителями свинцовой. Так как через любую пластмассу все же диффундируют пары влаги, то пласт­массовые оболочки применяются, как правило, в сочетании с невлагоемкой полиэтилено­вой изоляцией жил. Кабели для наружной прокладки выпускаются в полиэтиленовой или алюмополиэтиленовой оболочке, поскольку полиэтилен обладает на один-два порядка меньшей влагонепроницаемостью, чем поливинилхлоридный пластикат.

Полиэтиленовая и алюмополиэтиленовая оболочка изготовляется из светостабилизированного полиэтилена высокого давления (низкой плотности), содержащего примерно 2% мелкодиспергированной газовой сажи.

Значительно более высокую влагозащищенность кабелей по сравнению с полиэтилено­вой обеспечивает алюмополиэтиленовая оболочка, представляющая собой полиэтиленовую трубку, металлизированную изнутри слоем алюминиевой фольги. Тонкий металлический барьер препятствует диффузии паров влаги через оболочку. Коэффициент влагонепроницае­мости алюмополиэтиленовой оболочки в зависимости от ее конструкции и технологии изго­товления может быть уменьшен в сотни, тысячи и даже десятки тысяч раз (т.е. на два-четыре порядка) по сравнению с однородной полиэтиленовой оболочкой. Единственный путь про­никновения влаги в кабель с такой оболочкой - между перекрывающимися краями полиэти­леновой ленты.

Поливинилхлоридная оболочка, точнее оболочка из поливинилхлоридного пластика­та, применяется весьма ограниченно, а именно в кабелях с числом пар не более 100, про­кладываемых в пожароопасных местах. В отличие от полиэтилена, поливинилхлорид не распространяет горения.

Поливинилхлоридный пластикат представляет собой переработанную смесь термо­пластичной смолы - поливинилхлорида с различными пластификаторами, стабилизатора­ми и наполнителями, повышающими эластичность поливинилхлорида и облегчающими процесс его экструдирования.

Несущий трос

Самонесущие кабели типа ТП, специально предназначенные для подвески на опорах, от­личаются от других кабелей с полиэтиленовой изоляцией и оболочкой наличием в их кон­струкции стального несущего троса. Кабель с несущим тросом в сечении имеет форму, близкую к цифре «8». Наложение общей оболочки, состоящей из двух цилиндрических частей и перемычки между ними, на экранированный сердечник и несущий трос произво­дится одновременно. В качестве несущего троса применяется стальной канат спиральный, скрученный из семи проволок с временным сопротивлением разрыву не менее 1,4 ГПа (140 кгс/мм²).

Защитные покровы

В состав защитных покровов в общем случае входят три элемента (рис. 2.3) - подушка, броня, наружный покров.

Рис. 2.3. Защитные покровы городских телефонных кабелей типа: а - БГ; б - Б; в - БбШп; г - К - оболочка кабеля; 1 – оболочка кабеля; 2 - подушка под броню; 3 - броня из стальных лент; 4 - броня из стальных круглых проволок; 5 - наружный покров из кабельной пряжи;

6 - полиэтиленовый шланг

В пожароопасных местах применяется защитный покров без наружного элемента: его обозначение БГ. Поверх стальной оболочки, не требующей для своей механической защи­ты брони, накладывается только один элемент защитных покровов, а именно наружный покров в виде шлангового покрытия (Шп).

Подушка.Подушка - внутренняя часть защитного покрова. Она накладывается на оболочку для предохранения последней от коррозии и от механических повреждений стальными бронелентами или бронепроволоками как в процессе бронирования кабелей, так и при их про­кладке. Подушка представляет собой комбинированный элемент, состоящий преимущест­венно из чередующихся слоев крепированной бумаги и битума.

Броня.Стальная броня - центральный элемент защитного покрова - служит для защиты ка­беля от механических воздействий.

Стальная лента изготовляется из низкоуглеродистой стали: с цинковым покрытием или без покрытия.

Стальная оцинкованная круглая проволока также изготовляется из низкоуглеродной стали. В зависимости от назначения и поверхностной плотности цинкового покрытия стальная проволока разделяется на две группы: Ж и ОЖ для эксплуатации соответственно в жестких и особо жестких коррозионных условиях.

Наружный покров

Наружный покров является внешним элементом защитного покрова и служит главным об­разом для защиты стальной брони от коррозии. Как и подушка, наружный покров состоит из нескольких слоев.

В кабелях связи применяются три варианта наружного покрова. Входящая в состав покровов типов Б и К кабельная пряжа разделяется на три группы: специальную, повышенную и обыкновенную. Специальная пряжа изготовляется из джутово-кенафного волокна, а пряжа двух других групп — из короткого льняного, пенькового и кенафного волокон.

Нормированная влажность пряжи: специальной 14%, остальной 12%.

Разрывное усилие для пряжи, не менее, кгс: специальной 14,2...18,6 (14,4... 19,0); повышенной 9,8.-18,6 (10...19,0); обыкновенной 9,3.-17,6 (9,5...18,0).

Минимальная толщина битумно-волоконного наружного покрова независимо от диа­метра кабеля 2 мм.

Для защитного шланга используется такой же полиэтилен высокого давления (низкой плотности), как и для оболочки.

Кабельную пряжу и кабельную бумагу для защитных покровов предварительно про­питывают противогнилостным составом на нефтяной основе с добавкой ан­тисептика.