Тема 1.1.6 Экраны, оболочки и защитные кабельные покровы

Защитные кабельные покровы служат для предохранения кабелей от механических повреждений и коррозии. Защитный покров состоит из подушки, брони и наружного покрытия. Подушка накладывается на оболочку для предохранения ее от коррозии и механических повреждений лентами или проволоками брони. Кабельная броня, состоящая из металлических лент или одного или нескольких повивов проволок, препятствует повреждению кабеля от внешних механических и электрических воздействий. Наружное покрытие, расположенное поверх брони, защищает ее от коррозии и внешних механических факторов.

На сердечник накладываются спирально или продольно бумажные, пластмассовые или резиновые ленты или пластмассовые оболочки, образуя поясную изоляцию. Поясная изоляция скрепляет сердечник и сохраняет его форму, предохраняет жилы с изоляцией от механических и тепловых повреждений при изготовлении кабельного изделия.

В зависимости от материала изоляции жил и оболочек и особенностей конструкции кабельного изделия для образования поясной изоляции применяются полиэтиленовые, поливинилхлоридные, полиамидные или равноценные им пластмассовые ленты или пленки, а также кабельная бумага, прорезиненная ткань и изоляция из поливинилхлоридного пластиката, не распространяющего горение.

Поясная изоляция может быть образована из двух разнородных лент или лент и изоляции из поливинилхлоридного пластиката и полиэтилена.

Экраны предназначены для защиты цепей в кабелях, проводах и шнурах связи и автоматики и телемеханики от внешних и внутренних (взаимных) электромагнитных влияний. В силовых высоковольтных кабелях экраны служат для выравнивания электрического поля. Алюминиевые и свинцовые оболочки кабелей для сигнализации и блокиров­ки, а также кабелей связи выполняют функции экрана.

Экранирование сердечника или отдельных групп (пар, четверок, пучков) кабелей связи производится алюминиевыми, алюминиевыми гофрированными, медными или стальными лентами, накладываемыми продольно или спирально, алюмополиэтиленовыми лентами, металлизированной бумагой, а также оплеткой из плоских или круглых медных проволок (луженых или нелуженых). Алюминиевая лента изготавливается из мягкой алюминиевой фольги. Медные ленты используются, как правило, отожженными. Их толщина 0,1 мм, а ширина не менее 25 мм. Алюмополиэтиленовая лента применяется в кабелях с полиэтиленовыми оболочками. Она представляет собой алюминиевую фольгу толщиной 0,10 или 0,15 мм, покрытую с одной стороны полиэтиленовой пленкой. При изготовлении кабеля лента накладывается на сердечник металлом внутрь и сваривается с оболочкой. Металлизированная бумага — это кабельной бумага, покрытая слоем алюминия.

Экранирование изолированных жил проводов и шнуров связи производится оплеткой или обмоткой медной проволоки диаметром 0,05—0,12 мм, а также мишурными нитями поверх группы. Экраны кабелей для сигнализации и блокировки с пластмассовыми оболочками изготавливаются из алюминиевой фольги или металлизированной бумаги.

В контрольных экранированных кабелях экран устраивается наложением на сердечник поверх поясной изоляции медной ленты толщиной 0,06 мм, или алюминиевой фольги толщиной 0,15 мм, или гофрированной алюминиевой ленты.

В силовых кабелях с пропитанной бумажной изоляцией и с бумажной изоляцией, пропитанной не стекающим составом, на напряжение 6—10 кВ на поясную изоляцию и в кабелях на напряжение 20 и 35 кВ на жилы и поверх изоляции наложен экран из полупроводящей бумаги.

Оболочка кабеля — это непрерывная металлическая или неметаллическая трубка, расположенная поверх сердечника с поясной изоляцией (экраном) для защиты его от механических воздействий, света, проникновения влаги, химических веществ, электромагнитных влияний и других внешних факторов.

Применяются оболочки металлические (свинцовые, алюминиевые, стальные), пластмассовые (полиэтиленовые и поливинилхлоридные), резиновые и металлопластмассовые (в виде пластмассовой трубки с тонким слоем металла изнутри).

Свинцовые оболочки кабелей связи изготавливаются из свинцово-сурьмянистых сплавов. Кабели, предназначенные для эксплуатации в Условиях повышенной вибрационной нагрузки, имеют свинцовые оболочки из сплавов повышенной прочности с содержанием сурьмы 0,6—0,8%. Свинцовые оболочки силовых кабелей состоят из свинца или из свинцово—сурьмянистых сплавов. Свинцовые оболочки накладывают на кабель методом опрессования в горячем виде.

Алюминиевые оболочки могут быть прессованными или сварными, гладкими или гофрированными. Форма гофра в гофрированной алюминиевой оболочке синусоидальная, 5-образная или синусоидальная с цилиндрической впадиной. Алюминиевые оболочки выпрессовывают в горячем виде или изготовляют холодным способом из ленты со свар­ным продольным швом. Известны методы соединения оболочки из алюминиевых лент ВЧ токами или холодной сваркой и давлением. Для кабелей больших диаметров (свыше 20—30 мм) выпускают гофрированные алюминиевые оболочки. Алюминиевые оболочки — легкие, дешевые и обладают высокими экранирующими свойствами. Однако алюминий подвержен электрохимической и почвенной коррозии, от чего его защищают полиэтиленовым шлангом с предварительно наложенным слоем битума.

Стальные оболочки изготовляют сваркой лент толщиной 0,3—0,5 мм, свернутых в трубку (рисунок 17)из стальной холоднокатаной особо мягкой ленты из низкоуглеродистой стали. Для повышения гибкости стальные оболочки гофрируют. На рисунке 17 показаны различные способы гофрирования стальных оболочек: a — треугольно-кольцевой, б — синусоидально-кольцевой, в — винтовой, г — плосковершинный кольцевой, д — плосковершинный винтовой, е — плосковпаденный винтовой. С целью защиты от коррозии на стальные оболочки надевают полиэтиленовый шланг с предварительно наложенным слоем битума. Дополнительной защиты от механических воздействий стальные оболочки не требуют.

Рисунок 17 – Способы гофрирования стальных оболочек

Сварка шва — высокочастотная или аргонно-дуговая. Форма гофра — синусоидальная кольцевая (при высокочастотной сварке), спиральная или винтовая (при аргонно-дуговой сварке). Толщина стальной оболочки при диаметре кабеля под оболочкой до 25, от 25 до 50 и свыше 50 мм равна соответственно 0,3; 0,4 и 0,5 мм.

Пластмассовые оболочки изготавливаются из полиэтилена высокого давления и низкой плотности с добавлением свето и термостабилизаторов или из поливинилхлоридного пластика с добавлением светостабилизаторов. Пластмассовые оболочки выгодно сочетают влагостойкость, стойкость против электрической и химической коррозии и придают кабелю легкость, гибкость и вибростойкость. Однако через пластмассу постепенно диффундируют водяные пары, что приводит к снижению сопротивления изоляции кабеля. Поэтому пластмассовые оболочки применяют, главным образом, в кабелях с негигроскопичной изоляцией (полиэтилен, фторопласт, поливинилхлорид и т. п.).

Резиновые оболочки обладают высокой механической прочностью против растягивающих, ударных и крутящих нагрузок, а также защищают изоляции жил кабеля от солнечной радиации и других атмосферных воздействий. Их применяют в кабелях с резиновой изоляцией, а также в кабелях с полиэтиленовой изоляцией для повышения гибкости этих кабелей.

Резиновые оболочки изготавливаются из маслостойких, не распространяющих горение резин, нагревостойких резин повышенной холодостойкости и др.

В кабелях автоматики и телемеханики металлопластмассовая (алюмополиэтиленовая) оболочка состоит из полиэтиленовой трубки, внутренняя поверхность которой покрыта слоем алюминиевой фольги.

Полиэтиленовые оболочки обладают высокими физико-механическими свойствами, малой влагопроницаемостью и стойкостью против воздействия агрессивных сред. Металлические экраны еще больше повышают влагостойкость полиэтиленовых оболочек. Высокая импульсная прочность полиэтилена позволила уменьшить повреж­дения кабелей от грозовых перенапряжений, а также перенапряжений при авариях в высоковольтных линиях электропередачи.

Оболочки из поливинилхлоридного пластика изготавливают из шлангового пластика, который обеспечивает большую стойкость против светового старения.

В зависимости от диаметра кабеля номинальная толщина пласт­массового защитного шланга под оболочкой может быть от 1,3 до 3.1 мм.

Полиамидные оболочки состоят из монолитного слоя капрона толщиной до 0,15 мм. Они защищают изоляцию кабеля от механических повреждений, особенно при протаскивании через отверстия и затягивании кабелей в трубы и рукава. Оболочка из капрона поверх экрана предохраняет его от окисления и механических повреждений.

Покровы кабелей. Наружные покровы, накладываемые поверх оболочек кабелей, используемых для подземной и подвесной прокладок, называют защитными покровами. Защитные покровы состоят из трех основных частей: подброневого слоя (подушки), броне- покрова и наружного покрова.

Кабели, предназначенные для непосредственной прокладки в земле, покрывают броней из стальных лент, защищающих кабель от механических воздействий при его прокладке и во время эксплуатации. В этом случае на свинцовую оболочку или на пластмассовое покрытие кабелей с алюминиевой оболочкой предварительно наносят слой битума, наматывают на спирали ленту ПВХ или ленту из битуминизированной кабельной бумаги и затем наносят еще слой битума. После этого кабель спиралеобразно обматывают кабельной пряжей, пропитанной нафтенатом меди, и поверх нее наносят слой битума. Такой покров, наложенный на свинцовую оболочку, называют подушкой. Подушка предохраняет металлическую оболочку от механических повреждений стальной броней при ее навивании и при последующих работах по прокладке и монтажу кабеля. Для различных типов кабелей радиальную толщину подушки выбирают от 1,5 до 2 мм.

Толщину этого слоя обычно выбирают равной 2 мм. Кабельную или стеклян­ную пряжу покрывают слоем битума и меловым раствором, предохраняющим отдельные витки при намотке их на барабан от слипания.

Конструкция кабеля с алюминиевой оболочкой 4, бронированного стальными лентами (рисунок 18, а), состоит из кабельной скрутки 2, поясной изоляции 3, пластмассового шланга 5, кабельной пряжи 6, ленточной брони 1.

Рисунок 18- Кабель, бронированный стальными лентами (а) и круглыми проволоками (б)

Для прокладки кабелей по дну рек и водоемов, а также в местах, где он подвергается значительным растягивающим усилиям, используют броню из круглых оцинкованных проволок диаметром 4 — 6 мм. В остальном конструкция защитного покрова кабелей, бронированных круглыми проволоками (рисунок 18, б), ничем не отличается от конструкции кабелей, бронированных стальными лентами. Конструкция такого кабеля состоит из кабельной скрутки 5, поясной изоляции 4, оболочки 3, кабельной пряжи 1 и проволочной брони 2.

В качестве сигнальных кабелей большое распространение получили кабели с неметаллическими пластмассовыми защитными оболочками и пластмассовой изоляцией жил. У таких кабелей кабельную скрутку заключают способом горячего опрессования в герметизирующую оболочку (шланг) из поливинилхлорида или полиэтилена. При строительстве кабельной линии и сетей использование кабелей со свинцовой оболочкой ограничено. Их применяют в районах с низкими температурами окружающего воздуха, на которые не рассчитана эксплуатация кабелей с пластмассовыми оболочками.

Все типы кабелей с любыми защитными оболочками изготавливают на заводе кусками длиной от 100 до 850 м и более, которые называ­ют строительной длиной кабеля. Для удобства транспортировки с завода на место прокладки кабели наматывают на деревянные катушки — барабаны.

Электромагнитные экраны служат для защиты кабельных цепей от взаимных влияний и внешних помех. Скрученную пару или четвер­ку, а в некоторых случаях повив или сердечник заключают в тонкую металлическую оболочку. Экраном могут быть медные, стальные или алюминиевые ленты (проволоки), навиваемые спиралью вокруг групп, повива или сердечника. Применяют также многослойные и биметаллические оболочки (алюминий — свинец).

Для экранирования используют металлизированную бумагу (кабельную бумагу, с одной стороны покрытую тонким слоем алюминия), фольгу (медную, алюминиевую), стальную или металлическую ленту толщиной 0,005—0,2 мм, металлические оплетки из медной, часто луженой, проволоки диаметром 0,1—0,2 мм.

В кабелях без металлических оболочек для уменьшения взаимных влияний и внешних помех поверх внутренней полиэтиленовой оболочки накладывают экран из металлических лент, защищенных от коррозии наружным пластмассовым шлангом.

Покровы кабелей. Наружные покровы, накладываемые поверх оболочек кабелей, используемых для подземной и подвесной прокладок, называют защитными покровами. Защитные покровы состоят из трех основных частей: подброневого слоя (подушки), броне- покрова и наружного покрова.

Кабели, предназначенные для непосредственной прокладки в земле, покрывают броней из стальных лент, защищающих кабель от механических воздействий при его прокладке и во время эксплуатации. В этом случае на свинцовую оболочку или на пластмассовое покрытие кабелей с алюминиевой оболочкой предварительно наносят слой битума, наматывают на спирали ленту ПВХ или ленту из битуминизированной кабельной бумаги и затем наносят еще слой битума. После этого кабель спиралеобразно обматывают кабельной пряжей, пропитанной нафтенатом меди, и поверх нее наносят слой битума. Такой покров, наложенный на свинцовую оболочку, называют подушкой. Подушка предохраняет металлическую оболочку от механических повреждений стальной броней при ее навивании и при последующих работах по прокладке и монтажу кабеля. Для различных типов кабелей радиальную толщину подушки выбирают от 1,5 до 2 мм.

Различные конструктивные исполнения кабелей допускают отсутствие подушки, брони, наружного покрова или сразу двух элементов защитного покрова.