Для чего нужен экранированный кабель?
Так как кабель находится под напряжением, от него исходят электромагнитные излучения в виде электрошумов. Такие же электромагнитные (радиочастотные) помехи (EMI) создаются при работе электрической и электронной техники. Кроме этого, проложенные рядом токопроводники образуют наводки, действующие друг на друга. Мощное EMI-излучение возникает при работе индукционных печей, тяговых электродвигателей, трансформаторов, устройств с частотами колебания выше 9 килогерц. Изоляция жил и проводов не является препятствием для электромагнитных волн, так как у нее другие задачи. Она защищает:
- человека от поражения электротоком;
- провода от короткого замыкания и механических повреждений.
Поэтому лучший способ борьбы с электромагнитными шумами — экранирование скрученных жил. Оно играет двойную роль. Во-первых, изолирует жилы от окружающей среды. Во-вторых, защищает кабель от воздействия внешних факторов.
Устройство и особенности использования экранированного кабеля
Главная задача защитного экранирования кабелей — не допускать излучения собственных паразитных электромагнитных наводок и шумов. С другой стороны, защищать собственное магнитное поле от воздействия наружных электропомех. Но имеются также второстепенные предназначения экранирования:
- сделать кабельную изоляцию прочнее и устойчивее к механическим воздействиям;
- заземлить электрические сети;
- снизить вероятность появления в скрученных жилах разности электрических потенциалов.
- При разработке методов экранирования сетевых кабелей учитывались такие факторы:
- длительность службы защитного экрана должна быть не меньше срока годности кабеля;
- гибкость, безопасная рабочая температура жил не должны изменяться;
- если требуется в кабеле защитить жилы от собственных внутренних наводок и помех, экранируется каждый провод;
- если необходимо защитить кабель целиком от своих и внешних EMI-излучений, то экранируется каждая жила по отдельности, а затем все вместе. ;i>
Наличие экрана в кабеле определяется по присутствию в маркировке буквы Э.
Материал, конструкция, тип экранирования определяются расчетом. При этом берутся во внимание технические параметры и условия эксплуатации кабеля. К примеру, для однофазных электросетей с максимальной нагрузкой в 50 А потребуются экраны из медной или алюминиевой тонкой ленты. В силовых 3-фазных скрученных жилах с нагрузкой до 70 А применяется оплетка из медных проволочек. В кабельной продукции с токами 70–140 А делаются комбинированные экраны из сочетания медной ленты и проволочной оплетки с обязательным заземлением. Если по мощным силовым кабелям проходит ток больше 140 А, то экраны должны иметь надежное заземление на обеих сторонах подключения и на стыковочных муфтах.
Для изготовления защитного экранирования скрученных жил в качестве материала используют:
- алюминиевую или медную немагнитную фольгу;
- полупроводящую или металлизированную бумагу;
- немагнитные ленты;
- стальные, медные луженые проволочки;
- графитовый слой, резину, пластик;
- фольгирующие элементы или особую электропроводящую бумагу;
- полупроводящий полиэтилен.
У силовых кабелей имеется только один экран, который расположен под общей изоляцией. У проводов, передающих информацию, экранируется по отдельности каждая жила. У некоторых кабелей применяются одновременно оба способа. Функционально экран либо отражает электромагнитные шумы, либо переправляет их на землю (при заземлении).
Классификация экранированных кабелей
Сложный процесс экранирования удорожает стоимость кабельной продукции, поэтому применять его повсюду экономически не выгодно. Существует несколько видов кабелей с экраном.
Силовые защищенные. Рассчитаны на использование в низковольтных (до 1000 В), средних (6-110 кВ) и высоковольтных (свыше 110 кВ) сетях. Экраны выполняют двойную работу: защищают окружающую среду от влияния внутренних электромагнитных полей и ограждают сами жилы от внешней среды. Силовые экранированные кабели изготавливаются с медными (ПвП) или алюминиевыми жилами (АПвП). Марки самых распространенных многожильных изделий: ВВГЭ — низковольтный провод с цельными медными жилами, изоляция жил и общая оболочка из ПВХ. КГВЭВ — низковольтный кабель с медными многопроволочными гибкими жилами, изоляция жил из ПВХ, общая изоляция из поливинилхлорида. Обе марки оснащаются комбинированными экранами как по жиле (из токопроводящей бумаги или пероксидносшиваемой пленки), так и по изоляции (медной проволочной оплеткой или спиральной ленточной оплеткой из меди или алюминия). Толщина экрана рассчитывается с учетом нагрузки.
Комбинированный кабель. В нем в общей изоляции уложены два проводника: силовые жилы соседствуют с проводами управления. На силовой провод подается переменный ток напряжением 6 кВ, на вспомогательные провода — 380 В. Такие провода обязательно экранируются, так как высокое напряжение генерирует повышенный уровень EMI-помех и создает риски исказить сигналы управления. Такими скрученными жилами подключается самоходная техника — краны, экскаваторы. Для экрана на каждую жилу используют алюмолавсановую ленту с медной оплеткой (КГПЭУ) или электропроводящую резину (КГЭУ).
Контрольные кабели. Обмениваются данными с недоступными распределительными устройствами, приборами или аппаратурой с ограниченным доступом. Этому типу кабелей нужна надежная защита от наружных EMI-помех, так как по ним распространяются серьезные управленческие материалы. Экранирование проводов марок АКВВГЭ и КВВГЭ делается перекрывающей намоткой медной или алюминиевой фольгой. Таким образом, соблюдается целостность экранной защиты на изгибах скрученных жил с допускаемым радиусом. Одновременно с фольгой по всей длине экрана протягивается медная проволочка.
Провода КГВЭВ, которые используются в передвижных установках, экранируются медной оплеткой. Также в качестве материала защиты применяют алюмополимерную или алюминиевую ленту.
Сигнальные кабели. Предназначены для систем со строгими требованиями к защищенности и точности информации. Этот набор охватывает охранно-пожарную сигнализацию, слаботочные системы (интернет, телефония), сверхточные приборы для измерений. При помощи кабеля с экранной защитой для охранно-пожарной сигнализации (ОПС) марок КПСЭнг-FRHF, КПСЭСнг-FRLS, КПСЭСнг(А)-FRLS подключаются системы сообщения и эвакуирования. Кроме этого, их используют с дымовыми датчиками, другими аналогичными приборами, которые мгновенно срабатывают при возникновении очага пожара. Благодаря изоляции на основе кремния, устойчивой к воздействию высокой температуры, провод ОПС сохраняет работоспособность внутри охваченного огнем помещения. Кроме того, его отличает небольшое выделение опасных продуктов горения. Экран для провода ОПС делают из алюмолавсановой ленты.
Кабели связи, управления, передачи данных. Эти провода должны быть гибкими, отвечать требованиям электромагнитной совместимости. Особое внимание уделяется экранировке, так как она защищает от EMI-шумов, которые могут исказить сигналы. Экранированный телефонный провод ТППШв применяется в локальных телефонных и телемеханических сетях, по которым распространяется широкополосная или фазоимпульсная частотная модуляция сигналов (до 2 МГц). Надежная экранная защита делается из алюмополиэтиленовой фольги.
Распределительный кабель. РВШЭ используется в системах, записывающих и воспроизводящих звук, а также в телефонии. Экран делается из медных жестких проволочек, которые защищают от электропомех и обеспечивают отличное аудио.
Коаксиальный кабель. Предназначен для высокоскоростного обмена данными через порт RS-485. Передача информации ведется с помощью экранов из алюмолавсановой ленты или луженой медной оплетки с прокладкой.
Витые пары FTP (LAN). Оснащены надежным защитным экраном из фольги.
Провода STP (S/UTP). Каждая пара экранирована фольгой, общая изоляция выполнена медной оплеткой.
Витая пара S/FTP. Фольгированной оплеткой экранирована каждая пара и тонкой плетенкой из медной проволоки — все пары.
Кабель SF/UTP. Экранирован двойной внешней защитой из фольги и медной оплетки. Прокладывается вблизи ЛЭП, надежно предохраняет от EMI-шумов.