Исследование стойкости кабелей связи к изгибам в условиях низких отрицательных температур

Воп^осы обеспечения высокой надежности медножильных кабелей связи обладают в настоящее в^емя большой актуальностью, поскольку «оптика» на сетях связи сегодня п^именяется не везде. Нап^име^, в сетях фикси^ованного ши^окополосного доступа (ШПД) наблюдается следующая ситуация: не более 10% населения в ми^е подключено к волокну непос^едственно, что связано с достаточно большими зат^атами на ^еализацию технологии FTTH [1]. По этой п^ичине многие опе^ато^ы связи используют менее до^огие технологии FTTB и FTTC, в ко-то^ых на абонентском участке используются медные кабели с п^именением высокоско^ост-ного обо^удования DSL. Ставку на использование медножильных кабелей п^и ^азвитии ШПД делают сегодня опе^ато^ы связи большинства ст^ан Западной Ев^опы. Нап^име^, в компании Deutshe Telecom зат^аты на ст^оительство ШПД на основе VDSL2 на 70% ниже, чем по технологии FTTH [2]. Следует также сказать, что для ^ешения технологических задач на ведомственных сетях связи еще достаточно ши^о-ко используются симмет^ичные кабели с медными жилами.

Отметим, что на сетях связи в России наиболее ши^око используются медножильные кабели связи четве^очной ск^утки типа МКПп и МКСА. Весьма часто эти кабели п^окладывают-ся и эксплуати^уются в сложных, а по^ой и экс-т^емальных п^и^одно-климатических условиях. Сильные мо^озы в п^одолжительный зимний пе^иод с низкими темпе^ату^ами о сложняют п^окладку и эксплуатацию кабелей.

Как показывает п^актика, п^и монтаже медножильных кабелей связи в ^айонах с низкой от-^ицательной темпе^ату^ой (в России более 50% те^^ито^ии находится в ^айонах вечной ме^зло-ты) кабели чаще всего пов^еждаются в месте их изгиба. В этой связи значительный п^акти-ческий инте^ес п^едставляет п^оведение экспе-^иментальных исследований стойкости наиболее ши^око п^именяемых кабелей связи типа МКПпАШп и МКСАШп к изгибам п^и низких от^ицательных темпе^ату^ах.

Стандарты по испытаниям кабелей при низкой отрицательной температуре

Для ^аз^аботки методики исследований был выполнен анализ методов испытаний кабелей связи на стойкость к низким от^ицательным темпе^ату^ам. Рассмат^ивались но^мативные и технические документы [3-10].

Контроль кабелей на соответствие Контроль кабелей на соответствие требованиям к конструкции.      требованиям к стойкости к внешним воздействующим факторам.

Проверка и испытание            Проверка на воздействие защитных потровов.              пониженной рабочей температуры окружающей среды

ГОСТ 20.57.406, метод 203 1

Испытание на холодоустойчивость наружного защитного ПЭ шланга

ГОСТ 7006-72

Рисунок 1. Система испытания кабелей связи п^и низких темпе^ату^ах

Анализ особенностей испытаний п^и низких темпе^ату^ах, согласно ТУ [3] для симмет^ич-ных высокочастотных кабелей с пленко-по^и-стой полиэтиленовой изоляцией типа МКП и ГОСТ [4] для симмет^ичных высокочастотных кабелей с ко^дельно-полисти^ольной изоляцией типа МКС показал, что выполняется два вида испытаний:

– испытание на холодоустойчивость на^уж-ного защитного полиэтиленового (ПЭ) шланга;

– п^ове^ка на воздействие пониженной ^або-чей темпе^ату^ы ок^ужающей с^еды (см. ^ису-нок 1).

П^и этом методики испытаний ^аз^абаты-вались на основе ГОСТ 7006-72 [5] и ГОСТ 20.57.406-81 [6]. Рассмот^им более под^обно методики выполнения указанных выше испытаний.

Испытания на холодоустойчивость защитного полиэтиленового шланга

Испытание на холодоустойчивость защитного ПЭ шланга [5] п^оводится на об^азцах кабеля, плотно намотанных на испытательный цилинд^ и помещенных в холодильную каме^у. ^исло витков, диамет^ы испытательных цилинд^ов и темпе^ату^а испытаний должны быть указаны в технической документации на кабельные изделия. Защитные пок^овы считают выде^жавшими испытания, если шланги не имеют т^ещин, видимых невоо^уженным глазом, осмот^ об^азцов п^оводится без их ^азмотки с испытательных цилинд^ов после выде^жки п^и темпе^ату^е (25±10)°С не менее 60 мин.

Следует отметить, что намотка об^азцов на цилинд^ п^оводится п^и но^мальной темпе^ату-

^е, затем только об^азец помещается в климатическую каме^у и выде^живается п^и от^ицатель-ной темпе^ату^е. П^и этом оценка ^езультатов испытаний – визуальная, по отсутствию т^ещин на ПЭ оболочке кабеля.

Анализ действующих в России но^мативно-технических документов показывает, что методика испытаний на холодоустойчивость защитного полиэтиленового шланга согласно ГОСТ 7006-72 [5] почти полностью совпадает с методикой испытаний, описанной в станда^тах [7-8].

В ГОСТ IEC 60811-504-2015 [7] описывается методика п^оведения испытаний оболочек кабелей на изгиб п^и низких темпе^ату^ах для кабелей, имеющих диамет^ до 12,5 мм. Кабель аналогично описанной выше методике ГОСТ 7006-72 наматывается плотно несколькими витками на цилинд^. Диамет^ цилинд^а должен быть в 5 ^аз больше диамет^а кабеля. ^исло витков также зависит от диамет^а кабеля. Конт^оль ^езульта-тов испытаний - визуальный, на оболочке кабеля должны отсутствовать т^ещины.

В ГОСТ 17491-80 [8] методика испытаний для кабелей диамет^ом до 12,5 мм также совпадает с методикой испытаний ГОСТ IEC 60811-504-2015 -кабель также наматывается несколькими витками на цилинд^. Отличиями методики ГОСТ IEC 60811-504-2015 и ГОСТ 17491-80 от ГОСТ 7006 является то, что кабели сначала выде^жи-ваются в климатической каме^е в ^асп^ямлен-ном состоянии, до полного заме^зания и только после этого наматываются на цилинд^. П^и этом ве^оятность пов^еждения кабеля будет больше, так как замо^оженный кабель обладает большей жесткостью.

Также следует отметить, что в ГОСТ 17491-80 п^иводится методика испытаний кабелей, имеющих диамет^ выше 12,5 мм. В этом случае используется установка, п^иведенная на ^исунке 2.

Рисунок 2. Уст^ойство для п^оведения испытаний на изгиб п^и от^ицательных темпе^ату^ах кабелей с пластмассовой оболочкой диамет^ом свыше 12,5 мм: 1 - об^азец; 2- съемные ^олики; 3 - зажимы; 4 - стойка

Испытания п^оводят следующим об^азом. Об^азец кабеля выде^живается в ^асп^ямлен-ном состоянии п^и от^ицательной темпе^ату^е 4 часа. После выде^жки в каме^е холода об^азец должен быть подве^гнут т^ем циклам изгиба во-к^уг ^оликов в п^отивоположных нап^авлениях со ско^остью один изгиб в 3 с. Об^азец должен быть изогнут на угол не менее 90°. За цикл изгиба п^инимают изгиб вп^аво (влево), вып^ямление, изгиб влево (вп^аво) и вып^ямление. К^атность диамет^ов ^оликов должна быть указана в НТД на кабельные изделия.

Методика испытания кабелей на стойкость к внешним воздействующим факторам

Рассмот^им тепе^ь, каким об^азом согласно ТУ и ГОСТ выполняются испытания кабелей на стойкость к внешним воздействующим факто-^ам, а именно к воздействию пониженной ^або-чей темпе^ату^ы ок^ужающей с^еды.

Для кабелей МКП испытание п^оводятся на об^азцах кабеля длиной не менее 1,5 м, намотанных в но^мальных климатических условиях на цилинд^, имеющий к^атность по диамет^у 30 диамет^ов по оболочке кабеля [3]. Концы об^аз-цов кабелей должны быть ге^метично заделаны. Об^азцы помещают в каме^у холода и выде^жи-вают 2 часа. п^и темпе^ату^е –50°С. После этого выде^живают в но^мальных условиях 2 часа. и п^оводят внешний осмот^, затем испытывают нап^яжением. Для кабелей МКСА испытания п^оводят аналогичным оьб^азом, но п^и темпе-^ату^е –30°С [4].

Таким об^азом, все ^ассмот^енные испытания (и на холодоустойчивость защитного полиэтиленового шланга, и испытания кабелей на стойкость к внешним воздействующим факто^ам) п^оводят п^актически по одной методике – кабели наматываются на оп^авку заданного ^адиуса п^и но^мальной темпе^ату^е, а затем помещаются в каме^у холода и выде^живаются там заданное в^емя. Далее следует визуальный о смот^ об^азцов (п^и испытаниях на холодоустойчивость защитного полиэтиленового шланга) или п^ове^ка нап^яжением вместе с визуальным ос-мот^ом (п^и испытаниях кабелей на стойкость к внешним воздействующим факто^ам).

Но, как уже было отмечено выше, п^инципи-альным моментом является то, что кабели наматываются на оп^авки п^и но^мальной темпе^ату-^е. Общеизвестно, что жесткость кабеля меняется п^и понижении темпе^ату^ы и как следствие воз-^астает ве^оятность его пов^еждения п^и изгибе. П^актика ^аботы в севе^ных ^егионах России с очень низкими темпе^ату^ами показывает, что наибольший инте^ес п^едставляет изгиб кабеля, выде^жанного в ^асп^ямленном состоянии п^и от^ицательно темпе^ату^е и затем испытанного на изгиб.

С учетом этого п^едлагается за основу взять методику испытания кабеля, описанную в ГОСТ 17491-80 для кабелей с диамет^ом свыше 12,5 мм. Испытания п^едлагается п^оводить для всех об^азцов кабелей в наиболее жестких условиях, п^и темпе^ату^е –60°С с п^именением оп^авок с диамет^ами ^авными 30 диамет^ов кабеля по алюминиевой оболочке, согласно т^ебованиям [3-4]. Помимо внешнего о смот^а, п^едлагается также выполнить испытания об^азцов кабелей нап^яжением.

Испытания кабелей на стойкость к изгибам при низких температурах

Два об^азца кабелей АО «Сама^ская кабельная компания» с внешним диамет^ом 30 мм (МКПпА-Шп) и 22 мм (МКСАШп) помещались в ^асп^ям-ленном состоянии в климатическую каме^у. Затем об^азцы выде^живались в климатической каме^е п^и темпе^ату^е –60°С в течение 4 часов.

Рисунок 3. Внешний вид установки для испытаний кабелей на изгиб

После выде^жки в каме^е холода об^азцы подве^гались т^ем циклам изгиба вок^уг оп^а-вок в п^отивоположных нап^авлениях (см. ^ису-нок 3) со ско^остью один изгиб в течение 3 с на специально изготовленной установке (установка изготавливалась в соответствие с т^ебованиями [8]). Об^азец изгибался на угол 90°. За один цикл изгиба п^инимался: изгиб вп^аво, вып^ямление, изгиб влево, вып^ямление. Радиусы оп^авок составляли 390 мм для кабеля МКПпАШп и 285 мм для кабеля МКСАШп, что соответствовало 30 ди- амет^ам кабелей по алюминиевой оболочке, согласно т^ебованиям [3-4].

Рисунок 4. Изгиб кабеля на установке на угол 90°

^тобы выполнить т^и цикла изгиба, каждый об^азец кабеля извлекался из климатической ка-ме^ы и изгибался за ее п^еделами на установке (см. ^исунок 4). В^емя после извлечения кабеля и выполнения т^ех циклов изгиба не п^евышало 3 мин. [8]. После выполнения т^ех циклов изгиба выполнялся визуальный осмот^ кабеля на наличие или отсутствие пов^еждений. Затем об^азцы кабелей выде^живались п^и но^мальной темпе-^ату^е 2 часа и выполнялись испытания нап^яже-нием. Об^азец кабеля считался выде^жавшим испытания, если на его пове^хности отсутствовали визуально ^азличимые пов^еждения (т^ещины) и кабель выде^живал испытание нап^яжением.

После т^ех циклов изгиба был выполнен визуальный осмот^ кабелей. Пов^еждений на оболочке кабелей не было. Затем об^азцы кабелей выде^живались 2 часа п^и темпе^ату^е +20°С, после чего была выполнена подготовка об^аз-цов кабелей к испытаниям нап^яжением, кото-^ые п^оводились в соответствие с ТУ 16.К17-034-2003 для МКПпАШп и ГОСТ 15125-92 для МКСАШп. В течение 2 мин. испытательное на-п^яжение величиной 2 кВ с частотой тока 50 Гц подавалось между всеми токоп^оводящими жилами, соединенными вместе, и металлической оболочкой. Оба об^азца кабелей выде^жали испытания нап^яжением.

Заключение

По ^езультатам п^оведенных экспе^имен-тальных исследований показана высокая холодостойкость на^ужной полиэтиленовой оболочки симмет^ичных высокочастотных кабелей связи МКПпАШп с пленко-по^исто-пленочной полиэтиленовой изоляцией и сим-мет^ичных высокочастотных кабелей связи с ко^дельно-полисти^ольной изоляцией МКСА-Шп п^оизводства АО «Сама^ская кабельная компания» к изгибам: кабели выде^живали испытания п^и изгибе ^адиусом 30 диамет^ов кабелей по алюминиевой оболочке п^и темпе-^ату^е –60°С.