05. ОБОЛОЧКИ КАБЕЛЕЙ

Для защиты изоляции жил от воздействия света, влаги, различных химических веществ, а также для предохранения ее от механических повреждений кабель снабжают оболочками. Лучшими материалами для оболочек кабелей в отношении герметичности и влагонепроницаемости являются металлы, коэффициент диффузии которых равен нулю. Наиболее распространены металлические оболочки из алюминия, свинца и стали. Применение пластмассовых или резиновых оболочек кабелей с влагоемкой (например, бумажной) изоляцией ограничивается их высокой влагопроницаемостью. Кабели с невлагоемкой (пластмассовой или резиновой) изоляцией не нуждаются в металлической оболочке, и поэтому их изготовляют в пластмассовой или резиновой оболочке. Широкое применение имеют также комбинированные металлопластмассовые оболочки (оболочки из ПЭ с алюминиевыми и стальными лентами), заменяющие свинцовые оболочки.

АЛЮМИНИЕВЫЕ ОБОЛОЧКИ

Алюминиевые оболочки выполняют гладкими и гофрированными. На оболочках не допускаются риски, вмятины, раковины, посторонние включения, выводящие после их зачистки толщину оболочки за пределы минимальной. Допускается пайка дефектов оболочек, имеющих размеры не более 30 мм в продольном и не более 3 мм в поперечном направлениях. На строительной длине кабеля допускается пайка дефектов оболочки не более чем в трех местах. Место пайки должно быть ровным и гладким. Оболочки силовых кабелей и алюминиевые оболочки кабелей связи выдерживают испытание на изгиб, а сварные алюминиевые оболочки выдерживают испытание на сплющивание. Минимальные и номинальные толщины прессованных и сварных оболочек гладких и гофрированных приведены в табл. 1.15.

Таблица 1.15 Толщина алюминиевой оболочки по ГОСТ 24641-81 с изменением N5, мм

Диаметр кабеля под оболочкой, мм	Прессованная оболочка						Сварная оболочка
	гладкая			гофрированная		гладкая		гофрированная
	Минимальная	Номинальная	из сплава марок А6-С или А7-С силовых кабелей	Минимальная	Номинальная	Минимальная	Номинальная	Минимальная	Номинальная
До 12,5	0,90	1,10	1,00	-	-	0,72	0,80	-	-
12,0-15,0	0,90	1,10	1,05	-	-	0,90	1,00	-	-
15,0-17,5	0,95	1,15	1,05	-	-	0,90	1,00	-	-
17,5-20,0	1,00	1,20	1,05	-	-	1,00	1,10	-	-
20,0-22,5	1,05	1,30	1,05	-	-	1,00	1,10	0,65	0,70
22,5-25,0	1,05	1,30	1,10	-	-	1,10	1,20	0,72	0,80
25,0-27,5	1,10	1,35	1,15	-	-	-	-	0,72	0,80
27,5-30,0	1,15	1,40	1,20	-	-	-	-	0,82	0,90
30,0-32,5	1,20	1,45	1,25	-	-	-	-	0,82	0,90
32,5-35,0	1,25	1,50	1,30	-	-	-	-	0,82	0,90
35,0-37,5	1,30	1,55	1,35	1,10	1,35	-	-	-	-
37,5-40,0	1,35	1,65	1,40	1,15	1,40	-	-	-	-
40,0-42,5	1,45	1,75	1,45	1,20	1,50	-	-	-	-
42,5-45,0	1,50	1,80	1,50	1,25	1,55	-	-	-	-
45,0-47,5	1,55	1,85	1,55	1,30	1,60	-	-	-	-
47,5-50,0	1,60	1,90	1,60	1,30	1,60	-	-	-	-
50,0-52,5	1,65	1,95	1,65	1,35	1,65	-	-	-	-
52,5-55,0	1,70	2,00	1,70	1,40	1,70	-	-	-	-
55,0-57,5	1,70	2,00	1,75	1,40	1,70	-	-	-	-
57,5-60,0	1,70	2,00	1,80	1,40	1,70	-	-	-	-

Алюминиевые оболочки герметичны и в 2 – 2,5 раза прочнее, чем свинцовые, имеют повышенную стойкость к вибрационным нагрузкам. В алюминиевых оболочках отсутствует наблюдаемый у свинцовых оболочек при повышении температуры самопроизвольный рост кристаллов. Основные физико-механические свойства алюминия приведены в табл. 1.16. Благодаря большей механической прочности алюминия кабели в алюминиевых оболочках могут применяться небронированными. Высокая электрическая проводимость алюминия позволяет использовать алюминиевые оболочки в качестве экрана для защиты кабеля от внешних электрических влияний или в качестве нулевой жилы силовых кабелей.

Таблица 1.16 Физико-механические свойства материалов оболочек кабелей и их стойкость к агрессивной среде.

Показатель	Алюминий чистотой 99,97%	Свинец марки С-3	Свинец с присадкой 0,6% сурьмы	ПВХ пластикат
Плотность, г/см³	2,700	11,340	11,270	1,380
Удельная теплоемкость, кДж/(кг·°С)	0,93	0,126	0,126	-
Разрушающее напряжение, МПа	39,3 - 49,1	12,7 - 17,6	20,6 - 26,1	15,7 - 17,7
Удлинение, %	40 - 45	30 - 0	25 - 35	180 - 280
Предел усталости, МПа	22,9	4,2	8,4	-
Микротвердость, МПа	250 - 350	30 - 48	53	-
Действие:
5%-ной соляной кислоты	НУ	ДУ	ДУ	ВУ
50%-ной соляной кислоты	НУ	НУ	НУ	ВУ
5%-ной азотной кислоты	СУ	СУ	СУ	ДУ
50%-ной азотной кислоты	НУ	НУ	НУ	ДУ
5%-ной серной кислоты	МУ	ВУ	ВУ	ВУ
50%-ной серной кислоты	НУ	ВУ	ВУ	ВУ
5%-ной плавиковой кислоты	МУ	НУ	НУ	ДУ
5%-ной уксусной кислоты	МУ	ВУ	ВУ	ВУ
50%-ной уксусной кислоты	НУ	СУ	СУ	ДУ
хлора	СУ	СУ	СУ	ДУ
щелочей	НУ	МУ	МУ	-
аммиака	НУ	ДУ	ДУ	-
Примечание: В таблице приняты обозначения: НУ - неустойчив; МУ - малоустойчив; СУ – среднеустойчив; ДУ - достаточно устойчив; ВУ - вполне устойчив.

СВИНЦОВЫЕ ОБОЛОЧКИ

Свинцовые оболочки силовых кабелей изготовляются из свинца марок С-2 и С-3 по ГОСТ 3778-77 или из свинцово-сурьмянистых сплавов по ГОСТ 1292-81. Максимальная и номинальная толщины свинцовых оболочек силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией в зависимости от их диаметра под оболочкой и типа защитных покровов приведены в табл. 1.17.

Физико-механические свойства свинца, применяемого для оболочек, и стойкость его к агрессивным средам указаны в табл. 1.16. Нагрузки, превышающие эти значения, вызывают необратимые деформации оболочек.

Прочность свинцовой оболочки при длительном приложении растягивающего усилия уменьшается, (рис. 1.6) Под воздействием вибрационных и тепловых нагрузок происходит рост кристаллов и образование трещин. Из-за большой ползучести свинца (на вертикальных и крутонаклонных трассах) наблюдаются необратимые процессы растяжения оболочек силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией в нижних участках, приводящие их к разрыву. Свинцовые оболочки также подвержены разрушению почвенной и электрохимической коррозией.

Рисунок 1.6 Предел прочности свинцовой оболочки кабеля в зависимости от времени приложения растягивающего усилия (штриховая часть получена экстраполяцией)

Повышение вибростойкости и механической прочности оболочек небронированных кабелей марки СГ и судовых кабелей достигается изготовлением их из свинца с присадкой сурьмы до 0,6%.

Оболочка герметична по всей длине, не имеет рисок, царапин, вмятин, выводящих за пределы минимальных допусков. Оболочка диаметром более 15 мм, не разрываясь, выдерживает испытание на растяжение до 15 D, а с присадкой из сурьмы и меди до 1,3 D.

Таблица 1.17 Толщина свинцовой оболочки силовых кабелей по ГОСТ 24641-81, мм

Диаметр кабеля под оболочкой, мм	С защитными покровами		Трехжильных с отдельными оболочками поверх изолированных жил		Без защитных покровов и для подводной прокладки
Диаметр кабеля под оболочкой, мм	минимальная	номинальная	минимальная	номинальная	минимальная	номинальная
До 15,0	0,9	1,05	1,04	1,19	1,15	1,34
15,0-17,5	0,95	1,11	1,1	1,26	1,22	1,42
17,5-20,0	0,99	1,15	1,16	1,33	1,29	1,5
20,0-22,5	1,04	1,21	1,22	1,4	1,36	1,58
22,5-25,0	1,08	1,26	1,28	1,47	1,43	1,66
25,0-27,5	1,13	1,32	1,34	1,53	1,5	1,73
27,5-30,0	1,17	1,36	1,4	1,6	1,57	1,81
30,0-32,5	1,22	1,42	1,46	1,66	1,64	1,88
32,5-35,0	1,26	1,46	1,52	1,73	1,71	1,96
35,0-37,5	1,31	1,52	1,58	1,79	1,78	2,03
37,5-40,0	1,35	1,56	1,64	1,86	1,85	2,11
40,0-42,5	1,4	1,62	1,7	1,92	1,92	2,18
42,5-45,0	1,44	1,66	1,76	1,99	1,99	2,2
45,0-47,5	1,49	1,72	1,82	2,05	2,06	2,33
47,5-50,0	1,53	1,76	1,88	2,12	2,13	2,41
50,0-52,5	1,58	1,82	1,94	2,18	2,2	2,48
52,5-55,0	1,62	1,86	2,00	2,25	2,27	2,5
55,0-57,5	1,67	1,92	2,06	2,31	2,34	2,63
Свыше 57,5	1,71	1,96	2,12	2,38	2,41	2,71

СТАЛЬНЫЕ ОБОЛОЧКИ

Стальные оболочки кабелей изготовляют из стальной холоднокатанной ленты марки 08-КП или 08-Ю по ГОСТ 503-81, ГОСТ 9045-80 или ТУ 14-4-69-71 со сварным швом. Сварку шва производят в высокочастотном агрегате, в котором нагретые кромки ленты соединяют вместе с образованием грата. Наружный грат срезается в процессе сварки. Сварку стальной оболочки производят также в аргонодуговой атмосфере. При дуговой сварке грат на поверхности оболочки не образуется, но производительность агрегата в 4-5 раз ниже, чем при высокочастотной сварке. Для повышения гибкости кабеля и придания ему большей механической прочности стальную оболочку гофрируют. Наиболее распространено синусоидальное гофрирование оболочек со степенью гофрирования 1,12 – 1,25. Стальные оболочки нуждаются в антикоррозийной защите битумными составами и пластмассовыми шлангами.

ОБОЛОЧКИ ИЗ ПВХ ПЛАСТИКАТА.

Поливинилхлоридные оболочки кабелей изготовляют из шлангового пластиката, отличающегося от изоляционного пластиката соответствующим подбором пластификаторов и стабилизаторов, обеспечивающих большую стойкость против светового старения (см. изоляция из ПВХ пластиката).

Физико-механические свойства ПВХ пластикатов и их стойкость к агрессивным средам по сравнению с алюминиевыми и свинцовыми оболочками приведены в табл. 1.16. Диэлектрические и физико-механические показатели шланговых пластикатов приведены в табл. 1.18. Потери массы при 160°С в течение 6 ч всех марок не превышают 3,0%, горючесть не более 60с, плотность пластиката 1,280 - 1,290 г/см³, цветостойкость в везерометре при 70°С не менее 96 ч. Оболочки кабеля не распространяют горение, влаго- и маслостойки, при температуре ниже допустимой становятся жесткими и при ударе могут разрушаться. При отсутствии механических воздействий оболочки сохраняют свои свойства. При положительных температурах эластические свойства ПВХ пластикатов восстанавливаются. Из-за улетучивания пластификаторов холодостойкость ПВХ пластикатов за время эксплуатации снижается.

НОРМЫ ТОЛЩИН ОБОЛОЧЕК

Пластмассовые и резиновые оболочки кабелей в зависимости от условий эксплуатации по ГОСТ 23286-78 разделяются на следующие категории:

Об-l – переносные кабели, работающие в тяжелых условиях (землеройные машины);

Об-2 – переносные кабели, работающие в средних условиях и прокладываемые стационарно;

Об-3 – переносные кабели, работающие в легких условиях (бытовые электроприборы и токоприемники при отсутствии механических нагрузок).

При обозначении категории оболочки добавляются соответствующие индексы: "п" – пластмассовой, и "р" – резиновой. Номинальная толщина пластмассовых и резиновых оболочек кабелей приведена в табл. 1.19.

Таблица 1.18 Диэлектрические, физико-механические показатели шлангового пластиката

Показатель	Нормы для марок
	ИО45-12	0-40		0-50		0-55		ОМБ-60	ОНМ-50	ОНЗ-40	0-40 рец ОМ-40
	ИО45-12	(выс. сорт)	(перв. сорт)	(выс. сорт)	(перв. сорт)	(выс. сорт)	(перв. сорт)	ОМБ-60	ОНМ-50	ОНЗ-40	(выс. сорт)	(перв. сорт)
Удельное объемное электрическое сопротивление при 20°С, Ом·см, не менее	1·10¹²	5·10¹⁰	1·10¹⁰	2,5·10¹¹	1·10¹⁰	1·10¹¹	1·10¹⁰	1·10⁹	1·10¹⁰	5·10¹¹	5·10¹⁰	1·10¹⁰
Разрушающее напряжение при растяжении, Мпа, не менее	10,7	14,7		17,2		11,7		11,7	11,7	13,7
Относительное удлинение при разрыве, %, не менее	350	300	280	350	280	350	350	350	350	300	300	280
Температура хрупкости, °С, не выше	-45	-40	-40	-50	-50	-55	-55	-60	-50	-40	-40	-40
Светостойкость при 70 °С, ч, не менее	1000	1500	1500	2000	2000	2000	2000	2000	1500	2000	2000	1500
Твердость, МПа, (кгс/см²), не более:
при 20°С	1,07 (11)	0,88-1,47 (9-15)	1,47 (15)	0,98-1,57 (10-16)	1,57 (16)	0,69-1,07 (7-11)	1,12 (11,5)	0,98 (10)	0,88 (9)	1,27 (13)	0,88-1,96 (9-20)	0,88-1,96 (9-20)
при 70°С	0,78 (8)	0,58-0,98 (6-10)	0,98 (10)	0,49-0,88 (5-9)	0,88 (9)	0,49-0,88 (5-9)	0,78 (8)	0,58 (6)	0,49 (5)	0,88 (9)	0,58-1,17 (6-12)	0,58-1,17 (6-12)
Водопоглощение, %, не более	0,40	0,30	0,45	0,30	0,30	0,30	0,50	1,00	0,20	0,30	0,40	0,45
Температура размягчения, °С	170±10	170±10	170±10	175±10	175±10	170±10	170±10	не ниже 175	не ниже 210	175±10	170±10	170±10
Плотность, г/см³	1,200-1,250	1,220-1,330	1,220-1,330	1,250-1,310	1,250-1,310	1,180-1,250	1,180-1,250	-	-	1,250-1,310	не более 1,4
Сопротивление раздиру, кН/м, (кгс/см), не менее	29,4 (30)	44,1 (45)	44,1 (45)	53,9 (55)	53,9 (55)	34,3 (35)	34,3 (35)	29,4 (30)	58,8 (60)	-	44,1 (45)	39,2 (40)
Примечание: Пластикат марки 0-40 высшего сорта рецептур 239ГС, 288ГС должен соответствовать нормам: горючесть не более 15с; плотность не более 1,22 – 1,26 г/см³; сопротивление раздиру не менее 60 (61,2) кН/м (кгс/см²)

Таблица 1.19 Номинальная толщина пластмассовых и резиновых оболочек по категориям, мм

Диаметр кабеля под оболочкой, мм	Номинальная толщина резиновой и пластмассовой оболочки для категорий
Диаметр кабеля под оболочкой, мм	Обп-1	Обп-2	Обп-3	Обр-1	Обр-2	Обр-3
До 6,0	1,2	1,2	0,8	1,5	1,5	1,0
св. 6 до 10	1,7	1,5	1,0	2,0	1,7	1,0
10-15	1,7	1,5	1,2	2,5	2,0	1,2
15-20	2,0	1,7	-	3,0	2,0	-
20-25	2,3	1,9	-	3,5	2,5	-
25-30	2,5	1,9	-	4,5	3,0	-
30-40	3,0	2,1	-	5,0	3,0	-
40-50	3,5	2,3	-	5,0	4,0	-
50-60	4,0	2,5	-	6,0	4,5	-
Свыше 60	-	3,0	-	6,0	-	-

ПОЛИЭТИЛЕНОВЫЕ ОБОЛОЧКИ

Высокие физико-механические свойства ПЭ и особенно малая влагопроницаемость, а также стойкость против воздействия агрессивных сред послужили основанием успешного применения его в качестве оболочек кабелей связи. Для увеличения светостойкости применяются ПЭ с присадкой 2% газового канального углерода.

Для оболочек и защитных покровов кабелей применяют ПЭВД базовых марок 102-10К, 107-10K, 153-10K, 178-10K, 102-97K, 107-97K, 153-97K, 178-97K, 102-100K, 107-100K, 153-100K, 178-100K (с добавкой термо- и светостабилизаторов) и ПЭНД базовых марок 204-12К и 206-12К (с добавкой термо- и светостабилизаторов и антикоррозионных веществ). Эти марки ПЭ стойки к термо- и фотоокислительному старению и выпускаются черного цвета.

Физико-механические показатели ПЭВД и ПЭНД приведены в табл. 1.6. Стойкость к термоокислительному старению всех базовых марок ПЭВД не менее 8 ч, стойкость к фотоокислительному старению базовых марок 102, 107, 153 и 178 с добавкой 10, 97, и 100 не менее 500 ч, а базовых марок ПЭНД 204 и 206 с добавками 12 не менее 300 ч.

РЕЗИНОВЫЕ ОБОЛОЧКИ

Оболочки кабелей изготовляют из шланговой резины, указанной в табл. 1.11 (имеют в маркировке вторую букву - Ш). Физико-механические свойства шланговых резин приведены в табл. 1.12. После 96 ч старения резин РШ-1 и РШМ-2 при температуре 70°С разрушающее напряжение при растяжении не снижается более чем на 15%, а относительное удлинение резины РШ-1 не превышает 30%, а РШМ-2 - 40%; после 72 ч старения при температуре 100±1°С разрушающее напряжение при растяжении резин РШТ-2 и РШТМ-2 не снижается более 25%, а относительное удлинение при разрыве 50%; после 240 ч старения при температуре 70±1°С разрушающее напряжение при растяжении не снижается более 20%, а относительное удлинение 30%; после 96 ч при этой температуре снижение разрушающего напряжения при растяжении не превышает 10%, относительного удлинения 30%; после 72 ч старения резин РШН-1 и РШН-2 при температуре 100±1°С снижение разрушающего напряжения при растяжении не превышает 20%, а относительного удлинения 35%; после 96 ч старения этих резин при температуре 70±1°С снижение разрушающего напряжения при растяжении не превышает 15%, а относительного удлинения 30%.

Шланговые резины РТИШМ, РШ-1, РШМ-2 и РШТМ-2 имеют холодостойкость -50°С, резины РТИШ и РШТ-2 -40°С, резины РШН-1 и РШН-2 -30°С.

Физико-механические свойства резин РШН-1 и РШН-2 после 24 ч пребывания в машинном масле марки И-40А или И-50А при температуре 100±1°С не снижаются более чем на 20% по разрушающему напряжению при растяжении и более чем на 25% по относительному удлинению при разрыве. Резины РНИ, РШН-1, РШН-2 не распространяют горение.