shadow png

Огнестойкие симметричные высокочастотные кабели категории 5

Кабельный завод Спецкабель

К группе огнестойких кабелей следует отнести кабельные изделия, которые эксплуатируются в нормальных условиях, но к ним предъявляются требования по оценке работоспособности в случаях возникновения пожара. Статистические данные Министерства Чрезвычайных Ситуаций (МЧС) России показывают, что среди электротехнического оборудования и устройств кабельные коммуникации являются главным источником возникновения и распространения пожаров. Высокочастотные симметричные кабели для скоростной передачи данных, основой которых является витая пара, находят широкое применение в сетях передачи информации и в структурированных кабельных системах (СКС). Насыщенность современных зданий такими системами высока. Кабели могут не быть источником возгорания, но, собранные в пучки, безусловно способствуют распространению огня. Сохранение работоспособности кабелей в течение определенного времени при пожаре имеет принципиальное значение для функционирования оборудования, отвечающего за безопасность крупных офисных центров, промышленных объектов и в том числе атомных электростанций, аварии на которых могут привести к крупным техногенным катастрофам. Актуальность проблемы создания и широкого применения огнестойких кабелей подтверждается принятием на территории Российской Федерации федерального закона №123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», в котором имеются статьи с требованиями обеспечения

Ранее нами уже было анонсировано создание серии огнестойких симметричных высокочастотных кабелей (ОСВК) категории 3 [1] по ГОСТ Р 54429-2011 [2], с нормируемыми параметрами передачи сигнала в частотном диапазоне от 1 до 16 МГц. При использовании данных кабелей скорость передачи информации по стандарту 10BASE-T составляет 10 Мбит/с, при этом достаточно использовать две пары. Стандарт 100BASE-T4 позволяет повысить скорость до 100 Мбит/с, в этом случае задействованы четыре пары кабеля. На основе предлагаемых решений возможно построение современных систем безопасности, которые требуют увеличения скорости передачи сигнала.

Для предоставления потребителю продукции, отвечающей новым стандартам, налажено промышленное производство кабелей по ТУ 16.К99-048-2012 «Кабели парной скрутки для структурированных кабельных сетей, огнестойкие». Кабели соответствуют категории 5 по ГОСТ Р 54429-2011 [2], и предназначены для стационарной эксплуатации в структурированных кабельных системах на базе ГОСТ Р 53246-2008 [3]. Рабочий частотный диапазон расширен до 100 МГц. Скорость передачи информации по стандарту 100BASE-TX составляет те же 100 Мбит/с, но при этом используются только две пары кабеля, при этом гигабитный стандарт 1000BASE-T позволяет повысить скорость до 1000 Мбит/с или 1 Гбит/с, при работе четырех пар кабеля.

Кабели, представляемые нами, имеют двух- или четырехпарную (рис.1) конструкцию с медными токопроводящими жилами и двухслойной изоляцией [4]. Такая изоляция позволяет не только повысить скорость передачи данных, но и сохранять работоспособность кабельной конструкции под воздействием открытого пламени в течении 180 минут. Неэкранированные кабели в исполнении типа UTP и экранированные – типа FTP с оболочкой из безгалогенной полимерной композиции предполагает исполнение нг(А)-FRHF и, соответственно, с оболочкой из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности - нг(А)-FRLS. Кабели не распространяют горение при групповой прокладке по самой высокой категории А [5]. Испытания на огнестойкость производятся при температуре газовой горелки 800±50°С 180мин по ГОСТ IEC 60331-23-2011 [6], что соответствует достижению высшего предела огнестойкости 1 в соответствии с ГОСТ 31565-2012 [5].

Поперечное сечение ОСВК СПЕЦЛАН FTP-5

Рис. 1. Поперечное сечение ОСВК «СПЕЦЛАН® FTP-5».

1 – токопроводящая жила, 2 – первый слой комбинированной изоляции из резины, 3 – второй слой комбинированной изоляции из полиэтилена, 4 – пара, 5 – сердечник, 6 – скрепляющая пленка, 7 – экран, 8 – контактный проводник, 9 – оболочка.

Кабели категории 3 [1] имеют однослойную изоляцию ТПЖ из керамообразующей кремнийорганической резины, которая имеет высокие значения относительной диэлектрической проницаемости e равной 3,4 и тангенса угла диэлектрических потерь tg d = 0,02, ее плотность составляет 1,38 г/см3. Улучшить передаточные характеристики и сохранить огнестойкость конструкции позволяет применение двуслойной изоляции из полиэтилена высокой плотности и специального керамообразующего силиконового компаунда низкой плотности (1,24 г/см3) с ε = 3,2 и tg d = 6 х 10-3.  Расчетные эквивалентные значения ε и tg d для комбинированной изоляции существенно лучше, чем для однослойной и имеют следующие значения:

εЭ = 2,72 и tgd Э = 3,4 х10-3. Расчет приведен для экранированной конструкции по формулам [7,8].

Уровень потерь и скорость распространения сигнала в кабелях с комбинированной изоляцией удовлетворяет требованиям стандарта ГОСТ Р 54429-2011 [2] для 5 категории. Снижение диэлектрической проницаемости приводит к уменьшению потерь в изоляции.

Таблица 1. Уровень потерь для кабелей категории 3.

Частота, МГц Норм. знач., не более дБ Значения коэффициента затухания пересчитанный на длину 100м и температуру 20°С, дБ
Пара 1 Пара 2 Пара 3 Пара 4
1 2,6 2,4 2,2 2,3 2,1
4 5,6 3,8 3,7 3,9 3,3
10 9,8 6,2 5,5 6,2 5,5
16 13,1 7,7 8 7,4 7,6

Таблица 2. Достигнутый уровень потерь для кабелей категории 5.

Частота, МГц Норм. знач., не более дБ Значения коэффициента затухания пересчитанный на длину 100м и температуру 20°С, дБ
Пара 1 Пара 2 Пара 3 Пара 4

2,10 1,82 1,75 1,86 1,80
4 4,06 3,51 3,36 3,53 3,41
10 6,46 5,45 5,22 5,44 5,26
16 8,25 6,98 6,65 6,88 6,70
20 9,26 7,82 7,51 7,77 7,49
31.2 11,72 10,03 9,61 9,92 9,64
62.5 16,99 14,89 14,25 14,63 14,07
100 21,98 19,52 18,27 18,77 17,77

В таблицах 1 и 2 даны значения коэффициента затухания a экранированных конструкций кабелей 3 и 5 категорий на основных частотах. В соответствии со стандартом ГОСТ Р 54429-2011 [2] уровень требований к категории 3 ниже по сравнению с требованиями к категории 5.

На рис. 2 приведены типовые измеренные значения переходного затухания на ближнем конце кабелей типа FTP категории 5.

Переходное затухание на ближнем конце (NEXT) в кабелях типа FTP категории 5

Рис. 2. Переходное затухание на ближнем конце (NEXT) в кабелях типа FTP категории 5.

Значения переходных затуханий на ближнем конце или NEXT измеряют во всех возможных комбинациях между парами, их уровень с большим запасом превосходит установленный в стандарте предел.

Наиболее критичные, с точки зрения стабильности производственного процесса, параметры передачи, как волновое сопротивление и затухание отражения, приведены на рис. 3 и 4.

Волновое сопротивление в паре кабеля типа FTP категории 5

Рис. 3. Волновое сопротивление (Zв) в паре кабеля типа FTP категории 5.

Характер частотной зависимости волнового сопротивления (Zв) пары (измеренные значения - зеленая линия) говорит о стабильности технологии производства огнестойких симметричных высокочастотных кабелей.

Затухание отражения в кабеле типа FTP категории 5

Рис. 4. Затухание отражения в кабеле типа FTP категории 5.

Достигнутые результаты реализованы при серийном производстве кабелей марок, например, СПЕЦЛАН UTP-5нг(А)-FRLS 2х2х0,52 и СПЕЦЛАН FTP-5нг(А)-FRHF 4х2х0,52 по ТУ 16.К99-048-2012.

Конструкции указанных марок предполагают возможность применения стандартных модификаций соединителей RJ-45, что позволяет монтировать их, как обычные LAN-кабели.

Полученный опыт и достигнутые результаты позволят в дальнейшем продолжать работы по расширению серии огнестойких кабелей для СКС с уровнем параметров, соответствующих категории 5е, что даст потенциальным потребителям возможность расширить проектные решения современных кабельных сетей.

Кабельный завод Спецкабель