Вы здесь

Инновации в кабельной промышленности: тенденции и перспективы

Опубликовано ср, 03/11/2020 - 15:35 пользователем Игнатов Сергей

Сегодня кабельная промышленность находится в стадии интенсивного роста. Смелые научные разработки активно применяются на практике, что существенно расширяет возможности кабельно-проводниковой продукции и тем самым выводит отрасль на принципиально новый технологический уровень.

Движение без сопротивления

            Исследования по использованию эффекта сверхпроводимости (явления, при котором электрическое сопротивление материалов исчезает при температуре -196 °С) ведутся на протяжении нескольких десятилетий. Так, в середине ХХ века на базе сверхпроводящих материалов и криогенной технологии, где в качестве охлаждающего вещества использовался жидкий гелий, появились низкотемпературные сверхпроводниковые (НТСП) технологии.

            Инновацией заинтересовались ученые ведущих стран мира. Активные разработки велись в Соединенных Штатах, Японии, Германии, Англии и СССР. Провода на основе низкотемпературных сверхпроводников представляли собой сложные конструкции, состоящие из разнородных материалов с тончайшими нитями самого сверхпроводника.

Однако, несмотря на перспективность идеи и достигнутые успехи в сфере НТСП-технологий, активному применению разработок ученых на практике препятствовала высокая себестоимость одного из составных компонентов таких кабелей. Речь идет о жидком гелии, стоимость которого колебалась в пределах 5-10 долларов за 1 литр.

Новым витком в развитии сверхпроводниковых технологий стало открытие в 1986 году высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП). Их критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние превышает температуру 77,3 К – температуру кипения жидкого азота при нормальном давлении.

Эта особенность позволила в качестве хладагента использовать более дешевый жидкий азот, упростить систему поддержания постоянной криогенной температуры, повысить степень ее надежности в процессе использования и тем самым минимизировать эксплуатационные расходы.

Широкие перспективы практического применения ВТСП-кабеля открылись в начале 2000-х с появлением сверхпроводников, изготовленных на основе иттриевых керамик. Увеличенная плотность тока в сумме с возможностью использования более дешевых компонентов позволяет говорить о том, что при массовом производстве стоимость изготовления ВТСП-проводов может составить 20-30 долларов за 1 кА/м. Это сделает их производство экономически более выгодным и повысит конкурентоспособность продукции по отношению к кабелям традиционного исполнения.

По сравнению с обычной медной кабельно-проводниковой продукцией кабели нового поколения могут передавать в 5-10 раз больше электроэнергии при более низком напряжении. Кроме того, с их помощью возможно существенно уменьшить размер подстанций. По оценкам экспертов, наряду со снижением затрат на монтаж и эксплуатацию подстанционного электрооборудования, размер энергообъекта может быть уменьшен до1/12 по сравнению с обычной подстанцией. Также за счет перехода на низкие напряжения внедрение СП-кабелей позволяет отказаться от использования трансформаторных подстанций и экономить на строительстве передающей и распределительной инфраструктуры.

Важный шаг на пути реализации технологии сверхпроводящих кабелей сделала промышленная корпорация с глобальными операциями LS Cable & System Ltd из Южной Кореи. До 2003 года она входила в состав группы компаний LG (Lucky Goldstar), а уже в 2004-м стала одним из четырех крупнейших разработчиков сверхпроводящих кабелей.

В ноябре 2019 года издание Yonhap сообщило о том, что южнокорейский производитель КПП первым в мире коммерциализировал СП-кабель, опередив на этом пути конкурентов из Японии и США.

Сверхпроводящий кабель был запущен в коммерческую эксплуатацию в городе Ёнин (провинция Кенги) на участке продолжительностью в 1 км. Линия электропередачи соединяет подстанцию Хындок с подстанцией Шингал. По оценкам специалистов LS Cable & System, одна сверхпроводящая жила нового кабеля может обеспечить производительность, эквивалентную 10 жилам медных аналогов.

Расширенные возможности могут быть использованы в процессе реализации новых проектов городского строительства. Как известно, потребность в создании сверхпроводящей инфраструктуры для передачи и распределения электрической энергии начала остро ощущаться в центрах мегаполисов еще в начале ХХI века. Представители компании-производителя заявляют, что СП-кабели готовы в полном объеме обеспечивать требования к плотности передачи электроэнергии уже сегодня.

С целью более детального изучения и оценки рынка, а также для последующей реализации таких проектов на практике корпорация LS Cable & System скооперировалась с компанией KEPCO (Korea Electric Power Corp). Совместными усилиями они будут исследовать глобальный рынок и разрабатывать продукты, способные удовлетворить его запросы.

В активе LS Cable & System уже сегодня насчитывается несколько типов СП-кабелей:

  • для распределительных сетей АС 22,9 кВ 50 МВ·А и АС 22,9 кВ 120 МВ·А;
  • для сетей передачи переменного тока АС 154 кВ 600 МВ·А и 1 ГВ·А;
  • для сетей передачи постоянного тока DC 80 кВ 500 МВт.

Серхпроводник с немецким акцентом

Современная электроэнергетика нуждается в сверхпроводящих кабелях нового поколения, поэтому исследователи разных стран активно работают над созданием процессов массового выпуска эффективных моделей. Сверхпроводники передают электроток при низких температурах практически без потерь. Эта особенность СП-кабелей делает их привлекательными для целого ряда энергоэффективных технологий.

Свой вклад в развитие сверхпроводниковых технологий внесли ученые Немецкого технологического института Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology – KIT). Они разработали СП-кабель, где в качестве хладагента используется азот. Такой сверхпроводящий кабель прост в изготовлении, но при этом выполняет свою основную функцию – обеспечивает передачу больших объемов электроэнергии почти без потерь.

Новинка уже готова к эксплуатации при температуре -196 °С. Разработка немецких ученых может быть использована в широком диапазоне областей применения. ВТСП-кабель выполнен на базе высокотемпературного сверхпроводника Cross Conductor (HTS CroCo), изготовленного из специального материала, который сделан в институте Карлсруэ.

Новый сверхпроводник представляет собой тонкие ленты из редкоземельного оксида бария (Rebco). Сверхпроводящие свойства этого вещества были открыты еще в 1987 году. Особенность сверхпроводника состоит в том, что его можно выпускать исключительно в виде длинных тонких полос.

В ходе исследования немецким ученым удалось разработать метод, при котором несколько лент сверхпроводника Rebco располагаются в кросс-линковом (перекрестном) порядке. Это позволило создать кабель, рассчитанный для токов с очень высокими значениями.

Хорошая пропускная способность ВТСП, выполненного на базе редкоземельного оксида бария, обеспечивает снижение массы и объема кабеля по сравнению с кабелями, токопроводящие жилы которых изготовлены из меди или сплавов алюминия.

Процесс изготовления кабеля состоит из нескольких этапов. На демонстрационно-производственном оборудовании Немецкого технологического института Карлсруэ учёным удалось обеспечить выпуск около 1 м в минуту. По оценкам специалистов, при промышленном производстве, смоделированном по аналогичному принципу, производители смогут изготавливать сотни метров кабеля, что позволит минимизировать затраты и сократить себестоимость готового продукта.

Ранее массовому производству кабелей со сверхпроводящим слоем препятствовала высокая стоимость лент Rebco, но сегодня ученые работают над тем, чтобы сделать процесс их производства менее затратным. Сверхпроводники Cross Conductor можно применять для энергосберегающей генерации сильных магнитных полей и для передачи больших объемов электрического тока.

В перспективе эти свойства ВТСП-кабеля позволят интегрировать крупные ветровые энергоустановки и солнечные электростанции в единую энергетическую систему. Кроме того, использование такого кабеля повысит экономическую эффективность магистральных линий электропередачи.

По оценкам разработчиков высокотемпературного сверхпроводника Cross Conductor, продукт можно использовать в условиях ограниченного пространства, где существует необходимость передачи больших объемов электрической энергии. Также CroCo пригодны для установки на морских судах и самолётах на электротяге.

Сверхпроводимость по-российски

 В Российской Федерации единственным коммерческим производителем ВТСП-кабеля второго поколения является ООО «С-Инновации». В 2019 году отечественные специалисты изготовили высокотемпературный сверхпроводниковый кабель с выдающимися характеристиками. Так, при длине провода свыше 100 м:

  • среднее значение критического тока при температуре 77 К (-196 °С) составляет 912 А/12 мм;
  • минимальное значение критического тока – 812 А/12 мм;
  • стандартное отклонение составляет 10,6 А (1,2%).

Высокотемпературный сверхпроводящий кабель – это металлическая полоса, покрытая несколькими функциональными слоями. Один из таких слоев изготовлен из материала, электрическое сопротивление которого при понижении температуры до -196 °С становится равным нулю. В ВТСП-проводе российского производства сверхпроводник выполнен из состава RBa2Cu3O7 (R – редкоземельный элемент). По сути, слой сверхпроводника представляет собой монокристалл с высочайшей степенью кристаллографической ориентации.

Такой кабель состоит из 10 слоев. При этом толщина некоторых из них не превышает 5 нм. Каждый слой выполняет определенную функцию. Например, это может быть буферная, кристаллографическая, защитная функция и др.

Сверхпроводники первого поколения, где роль охлаждающей жидкости выполняет жидкий гелий, используются и сегодня. Они обеспечивают функционирование томографов и ускорителей (например, Большого адронного коллайдера). Для высокотемпературного сверхпроводящего провода второго поколения достаточно охлаждения жидким азотом.

Современные охладительные системы и криокулеры достаточно легко обеспечивают снижение температуры до нужного уровня. Благодаря этому в последние годы был создан ряд ВТСП-устройств на основе высокотемпературных сверхпроводящих проводов.

В двигателе ВТСП-провода расположены внутри криостата, где за счет прокачки хладагента создается криогенная температура. Аналогичная технология используется для охлаждения высокотемпературных сверхпроводящих кабелей: жидкий азот беспрерывно прокачивается вдоль всего провода.

Качественная теплоизоляция криостата позволяет более экономно расходовать жидкий азот. В зависимости от размера устройства расход хладагента может составить несколько литров в час. Современные технологии могут обеспечить полную сохранность охлаждающего вещества. С этой целью используется криокулер. Он делает систему замкнутой, не нуждающейся в регулярной дозаправке.

ООО «С-Инновации» было создано в 2011 году. Компания специализируется на исследованиях в области ВТСП-технологий и создании высокотемпературных сверхпроводящих проводов второго поколения. С 2014 года основным направлением деятельности предприятия стало изготовление кастомизированной сверхпроводниковой продукции. Тогда же, в рамках коммерциализации научной деятельности, ООО «С-Инновации» поставило на рынок первые сверхпроводниковые ленты.

С 2011 года компания является одним из резидентов фонда «Сколково». В конце 2014 года она получила грант на финансирование своих разработок.

На низком старте

Россия может стать первой страной в мире, где будет введена в эксплуатацию сверхпроводящая кабельная линия протяженностью в несколько километров. Ресурсные испытания самой крупной в мире высокотемпературной сверхпроводящей кабельной линии постоянного тока (ВТСП КЛ) были завершены в 2017 году на полигоне ФСК ЕЭС в Подмосковье.

Разработка экспериментальной линии проводилась в рамках национального проекта в области сверхпроводимости с целью дальнейшего масштабирования инновационной технологии как в Российской Федерации, так и за пределами страны. Исследовательские работы и серия испытаний с имитацией полноценного рабочего режима проводились под руководством специалистов из научно-технического центра ФСК ЕЭС.

Опытный образец длиной 2,5 км изготовлен на основе высокотемпературного сверхпроводника Bi2Sr2Ca2Cu3O10+x с критической температурой в -165 °С. В дальнейшем он соединит между собой две подстанции, функционирующие в энергосистеме Санкт-Петербурга – 330 кВ «Центральная» и «РП-9».

Охлаждать проводник до сверхпроводящего состояния в такой линии можно жидким азотом. Для этого над слоем изоляции в кабеле проложены две трубы, между которыми циркулирует хладагент. Система охлаждения для 2,5-километрового кабеля потребляет 250 кВт, при этом линия рассчитана на ток в 2 500 А и напряжение 20 кВ.

Ввод высокотемпературной сверхпроводящей кабельной линии в практическую эксплуатацию запланирован на 2020 год. Проектная документация была одобрена Главгосэкспертизой РФ более двух лет назад.

1 ноября 2016 года министр энергетики Российской Федерации А. Новак утвердил Прогноз научно-технологического развития отраслей топливно-энергетического комплекса России на период до 2035 года (Прогноз НТР), который стал частью проекта Энергетической стратегии России на период до 2035 года.

Согласно Прогнозу НТР разработка и производство электрооборудования для создания сетевой инфраструктуры с использованием сравнительно недорогих высокотемпературных сверхпроводников является одним из наиболее важных направлений развития отечественной электроэнергетической отрасли.

По оценкам специалистов, внедрение ВТСП-технологий позволит передавать большую мощность на низком напряжении, будет способствовать минимизации потерь и на 20% снизит затраты при сооружении новых кабельных линий. Разработка материалов и технологий для кабельно-проводниковой продукции, наряду с внедрением «цифровых подстанций», развитием технологий активно-адаптивных электросетей, концепций Smart Grid и Энерджинет призвана повысить надежность функционирования национальных энергосистем.

Массовое применение сверхпроводящих кабелей может начаться уже в ближайшем будущем, поскольку ВТСП-технология стала глобальным трендом для целого ряда отраслей, включая энергетику. Высокотемпературные сверхпроводники могут быть использованы при строительстве кольцевых схем и энергомостов, выдачи мощности энергогенерирующих объектов, в т. ч. и атомных электростанций.

В крупных городах применение ВТСП-кабеля поможет более рационально планировать застройку и размещение центров потребления. Это станет реальным благодаря возможности наращивания мощности по мере роста энергопотребления без необходимости прокладки новых кабельных линий. Кроме того, энергетики смогут существенно понизить класс напряжения при передаче большой мощности.

Эффективность проекта, который реализуется специалистами Федеральной сетевой энергокомпании, заключается еще и в том, что он признан межотраслевым. Наряду с использованием в электрических сетях полученные в ходе испытаний результаты могут быть интегрированы в различные энергоемкие отрасли промышленности, включая горнодобывающую, нефтехимическую и транспортные предприятия. В результате это создаст благоприятные предпосылки для повышения энергоэффективности экономики России в целом.

На данный момент в мире насчитываются десятки экспериментальных кабельных линий, созданных с использованием сверхпроводящих материалов. Однако изучение возможности передачи электрического тока при помощи ВТСП-технологий ведется на образцах длиной до 1 км.

Разработки более продолжительных высокотемпературных сверхпроводящих КЛ ведутся исследователями из США, России, Японии, Кореи и стран Евросоюза. Однако ввод в эксплуатацию экспериментальной линии, которая будет запущена в работу в 2020 году в энергосистеме Северной столицы, позволит России стать первой страной в мире, кому удалось реализовать столь масштабный проект на практике.

Гибридные технологии завоевывают кабельный рынок

Развитие информационных технологий, появление разных сред передачи информации и совершенствование технологических процессов привело к тому, что обходиться одним типом кабеля становится невозможно.

В тех случаях, когда необходимо установить на удаленном объекте систему видеонаблюдения, контроля доступа и высокоскоростной канал для точки Wi-Fi, приходится прокладывать несколько независимых кабелей. Всё это негативно отражается на стоимости и сроках выполнения работ.

Выходом из сложившейся ситуации стала возможность воспользоваться комбинированным кабелем, где в одной оболочке находятся изолированные друг от друга независимые типы проводников. Такие кабели различаются по типу прокладки: для грунта, для прокладки внутри объекта или с выносным силовым элементом для подвеса.

Многосистемные операторы в сфере кабельного телевидения с целью обеспечения широкополосного контента используют гибридный волоконно-оптический коаксиальный кабель – оптимальное решение для создания сетевой архитектуры.

По оценкам аналитиков, к 2023 году рынок гибридных волоконно-оптических коаксиальных кабелей увеличится до 13,6 млрд долл., что на 4 млрд долл. выше показателя 2018 года. Ожидаемый среднегодовой рост оценивается в 8,02% ежегодно. Эксперты компании Research and Markets утверждают, что существует два основных фактора, стимулирующих рост этого сегмента кабельного рынка:

  1. Высокая пропускная способность;
  2. Экономическая эффективность.

Преимущества высокой пропускной способности заключаются в возможности обеспечить одинаковый уровень качества работы одновременно используемых приложений, а также сократить время загрузки информации и передачи данных.

Запросы потребителей на высокую пропускную способность мотивируют многосистемных операторов использовать гибридные волоконно-оптические коаксиальные кабели. Ведь именно такое технологическое решение позволяет устранить ограничения, связанные с архитектурами, которые полностью состоят из кабелей с медными жилами. В данном случае речь идет о задержке в передаче данных при высокой пропускной способности самой системы.

Ожидается, что в ближайшем будущем рынок передачи данных по кабелю протокола DOCSIS 3,1 (Data Over Cable Service Interfase Specification) будет демонстрировать положительную динамику. Этот стандарт представляет собой последнюю версию технологии DOCSIS. Она обеспечивает более высокую пропускную способность и эффективность по сравнению с более ранними версиями.

Поставщики кабельно-проводниковой продукции обеспечивают до 10 Гб/с принимаемого трафика и 1-2 Гб/с передаваемого. По итогам 2018 года на долю системы с кабельным модемом CMTS/CCAP приходился самый большой сектор рынка гибридных волоконно-оптических коаксиальных кабелей.

Система CMTS (Cable Modem Termination System) на платформе CCAP (Converged Cable Access Platform) дает возможность осуществлять обмен цифровыми сигналами по кабельной сети с кабельными модемами. Оборудованием CMTS/CCAP в большинстве случаев располагают мультисистемные операторы. Система позволяет оказывать ряд услуг. В частности, в их число входят:

  • видео по заказу абонентов;
  • голосовая связь в рамках интернет-протокола (VoIP);
  • высокоскоростной интернет.

По оценкам экспертов, самый высокий в мире показатель совокупного среднегодового темпа роста продемонстрируют страны Европы. Этому будет способствовать рост потребления цифровых медиа и увеличение численности новых абонентов.

Самыми крупными и наиболее перспективными европейскими рынками гибридных волоконно-оптических коаксиальных кабелей аналитики называют рынки Германии, Италии и Великобритании. Провайдеры заинтересованы в повышении возможности удовлетворения растущих запросов потребителей на услуги высокоскоростной передачи данных. Поэтому они активно обновляют свои основные мобильные сети и совершенствуют сетевую инфраструктуру, что и будет способствовать активному внедрению гибридных технологий уже в краткосрочной перспективе.

Универсальный гибрид для энергетической цепи

В начале 2019 года немецкая компания Igus, которая является производителем и дистрибьютором подшипников скольжения из пластика, сферических подшипников, линейных направляющих, кабелепроводов и кабелей непрерывной гибкости, представила новый продукт – гибкий гибридный кабель марки CF280.UL.H, разработанный для использования в энергетических цепях. Он предназначен для обеспечения питания электрического двигателя и выполняет функцию обратной связи в рамках одной кабельной линии.

Новый кабель дополнил линейку кабельно-проводниковой продукции типа chainflex®. Он разработан для серводвигателей – вращающихся двигателей с датчиком обратной связи, позволяющим точно контролировать угловое положение, скорость и ускорение исполнительного механизма. Совместим с двигателями и приводами, производящихся 39 компаниями, в число которых также входят американская Allen Bradley и немецкий концерн Siemens.

Технология изготовления гибридных кабелей разработана компаниями, специализирующимися на производстве приводов. Производители усовершенствовали кабельные соединения для того чтобы устранить необходимость подключения кодирующего устройства, которое ранее присоединялось с помощью отдельного кабеля. На базе технологии магистральных шин они создали системы для работы с одним кабелем, который объединил в себе функцию питания с опцией обратной связи.

Гибкий кабель марки CF280.UL производства компании Igus предназначен для установки в энергетические цепи. Он рассчитан на радиус изгиба 10 х D и может быть использован в различных отраслях экономики, включая внутрипроизводственную логистику, автомобиле- и станкостроение.

На этапе тестирования кабель был установлен в энергетическую цепь с радиусом изгиба 7х. В ходе эксперимента он подвергался 8 млн циклов, которые выдержал без каких-либо механических повреждений, сохранив при этом высокое качество сигнала.

Представители компании-производителя сообщили, что комплексные испытания всех кабелей повышенной гибкости типа chainflex® проводятся в реальных условиях, которые создаются на базе испытательной лаборатории. Площадь испытательного полигона превышает 2 700 м².

Кабель CF280.UL сохраняет заявленные производителем характеристики при эксплуатации в диапазоне температур от -13 °С до +80 °С. Он оснащен защитным экраном, выполненным в виде оплетки, который призван обеспечивать высокий уровень защиты от электромагнитных излучений на протяжении всего срока службы.

В зависимости от спецификации производителя гибридная линия может быть изготовлена в маслостойкой полиуретановой наружной оболочке черного или оранжевого цвета. Она стойко переносит действие хладагента и не поддерживает процесс горения. Потребителю кабель поставляется в двух видах:

  • нужной длины;
  • в виде кабельной сборки Readycable, выполненной в соответствии со спецификацией компании – производителя приводов.

Новое слово в гибридных решениях

В последние годы активно развивается автоматизация производственных процессов. Она внедряется в различные области экономики, тем самым значительно увеличивая эффективность производства. Параллельно формируется тренд к объединению в центральную концепцию тех областей, которые до этого развивались раздельно.  

Наметившаяся тенденция затронула также производителей компонентов. С помощью инновационных интерфейсных решений в сфере датчиков вращения серводвигатели приобретают компактные размеры и становятся еще более эффективными.

В решениях с сервоприводом наблюдается тенденция к применению гибридных кабелей, которые наряду с мощностью могут передавать данные о скорости двигателя и угле поворота выходного вала.

Реализацию концепции индустрии 4.0 – нового витка промышленной революции, отличительной особенностью которого является интеграция производственных процессов и сетевых коммуникаций, невозможно представить без диджитализации. Эта разновидность «умного производства» может функционировать только при условии, если все узлы и агрегаты работают независимо друг от друга, но при этом общаются через сеть.

Важная роль в этом процессе отведена сервоприводам. С помощью цифровых интерфейсов, обеспечивающих связь двигателя с контроллером, могут передаваться важные данные. Например, информация о скорости, температуре, вибрации или угле поворота выходного вала. Как видим, требования рынка к производителям электрооборудования и систем постоянно растут. И здесь основной упор делается на сокращение затрат, компактность, оптимизацию производственных процессов, простоту внедрения и эргономичность.

Значительному повышению эффективности способствует передача мощности двигателя и сигналов обратной связи при помощи единого кабеля. Экономия пространства и веса кабельно-проводниковой продукции особенно хорошо заметна в крупных системах.

Специалисты международной группы компаний Lapp Group, занимающейся разработкой, производством и реализацией кабельной продукции, создали два гибридных кабеля для цифрового интерфейса ACURO®link: ÖLFLEX® SERVO FD 7DSL и ÖLFLEX® SERVO 7DSL.

Это технологическое решение обеспечивает передачу питания и данных по одному кабелю. По этому же кабелю могут передаваться сигналы и других датчиков. Например, температурного сенсора, интегрированного в цифровой протокол обратной связи двигателя.

 Версия FD оснащена прочной полиуретановой оболочкой. Благодаря этому, такой кабель идеально подходит для укладки в кабель-канал. Тем, кто планирует использовать кабель в стационарных установках, эксперты рекомендуют остановить свой выбор на более экономичной версии оболочки, изготовленной из поливинилхлорида.

Роль изоляционного материала токопроводящих жил выполняет полипропилен. Таким образом, производителю удалось учесть запросы потребителей на КПП с малым емкостным сопротивлением и одновременно минимизировать проблему утечки тока на оплетке экрана.

Помимо этого, применение полипропилена позволяет уменьшить толщину изолирующего слоя (по сравнению с ПВХ). В свою очередь, более тонкая изоляция обеспечивает сужение наружного диаметра. По оценкам экспертов, использование полипропилена дает возможность сэкономить около 20% (по сравнению с ПВХ).

С появлением кабеля, способного обеспечить питание и передачу данных, отпала необходимость в использовании отдельного кабеля и разъема датчика вращения, что также позволяет экономить. Кроме того, упрощается процесс монтажа.

Необходимо, чтобы кабели, подходящие для торсионных изгибов и укладки в кабель-каналы, имели компактные габаритные размеры, поскольку обычные сервокабели и кабели для датчиков вращения должны быть расположены на минимальном удалении друг от друга из-за проблем, связанных с электромагнитной совместимостью.

На данный момент для витой пары чаще всего используют медные луженые 7- или 19-проволочные кабели. Лужение обеспечивает надежную защиту изоляции от прямого контакта с медью (тепловое старение) и защиту от окисления.

По оценкам экспертов, широкие перспективы открываются перед альтернативными гибридными решениями, которые основаны на промышленном интернете вещей (IIoT) – многоуровневой системе, включающей в себя датчики и контроллеры, установленные на узлах и агрегатах промышленного объекта, средства передачи собранных данных, их визуализации и др. Также технически возможно использование оптоволоконных систем передачи данных:

  • POF – полимерное оптоволокно;
  • PСF – оптоволокно с пластиковым покрытием.

Кабели для роботов – вершина кабельного искусства

Внедрение роботов в производственные процессы становится глобальным трендом. В этом нет ничего удивительного, поскольку рабочих мест, где человеку работать тяжело, труд утомительный и монотонный, а возможно даже создается угроза здоровью, где возможности работника используются нерационально – сотни тысяч. В таких случаях на помощь человеку приходят роботы-автоматы.

На сегодняшний день полностью роботизированных предприятий в мире насчитываются единицы. Однако, по оценкам аналитиков, уже к 2025 году около 25% промышленных операций будут выполнять машины. Сегодня по плотности роботизации производственных процессов пальма первенства принадлежит Сингапуру и Южной Корее, в то время как по скорости внедрения лидирует Китай.

Ежедневно в жизнь человека входят всё новые и новые механизмы. Роботы-автоматы постепенно заменяют человеческий труд там, где это возможно. Они «научились» фрезеровать, красить, наносить лак, выполнять сварочные работы и даже обслуживать различные механизмы. По оценке экспертов Международной федерации робототехники (International Federation of Robotics – IFR), число промышленных роботов, находящихся в эксплуатации в разных странах мира, к концу 2020 года может превысить 3 млн единиц.

Современные промышленные роботы отличаются друг от друга по конструкции и назначению. Они могут быть использованы практически в любой отрасли. За одну минуту они способны совершать огромное количество самых разных движений и выполнить несколько функций.

Автоматы скручиваются, поворачиваются и безукоризненно выполняют свои функции в различной среде: под действием влаги, химических веществ, в условиях высоких или низких температур. Даже в самой сложной обстановке роботы должны безотказно работать, так же, как и кабели, кабельные вводы и защитные шланги, которые являются их неотъемлемой частью.

В промышленности и производственной сфере автоматизация и роботизация производственных процессов существенно повышают качество работы и ее эффективность. Поэтому количество используемых на производстве промышленных роботов постоянно увеличивается. Вместе с этим растет спрос на специальные кабели, идеально подходящие для использования в робототехнических устройствах.

В 2019 году компания Igus презентовала новую серию кабелей для мобильных приложений Ethernet/CAT5, CFROBOT8.PLUS, специально разработанных для шестиосевых роботов.

Новая продукция немецкого производителя пригодна для углов скручивания до ±360°. Кабели успешно прошли серию испытаний на предприятии разработчика и изготовителя. Они в течение нескольких лет безотказно выполняют свои функции, выдержав более 15 млн циклов.

            Ожидается, что в будущем в большинстве случаев связь будет осуществляться по сетям промышленного Ethernet. Поэтому уже сегодня ведущие производители кабельно-проводниковой продукции сконцентрированы на разработке еthernet-кабелей для робототехнических систем.

В частности, специалисты компании Igus работают над решением этой задачи на протяжении пяти лет. В настоящее время проводятся испытания кабелей с целью определения прогнозируемого максимального срока их эксплуатации. По оценкам аналитиков, окончательные результаты исследований будут получены, обработаны и озвучены через несколько лет.

Кабели типа CFROBOT8.PLUS прошли испытания на кручение под углом ±360° в системе igus triflex e-chain с трехмерным движением и выдержали более 15 млн циклов. Результаты этих исследований показали, что кабели в сетях Ethernet сохраняют свои электрические характеристики и обеспечивают бесперебойную надежную связь между осями робота, органом управления и системами высшего уровня управления.

Из всех отраслей экономики более 30% спроса на роботы-автоматы обеспечивает электронная промышленность и еще 30% приходится на автомобилестроение. Эксперты объясняют это явление растущим спросом на продвинутую потребительскую электронику, что приводит к необходимости автоматизации процессов ее сборки.

Менее всего производственные процессы роботизированы в судостроении, самолетостроении, сельском хозяйстве, горнодобывающей и атомной промышленности. На сегодняшний день в этих отраслях роботизация по-прежнему остается сложным и дорогостоящим процессом. С одной стороны, это недостаток. В то же время модернизация производства, рост инвестиций в роботостроение, развитие 3D-печати и других технологий, делающих производство роботов быстрее и дешевле, оставляют место для технологического прорыва именно в этих отраслях экономики.

Кабель на дне океана

Наша планета прочно опутана кабелями связи, словно паутиной. При этом около 99% межконтинентальных данных передаются по кабелям, проложенным на дне океана. Они тянутся между материками, обходя только Атлантиду – единственный континент, не имеющий физического подключения в Сети. По оценкам аналитиков, общая протяженность подводных проводов составляет порядка 1,2 млн км.

Тем не менее, изначально проложить кабель связи по дну океана на значительные расстояния оказалось не такой уж и простой задачей. Несколько раз были зафиксированы обрывы провода и пробои изоляции. Однако уже к концу ХIХ века прокладка трансокеанического кабеля стала реальностью.

Первый подводный кабель представлял собой коаксиальный кабель со сплошной полиэтиленовой изоляцией. Именно он был взят за основу для изготовления последующих кабелей для подводной прокладки.

Современные оптоволоконные кабели оснащены многоуровневой защитой от соленой морской воды и возможных механических повреждений. Что может представлять угрозу для таких коммуникаций? Прежде всего, это морские суда и рыбацкие сети. Кроме того, им угрожают природные катастрофы и даже обитатели морских глубин.

Как это ни удивительно, но акулам и их хищным собратьям очень нравится жевать провода. Защищаясь от острых зубов глубоководных хищников, крупные компании (например, Google) наносят на свои кабели слой защитного кевлара – прочного пара-арамидного волокна.

Эксперты признают, что толщина подводных кабелей разная. Как правило, чем ближе к поверхности океана расположен провод, тем толще слой его защитной оболочки. Именно она защищает кабель от повреждений морскими судами. На небольших глубинах провода укладываются в предварительно вырытые траншеи. Диаметр мелководного кабеля не превышает 6 см, в то время как глубоководные кабели намного тоньше. Их диаметр составляет всего 1,7 см.

Нередко провода выходят из строя по причине опасных метеорологических явлений. К примеру, в октябре 2012 года мощный тропический циклон «Сэнди», причинивший серьезный ущерб северо-восточным штатам США, повредил множество проводов в Нью-Йорке и Нью-Джерси – основных точках выхода кабелей на берег. В результате интернет-сообщение между Северной Америкой и Европой отсутствовало на протяжении нескольких часов.

Кабели сложно перерезать, но иногда злоумышленникам это все же удается. В 2013 году в Египте были задержаны аквалангисты, которые преднамеренно повредили глубоководный кабель длиной 20 тыс. км, соединявший пользователей трех континентов. Действия преступников привели к тому, что скорость интернет-соединения в стране упала до 40%. Впоследствии линия была восстановлена.

В современных оптоволоконных кабелях пучок передающих волокон находится в гелевом гидрофобном наполнителе внутри алюминиевой или медной трубки, которая покрывается слоем поликарбоната и алюминиевым экраном. Над этим слоем находится еще один, состоящий из скрученной стальной проволоки, обернутой изоляционной майларовой лентой. Снаружи провод «одет» в полиэтиленовую рубашку.

Второй вариант – кабель с профилированным несущим сердечником. В нем до восьми оптических пар располагаются внутри каждого из шести экструдированных в полиэтиленовом шнуре каналов, которые заполнены гелем. Пары защищены майларовой лентой, медным экраном и массивной оплеткой, выполненной из полиэтилена. В центре шнура проложена толстая стальная проволока, придающая кабелю жесткость.

Сегодня мировой спрос на трафик остается колоссальным. По данным экспертов из аналитического агентства Telegeography, начиная с 2007 года он увеличивается на 100% в год. Подводные линии электропередач разрастаются вместе с развитием зеленых технологий.

Лидирующие позиции в мире подводных коммуникаций принадлежат Соединенным Штатам. Однако в последнее время это утверждение пытается оспорить Китай. А если быть точнее, гигантский технологический конгломерат Huawei Technologies, который занимается созданием инфраструктуры пятого поколения мобильной связи. По прогнозам экспертов, настоящий «5G бум» ожидается в 2020 году, когда большинство операторов стандартизируют свои сети под новый формат.

Ожидается, что технологии 5G смогут обеспечить более высокую пропускную способность по сравнению с технологиями 4G, что сделает широкополосную мобильную связь более доступной, позволит наладить сверхнадежные масштабные системы коммуникации между устройствами, минимизирует время задержки, повысит скорость интернета от 1 – 2 Гбит/с, что благоприятно скажется на развитии Интернета вещей.

На данный момент в активе Huawei Technologies насчитывается около сотни подводных кабелей. В 2018 году компания завершила реконструкцию глубоководного оптоволоконного кабеля длиной 11,5 тыс. км, соединяющего Португалию с ЮАР. Однако она не собирается останавливаться на достигнутом. После разоблачений Эдварда Сноудена, рассказавшего, как британские и американские спецслужбы «прослушивали» более 200 кабелей в рамках обширного шпионского проекта, многие страны заинтересованы в безопасности информационных путей и не доверяют компаниям из США.

На сегодняшний день самым высокопроизводительным кабелем в мире является Marea. До начала его строительства, стартовавшего в августе 2016 года, пальма первенства принадлежала кабелю FASTER, проложенному из США в Японию. На тот момент самым быстрым был он, по нему можно передавать до 60 Тбит данных в секунду.

Высокотехнологичный подводный кабель Marea был проложен тремя крупнейшими компаниями: Microsoft, Facebook и Telxius по дну Атлантического океана на глубине 5 200 м ниже уровня моря. Он соединил Вирджинию-Бич (США) с Бильбао (Испания). Длина чудо-коммуникации составляет 6 600 км, а общая масса достигает 4 650 т. Пропускная способность кабеля – 160 Тбит данных в секунду.

Marea проложен по дну океана с расчетом на будущее: с увеличением численности пользователей Сети именно этот кабель способен обеспечить удобный трафик новым потребителям из стран Африки, Азии и Ближнего Востока. Важным достоинством Marea является и то, что в будущем его можно будет кастомизировать и настраивать для взаимодействия с различными сетевыми устройствами.

Самый высокотехнологичный подводный кабель состоит из восьми пар оптоволоконных кабелей, которые надежно защищены от механических повреждений и проникновения влаги медью, пластиком и водонепроницаемой изоляцией. Большая часть кабеля лежит на дне океана. На мелководье он вкопан в землю, чтобы предотвратить возможные порывы или нарушение целостности оболочки проходящими рядом с ним судами. Ожидаемый срок службы Marea – 25 лет.

Создание подводных коммуникаций – процесс сложный и трудоемкий. Как правило, его доверяют специалистам высочайшего уровня, способным выполнить поставленную задачу с хирургической точностью даже в самых экстремальных условиях.

На начальном этапе прокладывается оптимальный маршрут. При помощи специальных судов, оборудованных гидролокаторами, подводными аппаратами с дистанционным управлением, акустическими профилометрами Доплера для измерения течений, исследователи изучают морское дно, по которому вскоре будет проложен кабель.

В ходе исследования океанологи фиксируют и анализируют высотный профиль маршрута, состав грунта, интенсивность течений, наличие природных и искусственных препятствий на пути прокладки. Кроме того, особое внимание уделяется сейсмической активности зоны. На основании собранных данных в дальнейшем составляется конфигурация линии и технологическая карта прокладки.

Глубоководные коммуникации прокладываются с помощью судов-кабелеукладчиков. Кардинальных различий между кабельными судами для прокладки силовых и коммуникационных линий нет. «Силовики» чаще работают в прибрежной зоне, а оптические кабели прокладываются в открытом море.

Характерной особенностью кабелеукладчиков является малая рабочая усадка, которая не превышает 10 м. Кроме того, кабельные суда должны быть оснащены системами динамического позиционирования и гидроакустической ориентации, а также иметь чувствительные движители, способные максимально точно регулировать скорость.

Современные кабелеукладчики оборудованы многошкивной кабельной лебедкой, развивающей тягу до 50 т. Такие машины спускают кабель в воду со скоростью 1,5 км/ч.

Как правило, укладку кабеля начинают с суши. Решение этой задачи поручают команде опытных водолазов. Кабельное судно подходит как можно ближе к береговой линии и стравливает в воду отрезок нити необходимой длины. Кабель соединен с вытяжным тросом, предварительно заведенным с берега через врытую в грунт трубу.

В ходе работы вытравленный участок кабеля фиксируется на поверхности воды с помощью специальных поплавков, препятствующих спутыванию и появлению критических перегибов. Вывод троса и кабеля на соединительный щиток контролируется с помощью телекамер, поскольку в дальнейшем для устранения повреждений на этом участке потребуется гораздо больше усилий, чем на каком-либо другом.

Во время укладки кабеля постоянно контролируется его целостность. Если кабель силовой – подается напряжение. Целостность коммутационного кабеля проверяется с помощью сигнала. Если повреждения не обнаружены, трубу замуровывают со стороны моря. Затем из нее откачивают воду, заливают внутрь антикоррозийную смесь, нейтрализующую водные бактерии, и раскислитель, который поглощает кислород. Несмотря на кажущуюся простоту, именно береговая укладка кабеля является самым долгим и трудоемким этапом работ.

Однако и в открытом море специалистов могут поджидать определенные трудности. Рельеф морского дна редко бывает идеальным, пригодным для свободной укладки кабеля, когда нить опускают непосредственно на грунт. В большинстве случаев грунт неровный, а кабель должен быть уложен на дно таким образом, чтобы на этих участках он не провисал.

Любые возвышенности на дне необходимо устранить. Если в силу ряда причин это сделать невозможно, кабель прокладывают в обход преграды или копают длинный глубокий ров. Во время проведения подводных работ неоценимую помощь инженерам оказывают глубоководные аппараты с дистанционным управлением через шланг-кабель.

Для устранения более серьезных препятствий на пути прокладки кабеля инженеры используют арочные системы перехода. В таких случаях кабель укладывается в специальный рукав и подвешивается с помощью заякоренных герметичных стальных баллонов, наполненных воздухом.

Если на пути прокладки кабеля уже проложен «попутный» трубопровод, нить фиксируется на нем с помощью специальных клипс. В случаях, когда через трубу приходится «перешагивать», используются бетонные мосты или защитные рукава. В нужном месте эти конструкции устанавливаются подводными аппаратами.

В зоне, где зафиксированы сильные донные течения, кабель, имеющий цилиндрическую форму, подвержен разрушительному действию вихревых вибраций. Со временем эти, казалось бы, незаметные высокочастотные колебания могут разрушить даже железобетонные блоки. Чтобы предотвратить разрушение кабеля, нить одевают в пластиковое оперение, изготовленное в виде спирали.

Для защиты кабеля от трения о скалистый грунт, которое может привести к нарушению целостности как изоляции, так и самой магистрали, используются ленточные протекторы или эластичные полиуретановые маты. Удлинение, разветвление кабеля, установка усилителей и контроллеров выполняются на судне до укладки этого участка нити на дно. На финише кабелеукладчик дублирует операцию по выводу линии на берег. Затем магистраль тестируется и только после этого вводится в эксплуатацию.

Беспилотник в помощь

В конце минувшего года компания Flylogix (Великобритания), которая специализируется на оказании услуг мониторинга объектов с привлечением беспилотных летательных аппаратов, сообщила о завершении работ в рамках проекта по исследованию технического состояния подводных кабельных коммуникаций британской энергетической компании National Grid.

Исследования проводились на участке между Францией и Великобританией. Этот регион считается одним из наиболее загруженных. Именно здесь регулярно фиксируется высокий уровень интенсивности морских перевозок, поэтому эксперты называют возможность мониторинга состояния кабельной инфраструктуры важным шагом на пути обеспечения безопасности коммуникаций.

В ходе реализации проекта специалисты компании Flylogix осуществили видеосъемку кабельных линий France-Angleterre 2 (IFA2) с целью выявления механических повреждений и оценки возможных сбоев в их работе. Исследования проводились при помощи мультикоптеров, оборудованных современными видеокамерами высокого разрешения для видеонаблюдения.

IFA2 – это электрический соединительный кабель длиной 127 миль (204,39 км), 200 км из которых проложены под водой. Кабель пролегает между Нижней Нормандией на юго-западе Франции и графством Хэмпшир на юге Великобритании. При напряжении 320 кВ мощность передачи составляет 1 тыс. МВт электрической энергии.

Решение для «умных» приложений

В сентябре 2019 года американская компания Belden Inс, которая является производителем сетевых, коммуникационных и кабельных продуктов, презентовала новый кабель 10GXW самого малого диаметра среди всех кабелей категории 6А, представленных на рынке КПП. Наружный диаметр новинки составляет 0,25 дюйма (0,635 см).

Кабель предназначен для поддержки мультигигабитных приложений, включая беспроводную связь внутри зданий. Он был разработан в связи с возникшей потребностью в надежных решениях категории 6А. Малый вес и небольшой диаметр новинки способствуют минимизации трудовых затрат и позволяют более эффективно использовать материальные ресурсы.

В кабелях типа 10GXW использована технология EquiBlock™, которая обеспечивает равномерное рассеивание теплового потока и устраняет «горячие точки» в кабельных пучках.

Новинка отличается высокими показателями помехоустойчивости, что важно для беспроводных сетей. Способность противостоять искажающему действию помех способствует тому, чтобы сигналы передачи информации без каких-либо проблем (например, вынужденных пауз или низкой скорости) достигали конечных цифровых устройств.

К числу преимуществ кабеля типа 10GXW также относится простота монтажа и совместимость с системой связи Belden REVConnect, что позволяет создать самую простую в мире систему сквозной кабельной инфраструктуры.

Использование разъемов типа REVConnect Plug или FlexPlug способствует снижению трудовых затрат и дает возможность сократить расходы на аппаратное обеспечение. Это достигается благодаря конфигурации MPTL – это «прямое подключение», метод, при котором IP-устройства подключаются к сети напрямую, исключая необходимость монтажа дополнительного выхода или использования соединительного провода. Это качество особенно важно в тех случаях, когда существуют сложности монтажа из-за неудобного месторасположения устройства.

По оценкам специалистов компании Belden Inс, к 2022 году потребность в корпоративных точках беспроводного доступа, для которых требуются кабели категории 6А, возрастет более чем на 30%. Это объясняется необходимостью поддержки увеличивающего мобильного трафика. Чтобы поддерживать этот рост, кабельная инфраструктура также должна быть изменена.

Кабели типа 10GXW позволяют модернизировать кабельные сети и переходить на уровни категории 6А.

Эволюция изоляционных материалов

На данный момент в качестве изоляции и защитной оболочки кабельно-проводниковой продукции различных марок используют три класса полимерных материалов: резину, классические термопласты и пластичные эластомеры.

Традиционные резины, изготовленные на базе каучуков, широко применялись ранее и активно используются сегодня для изоляции и производства оболочки КПП, рассчитанной на напряжение до 25 кВ. В настоящее время отечественные производители выпускают более 200 марок кабелей и проводов с применением резины.

В число наиболее резиноемких кабелей, производимых в России, входят гибкие силовые провода и кабельная продукция, судовые и шахтные кабели. Тем не менее, с появлением полимеров, в составе которых присутствуют насыщенные углеводородные макромолекулы, что делает вещество более тепло-, озоно- и влагостойким, каучуковые славы всё чаще уступают место полиолефинам.

Полиолефины – это класс полимеров, получаемых из низкомолекулярных веществ. Вырабатываются из нефти или природного газа методом полимеризации мономеров в присутствии катализатора.

Производители начали использовать ПЭ-композиции после ужесточения требований к эксплуатационным свойствам и пожаростойкости кабельно-проводниковой продукции. Однако широкому распространению полимера препятствует высокая стоимость и зависимость от импортного сырья. Поэтому сегодня одним из наиболее часто используемых в кабельной промышленности пластиков остается поливинилхлоридный пластикат (ПВХ).

По физическим свойствам ПВХ – это безвредное вещество белого цвета, устойчивое к окислению. Кроме того, оно не поддается действию влажной среды, кислот, щелочей, жиров, спиртов, промышленных газов и растворов солей. Однако полимер обладает одним существенным недостатком: ему свойственна низкая термическая стойкость.

Выделение хлористого водорода может начаться уже при 70-80 °С. При нагревании ПВХ выше 140 °С процесс становится более интенсивным, что приводит к изменению окраски (от желтой до коричневой) и деструкции полимера с выделением углекислого газа и хлористого водорода. Это затрудняет переработку ПВХ, поскольку температура текучести полимера (150-160 °С) выше температуры разложения.

Трудности с переработкой поливинилхлорида в чистом виде и деструкция полимера при нагревании являются существенными недостатками. Для того чтобы обеспечить переработку ПВХ и наделить его набором полезных свойств, которыми должны обладать продукты, изготовленные из сырья на базе этого полимера, его соединяют с разными добавками.

Материал на основе ПВХ с добавками, обеспечивающими его технологические и эксплуатационные свойства, изготовленный по особой технологии, называется поливинилхлоридной композицией (компаундом).

Мировым трендом последних двух десятилетий является ограничение использования в качестве изоляционного материала для кабельно-проводниковой продукции поливинилхлоридных пластикатов. Из-за проблем с утилизацией ПВХ признаны экологически небезопасными, поэтому их начали заменять безгалогенсодержащими полимерами, не поддерживающими процесс горения.

В 1998 году в Стамбуле состоялся Конгресс Международной федерации производителей кабелей. Он объединил более 100 крупных кабельных предприятий из 51 страны мира. Участники мероприятия констатировали, что с целью защиты экологии производителям следует существенно сократить использование поливинилхлоридных пластикатов. Кроме того, необходимо исключить из серийных рецептур соединения кадмия и свинца, отличающиеся высокой токсичностью.

В дальнейшем в странах ЕС был принят ряд законодательных актов, ограничивающих выпуск такой кабельно-проводниковой продукции. В частности, речь идет о директиве ЕС 2002/95, которая запрещает использование опасных компонентов в составе ПВХ-пластикатов.

В качестве альтернативы поливинилхлоридных соединений можно использовать безгалогенные композиции на базе полиолефинов (например, полипропилена или полиэтилена). Основным недостатком полиэтиленовой изоляции является ползучесть и резкое ухудшение механических свойств при температуре 125-130 °С, близкой к температуре плавления.

Эту особенность ученые объясняют линейным строением макромолекул полиэтилена. В свою очередь, создание трехмерной структуры, где между макроцепями образуются поперечные связи, позволяет значительно улучшить физические свойства полимера. В итоге возник новый класс изоляционных материалов из сшитого полиэтилена.

Несмотря на увеличение спроса на КПП с изоляцией из ПЭ, основным изоляционным материалом все же остается поливинилхлорид. Аналитики утверждают, что существенного снижения использования ПВХ пластикатов в кабельной промышленности в ближайшем будущем не произойдет, поскольку сегодня ведутся разработки новых видов ПВХ с модифицирующими добавками, делающими компаунд более пожаростойким.

Запросы рынка на создание соединений, которые не поддерживают процесс горения и не выделяют токсичных веществ при воздействии высоких температур, способствовали появлению своеобразного гибрида поливинилхлорида и кабельного полиэтилена – безгалогенных композиций. Современные материалы при горении образуют твердый кокс и быстро высыхают. Они горят без дыма, с выделением небольшого количества тепла.

Такие материалы более предпочтительны с точки зрения пожаробезопасности. Европейские стандарты запрещают использование изоляции на базе ПВХ в пользу безгалогенных композиций.

Кроме этого, в числе одного из западных трендов эксперты рынка называют внедрение в производство кабельно-проводниковой продукции мягких полимеров и снижение использования в компаундах гидроокисей. В России выбор безгалогенных композиций отечественного производства пока сравнительно невелик, поэтому производители КПП вынуждены использовать импортные материалы.

Тем не менее, объемы потребления безгалогенных пластикатов быстро увеличиваются. Кабели с безгалогенной изоляцией прокладываются на объектах с массовым пребыванием людей. Например, при строительстве спортивных комплексов, торгово-развлекательных центров, метрополитена, аэропортов, авто- и железнодорожных вокзалов. Кроме того, они нашли применение в атомной энергетике.

Мировая практика разработки, изготовления и использования кабельно-проводниковой продукции на базе термопластичных эластомеров (ТПЭ) сравнительно невелика. Зарубежные компании-производители применяют этот полимер около 30 лет. Первой ласточкой стала замена резиновой оболочки геофизических кабелей на термопластичный полиуретан.  

В 80-х годах ХХ века термопластичные эластомеры на базе полиуретанов, полиолефинов и сополиэфиров были запущены в серийное производство и использовались в определенных видах КПП.

Сравнительно недорогие марки термопластичных эластомеров – динамически-вулканизированные (Сантопрены) и изготовленные с применением блоксополимеров стирола (Тефаблоки) сегодня используются в производстве проводов для автомобильной промышленности, телекоммуникационных и силовых кабелей взамен термореактивных резин и поливинилхлоридных пластикатов.

Отечественный рынок полимеров для производства изоляции и оболочек КПП не отличается разнообразием ассортимента. Он намного меньше европейского и среднемирового. Его характерной особенностью является самодостаточность, а если быть точнее, то даже некоторая изолированность, поэтому в среднесрочной перспективе российские производители поливинилхлоридных пластикатов могут быть спокойными за сохранение позиций.

Если говорить о кабельном пластикате с точки зрения имеющегося в распоряжении сырья и производственной базы, каких-либо препятствий для выпуска пластиката, характеристики которого соответствовали бы действующим техническим требованиям, не существует.

Основные компоненты для изготовления поливинилхлорида производятся на территории России. Гидроокиси, которые входят в состав пластикатов марки НПГ (пластикат пониженной горючести) и ПП (пластикат прокладочный) в качестве наполнителя, также выпускаются российскими предприятиями и являются конкурентоспособными по качеству.

Отечественный производитель минеральной гидроокиси магния ООО «Русское горно-химическое общество» полностью обеспечивает этим компонентом внутренний рынок и поставляет ее на экспорт. Российский производитель синтетической гидроокиси магния ГК «НИКОХИМ» большую часть своего продукта экспортирует. Остальные присутствующие в рецептурах добавки, которые входят в состав трудногорючих пластикатов, доступны на внешнем рынке.

В мае 2019 года корпорация «Сибур» сообщила о запуске производства нового для отечественного рынка пластификатора. Речь идет о диоктилтерефталате (ДОТФ), который является бесфталатным пластификатором ПВХ. Продукты на его основе соответствуют самым высоким экологическим требованиям. В отличие от фталатных пластификаторов, ДОТФ не несет угрозу здоровью человека.

Изделия, синтезированные с применением ДОТФ, становятся более прочными и износостойкими. Кроме того, они обладают повышенной морозостойкостью и низкой вязкостью.

Для производства диоктилтерефталата специалисты АО «Сибур-Химпром» –пермской площадки холдинга – используют собственное сырье, что гарантирует стабильность поставок и высокое качество готового продукта.

Пуск нового производства позволит отечественному кабельному рынку преодолеть потенциальную угрозу запрета использования фталатных пластификаторов.

#трубыдлякабеля

В октябре минувшего года в Санкт-Петербурге состоялась презентация токопоисковых труб ПРОТЕКТОРФЛЕКС® ОМП. По сути, это новое поколение специальных труб, предназначенных для прокладки и защиты высоковольтных КЛ. Новинка представляет собой полимерные многослойные термостойкие трубы, оснащенные специальным внутренним негорючим слоем и дополнительным слоем повышенной прочности для защиты труб от повреждения и истирания при прокладке кабельных линий методом горизонтально направленного бурения.

Токопоисковые трубы ПРОТЕКТОРФЛЕКС® ОМП – это уникальное решение от компании «Энерготек», которое не имеет аналогов ни в России, ни на зарубежных рынках. Наряду с надежной механической защитой кабеля, оно впервые позволило определить наличие нарушения целостности оболочки кабеля и локализировать место повреждения на трубных участках в ходе приемо-сдаточных испытаний или при периодическом мониторинге состояния в процессе эксплуатации кабельной линии.

В ходе мероприятия специалисты компании-производителя продемонстрировали собравшимся, в числе которых были технические руководители и специалисты филиалов ПАО «Россети», сотрудники проектных институтов, представители средств массовой информации, возможности токопоисковой трубы. Для этого были проведены натуральные испытания. В частности:

  • продемонстрирован процесс поиска и локализации места повреждения «рубашки» кабеля;
  • выполнено сравнение с обычными полимерными трубами, не позволяющими выявить такие повреждения;
  • произведены испытания устойчивости труб к механическим повреждениям;
  • продемонстрирована возможность соединения полимерных труб методом стыковой сварки.

Как правило, разрушения целостности внешней оболочки кабельно-проводниковой продукции происходят во время монтажных работ, вследствие несоблюдения технологии укладки кабеля. Не выявленное во время испытаний повреждение после ввода линии в эксплуатацию может негативно отразиться на ее надежности и работоспособности.

Результаты проведенных испытаний подтвердили достоверность заявленных производителем характеристик. Ожидается, что в долгосрочной перспективе использование токопоисковых труб ПРОТЕКТОРФЛЕКС® ОМП позволит существенно снизить эксплуатационные затраты и сократить расходы на техническое обслуживание и ремонт кабельных коммуникаций.

По мнению экспертов, разработка российских исследователей имеет перспективы развития не только на отечественном рынке кабельно-проводниковой продукции, но и за рубежом.

В стиле «милитари»

Использование военных технологий в повседневной жизни уже давно никого не удивляет. Радары дали путевку в жизнь микроволновым печам, а разработки в сфере коммуникаций стали прародителем интернета.

«Милитари»-оборудование традиционно считается более качественным, практичным и функциональным, поскольку на его разработку выделялись колоссальные суммы и в исследованиях принимали участие ученые передовых стран мира. Кроме того, такое оборудование создавалось с учетом возможных военных действий, поэтому в него заложен высокий запас прочности.

Чешская компания OPTOKON является одним из ведущих мировых производителей и поставщиков инфраструктурных решений разных уровней сложности. Она заявляет о своих разработках как об универсальных продуктах, которые могут быть использованы в разных отраслях экономики: военно-промышленном комплексе, телекоммуникациях, электроэнергетике и других областях, где существует потребность в высокотехнологичных решениях.

Одной из таких разработок с налетом «милитари» являются полевые оптоволоконные соединители OPTOKON FCON. Изначально они были разработаны для военных полевых кабелей. Конструкция соединителя состоит из двух-восьми износостойких волокон с разъемами. Нейтральное блокирующее строение обеспечивает быстрое и надежное соединение. Наличие гермафродитного разъема позволяет соединять кабель в различных форматах:

  • головка и гнездо;
  • головка и головка;
  • гнездо и гнездо.

Для соединителей OPTOKON FCON характерно многоядерное единовременное соединение. Особенности конструкции установочного штифта обеспечивают точность многожильного оптоволоконного соединения. Устройства отличаются сравнительно невысоким процентом потерь. Они надежные, прочные, устойчивые к воздействию агрессивных сред, влаго- и пыленепроницаемые.

Корпус соединителей изготовлен из прочного композитного материала. Он легкий, обладает высокой помехоустойчивостью. Соединитель совместим с любым существующим оборудованием и подходит для решения самых разных задач в любых условиях.

Рубрика библиотеки: