Экранирование кабелей: назначение, виды и способы

Современные промышленные предприятия и телекоммуникационные сети предъявляют всё более высокие требования к качеству и надежности передачи электрических сигналов. Объем данных растет, вокруг работает множество источников электромагнитных помех, и поэтому обеспечение электромагнитной совместимости выходит на первый план. Экранирование кабелей – ключевой способ защиты сигнальных и силовых линий от нежелательных наводок. В 2025 году в России экранированные кабели становятся неотъемлемым элементом инфраструктуры, позволяя минимизировать влияние внешнего электромагнитного шума и предотвратить взаимные помехи между цепями. В данной статье рассмотрены назначение кабельного экрана, основные виды экранов и методы их выполнения, современные технологии и материалы экранирования, сравнительные характеристики разных типов экранов, актуальные стандарты (ГОСТ, IEC и др.), примеры решений от российских и зарубежных производителей, а также ключевые тренды и вызовы в области экранирования кабелей на текущий момент.

Назначение экранирования кабелей

Для чего нужен экран? Экран в кабеле представляет собой проводящий слой (оплётка, фольга или комбинированный), расположенный между внутренними жилами и внешней оболочкой. Основная задача экрана – служить барьером для электромагнитных полей. Он работает в двух направлениях: защищает проводники внутри кабеля от внешних электромагнитных помех, а также препятствует излучению электромагнитного поля от самого кабеля во внешнюю среду. Правильно выполненное экранирование обеспечивает следующие функции:

• Защита от внешних ЭМ-помех. Экран предотвращает проникновение в кабель внешних электромагнитных излучений от работающего рядом оборудования, которые могли бы исказить сигнал. Например, экранированный интернет-кабель меньше подвержен наводкам от близко проложенных силовых линий и бытовых приборов.
• Сохранение конфиденциальности и целостности сигнала. Экран препятствует утечке электромагнитного излучения из самого кабеля, что важно для высокочувствительных линий – посторонние устройства не «подслушают» сигнал, и снижается вероятность перехвата или потери данных. В телекоммуникациях экранирование помогает поддерживать требуемое качество связи на больших скоростях и расстояниях.
• Устранение взаимных наводок. В многожильных или многопарных кабелях экран (общий или индивидуальный) снижает взаимное влияние между цепями, уменьшая перекрестные помехи (crosstalk). Это особенно актуально для пар витой пары, линий связи и систем передачи данных.
• Заземление и безопасность. Металлический экран, подключенный к земле, выравнивает потенциалы и отводит токи помех на заземление, повышая электробезопасность. При правильном заземлении экрана снижается риск разности потенциалов между оборудованием. Кроме того, экран в силовом кабеле на высокое напряжение заземляется и выполняет роль пути для токов утечки и токов короткого замыкания, защищая окружающих от поражения током.
• Дополнительная прочность. Наличие экрана немного увеличивает механическую прочность конструкции кабеля. Плотная оплётка или металлическая лента под оболочкой повышают устойчивость кабеля к растягивающим усилиям и защищают изоляцию от частичного повреждения. Например, экранирующая оплётка может одновременно служить защитой от истирания и придавать кабелю жесткость при прокладке.

Таким образом, экранирование кабеля направлено на повышение помехоустойчивости и надежности работы систем. В промышленности экранированные кабели обеспечивают устойчивое функционирование приборов управления, датчиков, сетевого оборудования даже в условиях сильных электромагнитных помех (ряды мощных электродвигателей, преобразователей частоты, генераторов и т.д.). В телекоммуникациях экранирование требуется для сохранения скорости и качества передачи данных, особенно на высоких частотах и в высококатегорийных кабельных системах (Cat.6A, Cat.7, Cat.8). В целом рост «электромагнитного загрязнения» среды делает экранирование не просто опцией, а необходимым условием устойчивой работы современной электроники.

Основные виды экранирования кабеля

Общий и индивидуальный экраны. Существует несколько конфигураций размещения экрана в конструкции. Первый вариант – общее экранирование: один экран окружает весь пучок жил кабеля под внешней оболочкой. Такой общий экран защищает все проводники от внешних помех и уменьшает излучение кабеля наружу. Этот способ распространен в силовых и контрольных кабелях, где требуется экранировать кабель целиком. Второй вариант – индивидуальное экранирование: каждая жила (или каждая витая пара) имеет свой отдельный экран. Индивидуальные экраны применяют для устранения помех между соседними цепями внутри кабеля – таким образом сигналы в разных жилах максимально изолированы друг от друга. Данный подход востребован в низковольтных сигнальных кабелях, парных линиях связи, аудио- и видеокабелях, где даже малые наводки недопустимы. Наконец, комбинированное экранирование сочетает оба метода: каждая пара или жила в кабеле экранирована индивидуально, и поверх всех жил наложен еще и общий экран. Такой «двойной экран» обеспечивает максимальную защиту от любых помех, хотя и делает конструкцию несколько дороже и толще. Комбинированные решения встречаются в самых требовательных областях – например витая пара категории 7/7A S/FTP (Shielded/Foiled Twisted Pair) содержит фольговый экран на каждой паре + общую оплётку, а промышленные кабели для частотных приводов могут иметь индивидуальные экраны на сигнальных парах и общий экран на силовых жилах для полного устранения взаимных влияний.

Конструкция экранированного кабеля. Экранированный кабель, таким образом, включает несколько слоев. Стандартная структура: внутренняя токопроводящая жила, покрытая изоляцией; затем – экран (одиночный или множественный), и сверху – наружная оболочка. В силовых многожильных кабелях экран часто реализуется в виде общего экрана под оболочкой, а у трехфазных кабелей среднего и высокого напряжения экран выполняется отдельно для каждой фазы. Например, кабель марки АКВВГЭ (алюминиевые жилы, контрольный, в виниловой изоляции, экранированный) имеет каждую жилу обмотанную алюминиевой фольгой, объединенной под общим покровом. В конструкции некоторых специальных кабелей помимо экрана предусмотрена броня (стальные ленты или проволока) для механической защиты – в таких случаях между нежным экраном и грубой броней прокладывают полимерную прослойку («подушку») из ПВХ или другого материала, чтобы предотвратить повреждение экрана об острые края брони.

Важно отметить, что наличие экрана отражается и в маркировке кабеля. В отечественных обозначениях буква «Э» указывает на экранирование – например, КВВГ (кабель контрольный в виниловой изоляции, гибкий) превращается в КВВГЭ при наличии экрана. В международной практике для сетевых кабелей применяются индексы: U/UTP – неэкранированная витая пара, F/UTP – общий фольговый экран, S/UTP – общий экран-оплётка, SF/UTP – сочетание оплётки и фольги на общую группу пар, U/FTP – экранирование фольгой каждой пары без общего экрана, S/FTP – каждая пара в фольге плюс общий экран из оплётки, и т. д.. Например, кабель категории 7A типа S/FTP от компании Hyperline имеет четыре экранированные пары (каждая в алюминиевой фольге) и поверх них общую медную оплётку. Подобная система обозначений облегчает выбор кабеля под требуемый уровень защиты от помех.

Виды экранов и материалы: фольга, оплётка и другие

Материалы экрана. Экранирование выполняется из электропроводящих материалов, способных эффективно отразить, рассеять или отвести электромагнитное поле. На практике наиболее распространены два типа: металлическая фольга и металлическая оплётка. Каждый имеет свои особенности, преимущества и недостатки:

• Экран из фольги. Тонкая алюминиевая (реже медная) фольга наносится на кабель продольно (вдоль оси) или спирально с нахлестом. Обычно такая фольга ламинирована на пленочную основу (лавсан, полиэстер) для прочности. Фольгированный экран обеспечивает близкое к 100% покрытие жил, т. е. не оставляет открытых щелей. Благодаря этому он отлично блокирует высокочастотные помехи – на гигагерцовых частотах сплошной металлический слой работает почти как идеальная «клетка Фарадея». Преимуществами фольги являются малый вес, толщина и стоимость – она практически не утяжеляет кабель и не увеличивает его диаметр существенно. Фольгу удобно применять для экранирования большого числа мелких элементов: например, пар в многопарном кабеле или витых четверок LAN-кабеля, где каждый элемент заворачивается в свою узкую ленту. Также фольговый экран легко закрепить – часто с внутренней стороны оболочки наносят клей, скрепляющий ленту с оболочкой или изоляцией жил. Однако, минусы тоже существенны: механическая хрупкость – при многократных изгибах фольга может надрываться, теряя сплошность покрытия. Поэтому в гибких и часто движущихся кабелях (например, робототехника, аудио-шнуры) чисто фольговые экраны быстро выходят из строя. Кроме того, из-за крайне малой толщины металла фольга обладает более высоким сопротивлением для протекания токов помех, особенно на низких частотах. Проще говоря, при низкочастотных наводках (доли килогерца – килогерцы) фольговый экран менее эффективен: магнитное поле почти беспрепятственно его пронизывает, а индуцированные токи создают падения напряжения из-за сопротивления тонкого слоя. Тем не менее, современные фольговые экраны с качественной металлизацией и хорошим нахлёстом остаются крайне популярны благодаря дешевизне и простоте – их массово применяют в слаботочных кабелях, витой паре категорий 5e/6 (тип F/UTP), сигнальных многопарных линиях, телефоний и т.д. Обычно вместе с фольгой прокладывается контактный проводник (дренажная жила) – тонкий медный провод, идущий под лентой. Он нужен для удобства заземления: фольга сама по себе хрупкая, а дренажный провод обеспечивает надежный электрический контакт вдоль всего экрана. Важный момент – при продольном наложении фольги производители делают перехлест краев: один край слегка загибают, накладывая поверх другого, чтобы не осталось прямого сквозного шва по всей длине. При правильно выполненном нахлесте фольговый экран замкнут по окружности, что препятствует утечке поля даже там, где лента смыкается.
• Экран из оплётки. Оплётка – это плетеный «рукав» из тонких металлических проволок (как правило, медных луженых или нелуженых), плотно облегающий изолированные жилы кабеля. Оплётка обычно выполняется одним или двумя слоями проволоки, переплетенными под углом. В отличие от фольги, оплётка не покрывает весь периметр на 100%: между перекрестьями проволок остаются мельчайшие отверстия. Типичная плотность покрытия – от 70% до 95%. Добиться 100% перекрытия оплёткой технически сложно, но близкие к 90–95% показатели существенно снижают утечку поля (мелкие ячейки сетки экрана эффективно экранируют волны с длиной намного большей размера ячейки). Главное достоинство оплётки – низкое сопротивление и эффективность на низких частотах. Фактически оплётка ведет себя как толстый цилиндрический проводник: на частотах до единиц мегагерц она обладает постоянным малым передаточным импедансом (миллиОмы на метр), определяемым суммарным сечением проволок и их контактами. Поэтому низкочастотные магнитные поля (например, 50 Гц и гармоники от силового оборудования) оплётка экранирует лучше фольги: в материале оплётки наводятся противодействующие токи, а высокая проводимость меди дает минимальное падение напряжения, компенсируя внешнее поле. Именно поэтому оплётка широко применяется в аудиокабелях, микрофонных шнурах, радиочастотных коаксиалах – там, где помехи могут иметь низкочастотную составляющую или требуется стекание больших наведенных токов. Вторая сильная сторона – прочность и гибкость. Оплётка практически не ухудшает гибкость кабеля, сохраняя эластичность при многократных изгибах. Она не ломается, не трескается, служит гораздо дольше фольги при подвижной эксплуатации. Кроме того, сплошная медная оплётка добавляет механическую защиту: экранирующая сетка частично выполняет функцию армирования, повышая ресурс кабеля. Еще одно преимущество – удобство оконцевания: оплетку легко разделать, обжав или пропаяв на разъем, обеспечив надежный круговой контакт экрана с заземлением. В разъемах типа RJ-45 для S/FTP, например, оплётка кабеля заводится под металлический корпус коннектора и обжимается. Для фольги сделать 360°-контакт сложнее (ее чаще прижимают лепестком к корпусу или оплетают фольгу луженой проволочкой). Главный недостаток оплётки – неполное покрытие на высоких частотах: высокочастотное поле (десятки-сотни МГц и выше) способно частично просачиваться через сетку оплётки из-за наличия отверстий. На частотах порядка сотен МГц и ГГц передаточный импеданс плетеного экрана растет, т. к. начинает доминировать утечка через апертуры между проволоками. Это делает одну лишь оплётку менее эффективной для экранирования радиочастотных излучений ультравысокого диапазона. Производители борются с этим, повышая плотность плетения (количество проволок и угол их оплетения): так, при 95% покрытии экранирование существенно лучше, чем при 60-70%. Но добиться полного экрана невозможно – поэтому в крайне «шумных» средах (например на крупных промышленных объектах с мощными импульсными установками) часто применяют двойную экранировку – комбинируют оплётку с фольгой или даже используют двойную оплётку (две пересекающиеся сетки, увеличивающие перекрытие). В коаксиальных кабелях высокого класса нередко используется спаренная оплётка (два слоя с противоположной навивкой) либо оплётка + фольга для достижения ослабления экранирования выше 90–100 дБ. Помимо этого оплётка увеличивает массу и стоимость кабеля сильнее, чем фольга – медная проволока дорожает, а процесс плетения более трудоемкий.
• Комбинированный экран (фольга + оплётка). Сочетание двух типов экрана позволяет компенсировать недостатки каждого. Двойной экран, как правило, состоит из слоя алюминиевой фольги (с полным покрытием) и поверх него слоя медной оплётки. Фольга обеспечивает герметичность для высокочастотных компонентов помех, а оплётка дает низкое сопротивление и прочность для отсечки низкочастотных и сильных токовых наводок. Результат – широкий диапазон эффективного экранирования: от кГц до гигагерц. Такой комбинированный экран характерен для ответственных приложений. Пример – универсальные экранированные кабели серии СКАБ от НПП «Спецкабель» (Россия): в марке СКАБ 660нг(А)-LS первый экран – лента из алюмо-лавсановой фольги, второй – медная луженая оплетка. В некоторых вариантах той же серии дополнительно применен индивидуальный экран из алюмо-лавсана на паре проводников (например, для пар с сигналами) плюс общий двойной экран – это дает тройную защиту и практически устраняет любые помехи. Комбинированные экраны используются в промышленных сетях (RS-485, Profibus, CAN и др.), где нужны стабильность и помехозащищенность, в кабелях аудио/видеопередачи высокого качества, в CAT7/CAT8 LAN-кабелях и т.п. Естественно, за улучшенные характеристики приходится платить – такие кабели дороже и немного менее гибкие (оплётка плюс фольга утолщают конструкцию). Тем не менее в условиях сильных ЭМИ комбинированный экран часто единственное решение для надежной работы оборудования.
• Другие виды экранов. Помимо классических фольги и оплётки, существуют специальные решения для экранирования. Например, в отдельных конструкциях применяют спиральный проволочный экран – медная проволока наматывается по спирали вдоль кабеля. Это по сути упрощенная оплётка (иногда называется «ленточной» оплёткой, если витки прилегают близко). Спиральный экран проще изготовить, и он весьма гибок, но прикрывает не весь угол (в одной плоскости есть щель по спирали). Другой вариант – двухслойная пересекающаяся спираль (под названием French Braid): два встречных навитых пучка проволок, переплетенных вдоль кабеля. Такая конструкция улучшает гибкость и долговечность экрана, снижает микрофонный эффект и шумы при движении кабеля. Подобные экраны применяются в прецизионных измерительных кабелях, например, триаксиальных (коаксиалы с двойной оплёткой) для ослабления собственных шумов в измерительной технике. Исторически в некоторых кабелях применялись проводящие пластичные материалы: например, экраны из токопроводящей резины или графитонаполненного полимера (такие упоминаются в ГОСТ 24334-80 как варианты). Они используются крайне редко – их эффективность ниже металлических, но в гибких шнурах или особых условиях могли применяться. В силовых кабелях среднего напряжения роль экрана зачастую выполняет экструдированный полупроводящий слой поверх изоляции жил (внутренний экран) в комбинации с медным проволочным или ленточным экраном (внешний экран) – это больше для выравнивания электрического поля и стекания токов замыкания, нежели для EMC-защиты, но формально тоже экран. Отдельно стоит упомянуть магнитные экраны – для защиты от квазистатических магнитных полей (низкие частоты) применяют материалы с высокой магнитной проницаемостью (мю-металл и др.). В кабелях такие экраны практически не реализуются из-за дороговизны и неэластичности материала; чаще для этой цели используют стальные трубы или короба как внешний кожух трассы (что тоже является экранированием по ГОСТ 30372). Однако в 2025 году ведутся исследования новых материалов – нанокомпозитов и металлоорганических структур – для замены тяжелых металлических экранов. Например, разрабатываются покрытия с включением углеродных нанотрубок, гибкие металлизированные ткани и др. Пока эти решения в основном на стадии опытных образцов и не получили широкого промышленного применения.

Сравнение типов экранов. Таблица ниже обобщает характеристики основных видов экранов кабеля – фольгового, оплёточного и комбинированного:

(Примечание: в специальных случаях применяются иные комбинации – например, двойная оплётка без фольги, экраны из медных лент, проводящие ткани и т.п., однако выше рассмотрены наиболее распространенные конструкции.)

Как видно, выбор типа экранирования зависит от характера помех и требований к кабелю. Практики советуют при проектировании задать вопросы: какие помехи (электрические или магнитные) наиболее значимы, каков их частотный спектр, нужно ли экранировать сигнал от внешней среды или наоборот защищать внешнюю аппаратуру от излучения данного кабеля, будет ли кабель подвижным или стационарным и т. д.. Ответы позволяют определить оптимальный тип экрана. Так, для высокочастотной цифровой линии (Ethernet 10 Гбит/с, видеосигнал) предпочтителен кабель с фольговым или комбинированным экраном, а для аналогового датчика с милливольтовым выходом на заводе – многожильный экранированный провод с оплёткой, которая отведет промышленные наводки на землю и не даст им проникнуть в измерительный тракт.

Технологии экранирования в 2025 году: методы и новые материалы

Методы наложения экрана. В кабельном производстве экраны формируются разными способами. Фольговые ленты обычно накладываются либо продольной обмоткой вокруг сердечника с перекрытием краев, либо спирально с нахлестом. Применяется алюминиевая фольга с клеевым слоем, часто уже ламинированная на пластик (например, алюмолавсановая лента), что обеспечивает прочность при натяжении и изгибах. Толщина металлизированного слоя фольги – считаные микрометры, но этого достаточно для высокочастотного экранирования. Оплётку выполняют на специальных машинах – плетётах, где десятки тонких проволок переплетаются вокруг движущегося кабеля. Количество проволочек, шаг и угол плетения программируются для достижения нужного процента покрытия (стандартные оплётки – 16, 24, 32 проволоки). Медные экраны часто делают из луженой проволоки – покрытие олова защищает от коррозии и облегчает пайку экрана к разъему. Некоторые производители используют алюминиевую проволоку для оплёток – это снижает вес и стоимость, но алюминиевая оплётка менее прочная и может ухудшать гибкость, поэтому применяется в ограниченных случаях (например, в бортовых кабелях, где критичен вес). Комбинированные экраны реализуются последовательным наложением: сначала лента фольги, затем поверх нее сразу плетется оплётка (причем станок оплетает уже по слою фольги). Важный нюанс – обеспечение электрического контакта между слоями экрана. В идеале оплётка должна надежно соприкасаться с металлизированной поверхностью фольги на всем протяжении, чтобы не было изолированных участков. Для этого иногда под оплётку подкладывают проводник или используют фольгу с токопроводящим клеем. В кабелях с индивидуальными экранами на парах часто делают общий дренажный провод под общей фольгой, чтобы соединить все секции экрана воедино.

Новые разработки и материалы. К 2025 году в кабельной отрасли появляются инновационные материалы для экранов, нацеленные на улучшение свойств. Одно из прорывных направлений – комбинированные сплавы для оплёток. Так, в России компания «Русатом МеталлТех» представила экранирующие оплётки из медно-ниобиевой проволоки. Сплав медь-ниобий обладает повышенной прочностью при сохранении высокой электропроводности. Проволоки из CuNb позволяют создавать облегченные и сверхпрочные экраны: такая оплётка не рвется и не деформируется при изгибах, не расползается и восстанавливает форму после сжатия. К тому же она существенно легче традиционной медной (ниобий – легкий металл). Медно-ниобиевые экраны адресуют сразу две задачи – уменьшение веса кабеля (важно для авиации, космоса, высокоскоростного транспорта) и повышение стойкости (неразрушимость экрана под нагрузками). По информации разработчика, такая оплётка обеспечивает сочетание свойств, недостижимое для обычной меди: легкость, прочность, отсутствие распускания оплётки и устойчивость к смятию. Это особенно актуально, например, для кабелей бортовых систем, роботизированных линий, где кабель гнется и трется – новый экран будет служить дольше и сохранять экранирующие свойства. На Cabex-2024 данный продукт был отмечен премией как инновация года.

Международные производители также работают над улучшением экранов. Компания Belden (США), известная высококачественными кабелями, применяет запатентованные технологии типа Beldfoil® – фольга с особым клеевым слоем и дренажом, обеспечивающая 100%-ное покрытие и прочный контакт. В кабеле Belden 9842 (интерфейс RS-485) реализован экран типа SF/UTP: комбинированный – фольга плюс 90% оплётка. Многие европейские производители (например, Nexans, Prysmian, Helukabel) имеют линейки EMC-кабелей для промышленности – как правило, это силовые экранированные кабели с плотной медной оплёткой, предназначенные для подключения частотных преобразователей к электродвигателям. Такие кабели спроектированы с учетом требований EMC: оплётка зачастую покрывает >80 % и способна выдерживать токи утечки. Для улучшения гибкости некоторые применяют плетёнки из плоской проволоки или биметаллические нити. Последнее – еще одно новшество: биметаллическая проволока (например, медь, плакированная сталью или алюминием) может сочетать прочность одного металла с проводимостью другого. В коаксиальных кабелях для радиочастот часто используют омеднённую сталь в оплётке или фольге – стальная основа дает прочность и пружинность экрана, а медное покрытие обеспечивает проводимость.

Помимо металлических материалов, ведутся исследования полимерных проводящих экранов. Например, т. н. «металлоткань» – плетеная или трикотажная лента из тончайших металлических волокон, вплетенных в тканую основу. Такой экран можно накладывать на кабель как ленту, он гибкий и легкий. Однако чисто полимерные экраны с проводящими наполнителями (например, сажей или нанотрубками) пока не достигают нужной электропроводности для эффективного подавления мощных помех. Поэтому они используются разве что как дополнение (экраны-оболочки для снятия статического заряда и пр.).

Производственные тенденции. В целом технологии экранирования совершенствуются в направлении повышения эффективности экрана без увеличения массы и габаритов кабеля. Современные материалы позволяют изготавливать тонкие экраны с высокой проводимостью. Так, толщина алюминиевой фольги в кабелях сокращается до долей сотен микрон при достаточном качестве металлизации, а новые сплавы для оплётки позволяют уменьшить диаметр проволок без потери прочности. Производители разрабатывают способы непрерывного контроля качества экрана при производстве – важно, чтобы фольга не порвалась, оплётка легла равномерно с нужным покрытием, был обеспечен контакт со всеми элементами. Для этого на автоматизированных линиях стоят датчики натяжения фольги, системы визуального контроля оплётки и т.п. Внедряются также комбинированные операции: например, одновременное наложение нескольких экранов за один проход (что повышает производительность и качество совмещения слоев).

Отдельно следует отметить подход к экранированию в кабелях-органайзерах и сборках проводов. В промышленной автоматике часто пучок различных кабелей затягивают в общую экранирующую оплётку-оболочку (разъемную). Выпускаются специальные экранирующие рукава (в том числе разрезные или на молнии), которыми можно дополнительно защитить уже проложенный жгут проводов. Это удобно при ретрофите, когда штатные кабели не имели экрана, а помехи мешают – надевается внешний экран-рукав, заземляется с обоих концов и пучок проводов получает экран «по месту»..

Применение экранированных кабелей: примеры и области

Промышленность. В промышленной среде экранированные кабели используются повсеместно – от силовых цепей до датчиков. Силовые экранированные кабели применяются на номиналы от 0,4 кВ до сотен кВ: их задача – не столько защита сигнала, сколько защита окружающей среды от сильных электромагнитных полей самого кабеля. Например, кабель 6–35 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена должен иметь медный экран (проволочный или ленточный) вокруг каждой жилы согласно ГОСТ, чтобы устранить неравномерность поля и исключить разряды на землю. В низковольтных сетях (0,4 кВ) экранированные силовые кабели (типа ВВГЭ, АПвПЭ) используются при параллельной прокладке с линиями связи или управления – ПУЭ* требует экранирования или металлической оболочки, если рядом идут силовые и сигнальные цепи, чтобы устранить индуктивные влияния. Также экран обязателен для кабелей, соединяющих преобразователи частоты с электродвигателями: выход инвертора – это мощный высокочастотный сигнал (десятки кГц), который без экрана будет сильно излучать и создавать помехи в округе. Поэтому существуют специальные EMC-кабели для частотников – с плотной медной оплёткой под оболочкой (классический пример – продукция Helukabel типа TOPSERV или отечественные аналоги типа КПЭГ или АКЭНГ). Экранированные кабели управления и контроля (КУПЭВ, КВВГЭ, LiYCY и др.) прокладываются от шкафов управления к датчикам, исполнительным механизмам, ПЛК – их экран предотвращает ложные срабатывания от индустриальных помех. На крупных предприятиях сейчас стандартизируется применение кабеленесущих систем с экранами (металлические лотки, трубы) – зачастую экранирование достигается сочетанием индивидуальных экранов кабелей и экранированного коробопровода. Например, в нефтехимии и энергетике рекомендуется прокладывать сигнальные линии в стальных трубах для дополнительного экранирования (эти трубы соединяют с общим заземлением). При переходе между зданиями экранированных кабелей учитывают также молниезащиту: если экран кабеля рассчитан на ток молнии, его заземляют на обоих концах; если нет – кабель дополнительно прокладывают в металлорукаве или трубе, которую заземляют на входах зданий.

Телеком и связь. В телекоммуникациях экранирование особенно актуально для высокоскоростных медных линий. Витая пара без экрана (UTP) использовалась в ранних категориях (Cat5e, Cat6) преимущественно внутри зданий, но по мере роста частот (500 МГц и выше для 10GBASE-T, 25GBASE-T) стало очевидно, что без экрана трудно обеспечить требуемый запас по помехам. Современные категории Cat.7, Cat.7A и Cat.8 выпускаются только в экранированном исполнении: каждая пара в фольге + общий экран (S/FTP). Этим достигается расширение полосы пропускания и снижение alien crosstalk (взаимного влияния между соседними кабелями) – например, категория 7А позволяет передавать до 1000 МГц по паре, преодолев предел 250 МГц категории 6 благодаря индивидуальному экранированию пар. В России такие кабели производят, например, ООО «Интерсеть» (марка «СпецЛАН F/UTP, S/FTP» и др.), заводы «Электрокабель Кольчугинский», «Камкабель» и др. Для полевых условий (наружная прокладка, между зданиями) экранированная витая пара также предпочтительна, так как внешний экран служит еще и молниезащитным экраном наводок. В системах широкополосного доступа и кабельного телевидения широко применяются коаксиальные кабели – у них экран является второй токопроводящей жилой (возвратным проводником) и одновременно защитой от излучения сигнала. Качественный коаксиал для CATV или спутникового ТВ имеет экранирование класса A или выше по европейской классификации: это обычно комбинация фольги и оплётки с затуханием экранирования >85–105 дБ. Например, стандарт ГОСТ Р 53880-2010 для коаксиальных кабелей устанавливает классы экранирования по сопротивлению связи и затуханию – высшие классы (A, A+) требуют двойного экрана (фольга + оплётка) для обеспечения минимальных утечек сигнала. В радиоэлектронике (антенные фидеры, СВЧ-тракты) применяют многослойные экраны: коаксиалы для радиопередатчиков могут иметь две-три оплётки + фольгу, чтобы достичь экранирования порядка 100–120 дБ. Также в гибких RF-кабелях иногда вместо оплётки используется гибридный экран: металлическая фольгированная трубка или металлический гофр. Например, кабели типа Sucoform (Huber+Suhner) имеют полужесткий медный экран в виде трубы – это дает практически идеальное экранирование, но такой кабель не гибкий.

Специальные области. В медицине экранированные кабели критичны для приборов: ЭКГ-кабели, томографические датчики имеют множественные экранированные линии, часто многоуровневые (для защиты микросигналов от внешних радиопомех – ведь рядом могут работать мобильные телефоны, Wi-Fi). В аудиотехнике и студийном оборудовании: профессиональные микрофонные и межблочные кабели всегда экранированы (чаще оплёткой, иногда фольгой + оплёткой) для устранения сетевого фона и высокочастотных наводок, которые могут проявляться как шум, жужжание. В автомобилестроении с переходом на электромобили и гибриды роль экранирования возросла – высоковольтные соединения (батарея-инвертор-мотор) в электромобиле обязательно экранируются (оплёткой с плотным покрытием), чтобы не создавать помех для бортовой электроники. Также шины передачи данных автомобиля (CAN, Ethernet Automotive) используются экранированные витые пары, поскольку под капотом много электромагнитных помех. В авиации и космосе практически вся проводка экранируется, т. к. требования по помехозащищенности и надежности очень высоки – применяются облегченные экраны (в том числе из сплавов, как упомянутый CuNb, и из алюминиевой оплётки), а также общий экранирующий кожух жгута.

Подведем итог применимости: экранированные силовые кабели – энергетика, инфраструктура, питание ВЧ-установок; экранированные контрольные – промышленная автоматика, системы безопасности; экранированные сигнальные – связь, сети, телеком, датчики; комбинированные кабели (силовой + сигнальный под одним экраном) – например, в моторных кабелях с датчиком, используются для удобства прокладки воздействий.

Стандарты и нормы на экранирование (РФ и международные)

Применение экранов в кабелях и методы испытаний регламентируются рядом стандартов. В России базовое определение понятия экранирования дано в ГОСТ 30372-95 (стандарт по помехозащите): «экранированием называется способ ослабления электромагнитной помехи с помощью экрана, имеющего высокую электрическую и/или магнитную проводимость». Другими словами, экран должен хорошо проводить ток или намагничиваться, чтобы поглощать/отражать ЭМИ. С точки зрения нормативов по электромагнитной совместимости, экранирование разделяется на низкочастотное (для полей <9 кГц) и высокочастотное (>9 кГц) – такое деление, например, введено в ГОСТ Р 51317.1.2-2007 / IEC 61000-1-2. Для низких частот (квазистационарных полей) требуются экраны из толстого металла или ферромагнетика, а для высоких – достаточно тонкой высокопроводящей оболочки. В кабельных стандартах обычно оговаривается тип экрана и его параметры.

Ниже перечислены важные стандарты, актуальные в РФ на 2025 год, касающиеся экранирования кабелей и связанных требований:

• ГОСТ 1508-78 и ГОСТ 26411-85 – советские стандарты на контрольные кабели в резиновой и ПВХ изоляции. Они вводили марки типа КВВГЭ, АКВВГЭ и пр., и содержали требования к конструкции экранов (материал – медная проволочная оплётка или лента). Многие нынешние экранированные контрольные кабели изготавливаются по ТУ, гармонизированным с этими ГОСТами. В частности, ГОСТ 1508-78 предписывает наличие экрана (оплётки) для кабелей, предназначенных для прокладки совместно с силовыми, а ГОСТ 26411-85 содержит дополнения по материалам экранов. Сегодня эти стандарты частично заменены или дополнены современными (см. ГОСТ 31996), но их требования продолжают учитываться заводами.
• ГОСТ 31996-2012 – актуальный межгосударственный стандарт на силовые кабели с пластмассовой изоляцией на 0,66; 1 и 3 кВ. Он включает, в том числе, и экранированные исполнения кабелей. Например, стандартом предусмотрены марки типа ВВГЭ, ВБбШвЭ и пр. с экранами из медной проволоки или лент. ГОСТ 31996 ссылается на международный IEC 60502-1 (для 1 кВ) и IEC 60502-2 (для 6-30 кВ). Согласно этому ГОСТ, экраны 6–35 кВ должны выполняться либо из медных проволок, либо из медной ленты, с определенным минимальным сечением экрана исходя из тока замыкания. Также оговаривается отделяемость экрана: например, экструзированный полупроводниковый экран должен легко сниматься с изоляции (чтобы можно было разделать кабель). Для 0,6/1 кВ кабелей экран не является обязательным, но ГОСТ допускает его наличие (например, для категории использования ЭМ – электромагнитная совместимость). Таким образом, ГОСТ 31996-2012 – главный стандарт, гарантирующий, что экранированные силовые кабели низкого напряжения и среднего напряжения изготовлены по единым требованиям. На его основе заводы выпускают продукцию с сертификатом соответствия.
• ГОСТ Р 55025-2012 – национальный стандарт РФ на силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена 6–35 кВ. Он детализирует требования к экранам жил: экраны из медной ленты или проволок, минимальное сопротивление экрана, контакт между проволоками и лентой и т. п.. По этому стандарту экран каждой жилы трехфазного кабеля должен состоять из экструдированного проводящего слоя + медного экрана с суммарным сечением не ниже определенной величины (обычно 16–25 мм² меди на фазу для 35 кВ). ГОСТ Р 55025 гармонизирован с IEC 60502-2:2014. Он фактически заменил собой советские ОСТы на высоковольтные кабели. На практике, все высоковольтные кабели сейчас выпускают с экраном, как того требует этот стандарт, поскольку без экрана такие кабели небезопасны и не допускаются ПУЭ.
• ГОСТ Р 54429-2011 – стандарт на симметричные кабели связи для цифровых систем передачи (то есть LAN-кабели и прочие витые пары). В нем установлены общие технические условия на конструкции таких кабелей, включая варианты экранов. Стандарт основан на международных ISO/IEC 11801 и IEC 61156. Он описывает обозначения U/UTP, F/UTP, SF/UTP, S/FTP и т. д., а также требования к проценту покрытия экранов, электрическому сопротивлению экрана, испытаниям на разрыв экрана и пр. Например, допускается применение защитных обмоток поверх индивидуальных экранов для их фиксации, но тип экрана и материал должны быть указаны в ТУ на конкретный кабель. ГОСТ Р 54429 также требует, чтобы на оболочке кабеля была маркировка, указывающая наличие экрана (например, FTP или буква «Э»). В 2024 году на смену ему готовится актуализированный ГОСТ 35237-2024 (проект), учитывающий новые категории (8.1, 8.2) – в них все кабели уже только экранированные.
• ГОСТ Р 53880-2010 – стандарт на коаксиальные кабели для сетей кабельного телевидения. Он ввел понятие классов экранирования кабелей. Класс определяется измерениями сопротивления связи (аналог передаточного импеданса) и затухания экранирования (в дБ). Например, класс А: затухание экранирования не менее 85 дБ, класс A+ – не менее 95 дБ и т. д. Для соответствия высоким классам конструкция кабеля должна иметь, как правило, два экранирующих слоя – фольгу и оплётку (для А), либо фольгу + двойную оплётку (для A++). Этот ГОСТ в основном применим к ТВ-коаксиалам (75 Ом), но понятие классов экранирования перекочевало и в новый стандарт ГОСТ Р 58416-2019 «Кабели радиочастотные. Общие технические условия». Последний обобщает требования ко всем RF-кабелям (50 Ом, 75 Ом и др.) и тоже оперирует классами экранирования. Наличие подобных норм стимулирует производителей улучшать экраны: например, кабели классом А++ имеют заявленное затухание экрана более 105 дБ на частотах до 1 ГГц – это достигается очень плотной оплёткой (покрытие ~95%) плюс сплошной фольгой под ней.
• Стандарты испытаний экранов. Для оценки качества экранирования используются специальные методики. Международный стандарт IEC 62153-4-3 описывает измерение полного передаточного сопротивления экрана (Transfer Impedance) методом трехэлектродной или двухэлектродной схемы – это основной параметр экрана на НЧ и СВЧ до 1 ГГц. Также применяются методы измерения экранирующей эффективности с помощью поглощающего зажима (нормирован в CISPR 25 для автомобильных кабелей) и GTEM-ячеек для высокочастотных испытаний до 1 ГHz. В России эти методы приведены в Р МКС 045-2008 (МЭК 62153 переведен как Межгосударственный стандарт). Кабельные заводы и испытательные центры (например, ВНИИКП) имеют оборудование – те же поглощающие клисты и GTEM-ячейки – для сертификационных испытаний экранированных кабелей. Кроме того, стандарты на разъемы (например ГОСТ R IEC 60603 для разъемов RJ45) требуют испытаний сборки «кабель + коннектор» на общее затухание экранирования, чтобы убедиться, что экран не теряет эффективность на местах соединений.

В нормативных документах по электробезопасности и молниезащите тоже фигурируют требования к экранам. Например, ПУЭ-7 упоминает, что экраны силовых кабелей 110 кВ должны заземляться с двух концов и соединяться между собой при переходе между разными заземлителями, а при использовании кабеля между зданиями без внешней молниезащиты его экран должен выдерживать ток молнии или кабель прокладывается в металлической трубе. Отраслевые стандарты (например СО 153-34.21.122-2003 по молниезащите) рекомендуют по возможности использовать металлические конструкции зданий как экраны (арматура железобетона действует как клетка Фарадея), а экраны кабелей обязательно соединять с молниезащитой на вводах.

Сертификация и маркировка. Согласно техническому регламенту ТР ТС 004/2011 «О безопасности низковольтного оборудования», кабели должны соответствовать стандартам по EMC. Экранированные кабели, выпускаемые в РФ, проходят сертификацию на соответствие ГОСТ (например, на соответствие ГОСТ 31996, ГОСТ 31565-2012 по пожарной безопасности, если применимо). Производители в каталогах указывают тип экрана и стандарты. Например, «Подольсккабель» для марки ВВГЭнг(А)-LS заявляет: «экран из медных лент под оболочкой, кабель соответствует ГОСТ 31996-2012, класс пожарной опасности по ГОСТ 31565». В маркировке на самом кабеле обычно отражается тип экрана: для витой пары – латинскими буквами (FTP, SFTP), для силовых – буквой «Э» или словом «экран». Международно на изделии могут указывать Shielded.

В целом, благодаря стандартам и контролю, современные экранированные кабели обеспечивают заданные параметры помехозащищенности. Разработчики проектов могут выбирать кабели в соответствии с классом экранирования и ссылаться на стандарты, гарантируя, что выбранное решение подходит для электромагнитно сложной среды.

Тренды и вызовы в области экранирования кабелей

Рост требований к экранированию. Анализ рынка показывает, что с каждым годом требования к экранам только повышаются. Это связано с несколькими факторами. Во-первых, увеличение частоты и скорости передачи данных – новые протоколы (например 10G/25G Ethernet по медной паре, HDMI 2.1 8K, USB4) требуют работы на частотах до нескольких ГГц. При таких частотах даже малые несовершенства экрана могут привести к утечке сигнала или проникновению внешних радиопомех. Экранирование становится обязательным: например, кабели HDMI высоких версий всегда содержат несколько экранов (каждая дифференциальная пара экранирована фольгой, плюс общий экран-оплётка). Во-вторых, общее электромагнитное загрязнение среды – в городах и на предприятиях увеличивается количество источников ЭМИ (инверторы солнечных станций, электрозарядки, 5G-базовые станции, множество портативной электроники). Кабели, которые раньше могли работать без экрана, теперь могут ловить больше помех. Поэтому даже в бытовом сегменте появились экранированные варианты кабелей – например экранированный кабель для Ethernet Cat.6A U/FTP в квартире рядом с мощным Wi-Fi-роутером даст более стабильный 10Gbit, чем неэкранированный UTP. В-третьих, регуляторные требования по EMC ужесточаются. Европейские стандарты EN и международные IEC добавляют ограничения на излучение систем, а достичь их без экранирования часто невозможно. Например, автомобили для сертификации по EMC должны иметь бортовые кабели, не излучающие выше нормы CISPR 25 – а это фактически диктует применение экранов на всех критичных линиях. В России по мере локализации производства техники эти требования также транслируются.

Импортозамещение и развитие собственного производства. Вызовы последних лет привели к необходимости развития отечественных материалов для экранов. Упомянутый выше проект Росатома с медно-ниобиевой оплёткой – яркий пример такой работы. Также предпринимаются усилия по производству тонких фольг, металлизированных пленок внутри страны. До недавнего времени алюмо-лавсановые ленты почти полностью импортировались, но сейчас налаживается выпуск аналогов. Разработчики кабельных заводов (в сотрудничестве с ВНИИКП) испытывают новые комбинации экранов: например, экран из медной фольги вместо алюминиевой – медь дороже, зато ее можно паять и она лучше проводит токи на низких частотах, что может быть оправдано для некоторых применений (например экранирование мощных токовых кабелей). Кроме того, растет интерес к экранам с функцией нагрева (self-regulating heating + shielding): в кабелях обогрева экраны служат одновременно обратным проводником и экранирующей оплёткой (в РФ это ГОСТ 32018-2012 на нагревательные кабели).

Правильная установка и эксплуатация. Инженеры отмечают, что даже самый лучший кабельный экран может не выполнить свою функцию, если неправильно заземлен или подключен. Поэтому один из вызовов – культура монтажа экранированных систем. В 2025 году уже стало аксиомой, что для высокочастотных помех экран нужно заземлять с двух концов (создавая путь для токов ВЧ-наводок), а для низкочастотных – иногда с одного, чтобы избежать контурных токов. Но на практике монтажники не всегда соблюдают рекомендации. В промышленных сетях AСУ ТП всё чаще используют специальные экранирующие зажимы на шкафах (типа SCL зажимов), которые обеспечивают 360° контакт кабеля с корпусом шкафа. Появляются разъемы с улучшенным экраном – например, RJ45 в исполнении M12 (круглый разъем Ethernet) дает надежное соединение экрана по окружности, чего трудно добиться в обычном штекере RJ45. Тем не менее «земляные петли» и наводки через экраны остаются проблемой – особенно на длинных линиях. Стандарты (IEC 61000-5-2) рекомендуют на больших протяженностях дополнительно заземлять экран в промежуточных точках или использовать изолированные стыки. Это вызывает запрос на экран с контролируемым сопротивлением – иногда вместо суперпроводящего экрана требуется экран, имеющий небольшой активный сопротивлением, чтобы гасить токи циркуляции (есть концепция резистивных экранов, но пока это редкость).

Экологические и эксплуатационные требования. Новые стандарты пожарной безопасности (ГОСТ 31565-2012) требуют, чтобы даже экранированные кабели были безгалогеновыми и малодымными при горении. Это означает отказ от ПВХ-оболочек. Однако у безгалогеновых материалов (PE, PP, LSZH компаунды) адгезия к металлам хуже – экран может «колоколиться» под оболочкой. Производители решают это, добавляя тонкий внутренний покров (обмотку) поверх экрана перед наложением LSZH-оболочки, либо применяя специальные адгезивные прослойки. Также встает вопрос утилизации: экранированный кабель сложнее переработать, так как медная оплётка склеена с оболочкой. В перспективе рассматривают разъемные конструкции экранов, например оплётка, которую можно снять и повторно использовать. Пока это лишь идеи, но тренд экологии постепенно дойдет и до экранирования.

Заключение. Экранирование кабелей – это область, где традиции (фольга и оплётка используются десятилетиями) сочетаются с инновациями (новые сплавы, наноматериалы). В 2025 году в России доступен широкий спектр экранированных кабелей для самых разных нужд – от бытовых LAN-патчкордов до высоковольтных кабелей 110 кВ с медными экранами. Современные технологии позволяют достичь впечатляющих результатов: кабели с двойным и тройным экранированием обеспечивают ослабление помех более 100 дБ, гарантируя чистоту сигнала даже в экстремально шумной обстановке. Отечественные стандарты гармонизируются с мировыми, вводятся единые критерии эффективности экрана (например классы экранирования по затуханию). Отрадно, что российские предприятия (такие как НПП «Спецкабель», предприятия холдинга «Кабельный Альянс», «Росатом МеталлТех» и др.) не только освоили выпуск экранированной кабельной продукции на уровне мировых аналогов, но и вносят свой вклад – предлагая новые материалы и конструкции.

Однако правильный выбор и монтаж экранированного кабеля остаются ответственными задачами. Инженерам важно учитывать все аспекты: природу помех, частотный диапазон, длину линии, заземление. Только комплексный подход – от разработки кабеля до его установки – обеспечит тот уровень электромагнитной защиты, который требуется в высокотехнологичных системах сегодняшнего дня. Экранирование кабелей продолжает оставаться «щитом» от электромагнитного шума, и значение этого щита со временем лишь возрастает.