礦物絕緣電纜船舶應用若干問題的探討

王益樞，　王國欽，　陳月華

（上海浦東電線電纜集團船舶有限公司，上海201414）

礦物絕緣電纜船舶應用若干問題的探討

王益樞，王國欽，陳月華

（上海浦東電線電纜集團船舶有限公司，上海201414）

船用耐火電纜有三種類型，就可靠性而言，礦物絕緣電纜較之云母帶繞包結構的電纜或擠包特殊的耐火復合層的電纜，可以列為優選。但在實船使用中礦物絕緣電纜會遇到諸如現場敷設、中間聯接器、外徑尺寸和重量等問題，應按船舶實際敷設環境工況，做出相應對策。

電纜；礦物絕緣；船舶；應用

0　引　言

船用耐火電纜是船用電纜的一個重要品種，各大船級社的海船建造規范及國際海上人命公約（SOLAS）都明確規定，輪機的供電及控制系統、應急照明系統、電力操作的水密門和防火門的供電與控制系統、火警探測及報警系統、消防泵供電與控制、防火風閘、有線廣播系統、低位照明系統必須使用船用耐火電纜。

采用云母帶繞包、擠包特殊的耐火復合層或礦物絕緣三種船用耐火電纜都要求通過IEC 60332-3 A類試驗，就可靠性而言，優選礦物絕緣電纜。

礦物絕緣電纜實船使用中會遇到諸如現場敷設、中間聯接器、外徑和單位長度重量等問題，一定程度上影響其推廣應用，故應按實際敷設環境工況，做出相應對策。

礦物絕緣電纜初始是氧化鎂絕緣銅管護套電纜，隨之柔性礦物絕緣電纜問世，近年來出現了隔離型（柔性）礦物絕緣電纜。

1　氧化鎂絕緣銅管護套電纜

氧化鎂絕緣銅管護套電纜（MI電纜）于19世紀90年代發明，距今已有一百多年歷史，國內也有30年發展史，執行GB/T 13033—2007/IEC 60702：2002《額定電壓750 V及以下礦物絕緣電纜及終端》。耐火性能應滿足GB/T 9331—2008/IEC 60092-353：1995《船舶電氣裝置額定電壓1 kV和3 kV擠包絕緣非徑向電場單芯和多芯電力電纜》的要求。

MI電纜用于船舶應滿足氣候環境條件與機械環境條件。

1.1氣候環境條件

環境溫度的基本要求見表1。自動化設備的環境溫度要求見表2。自動化設備的相對濕度要求見表3。

表1　環境溫度的基本要求

表2　適用于自動化設備的環境溫度

表3　適用于自動化設備的相對濕度

氧化鎂絕緣銅管護套電纜應滿足環境溫度及濕度要求，考慮到空氣中存在鹽霧、霉菌和油霧，可按GB/T 13033.1—2007擠制無鹵低煙外護套。

1.2機械環境條件

傾斜和搖擺要求見表4。

表4　傾斜和搖擺

船舶正常運行會產生振動和沖擊，船級社對自動化設備振動試驗的要求見表5。

表5　自動化設備的振動試驗要求

1.3中間聯接器的改進

氧化鎂絕緣銅管護套電纜采用多次退火、多次拉拔工藝，制品長度受到生產場地制約，所以現場敷設必須借助中間聯接器。

中間聯接器應具有足夠的緊固力，同時應杜絕環境濕氣從緊固螺母伸出處和螺母擰入中間體螺紋縫隙處滲透進入。現有中間聯接器為銅質，采用類似活塞環形狀的密封環緊固與密封，見圖1。

圖1　銅質中間聯接器

圖1中的銅質中間聯接器，其銅密封環所產生的緊固力，不足以保證處于船舶傾斜、搖擺、振動、沖擊工況下的聯接與緊固。同時，兩金屬剛性件為達到防止濕氣滲透的密封要求，必須具備嚴格的尺寸公差、形位公差，并且兩金屬剛性件必須研磨光滑，以消除之間的間隙。顯然，實船安裝時銅密封環及其對偶銅管護套很難做到上述要求。所以，中間聯接器應按船舶機械環境條件設計并通過考核。

為了增大中間聯接器對電纜的緊固力，采用脹套聯接，其性能要求按JB/T 7934—1999。緊固螺母和中間體改用鈦合金制作，脹套與螺母及電纜縫隙密封采用密封墊片，脹套與中間體縫隙密封采用密封環，見圖2。密封件耐高溫，具備良好的壓縮、回彈性，密封面補償能力強，按GB/T 12385—2008《管法蘭用墊片密封性能試驗方法》進行氣壓密封試驗，泄漏率不超過1.2×10-5cm3/s。耐火試驗通過了BS 6387：1994《在火焰條件下電纜保持電路完整性要求規范》，即火焰燃燒加水噴淋或機械沖擊，有效保證了船舶機械環境條件下的聯接與密封。

圖2　脹套中間聯接器

桿狀氧化鎂絕緣銅管護套電纜在現場敷設時可仿效船舶管系安裝工藝的要求，即在船舶電氣施工設計時給出所需電纜的幾何形狀與尺寸。

2　柔性礦物絕緣電纜

柔性礦物絕緣電纜采用復合云母帶繞包絕緣，銅管護套軋連續波紋。較之氧化鎂絕緣銅管護套電纜，其生產簡單、使用方便。國內企業也有多年制造經驗，執行JC/T 313—2011《額定電壓750 V及以下金屬護套無機礦物絕緣電纜及終端》，耐火性能應滿足GB/T 9331—2008/IEC 60092-353：1995的要求。

柔性礦物絕緣電纜在船舶現場敷設時應滿足使用環境溫度及濕度要求，如敷設在露天甲板、潮濕處所、電池艙、制冷間等易腐蝕場所，可按JC/T 313—2011擠包無鹵低煙外護套。

為了保證處于船舶傾斜、搖擺、振動、沖擊環境條件下的聯接與緊固，其中間聯接器應按圖2制作。

3　隔離型（柔性）礦物絕緣電纜

隔離型（柔性）礦物絕緣電纜集氧化鎂礦物絕緣電纜和柔性礦物絕緣電纜的優勢于一身，其結構見圖3。

圖3　隔離型（柔性）礦物絕緣電纜

隔離型（柔性）礦物絕緣電纜繞包云母帶絕緣，其金屬套為鋁管，依次擠包隔氧層、耐火層、低煙無鹵護套。執行企標Q/ANAE 19—2011《額定電壓1 kV（Um＝1.2 kV）隔離型礦物絕緣電纜》，耐火性能按BS 6387：1994檢測，應滿足GB/T 9331—2008/ IEC 60092-353：1995的要求。

為了保證處于船舶傾斜、搖擺、振動、沖擊環境條件下的聯接與密封，其中間聯接器應按圖2制作。

隔離型（柔性）礦物絕緣電纜耐火性能優良，為適應船用要求，并成為優先選用品種，應進行優化設計。礦物質隔氧層具有熱轉換功能，著火前熱阻小利于散熱，一旦著火，生成多空隙、高發泡熱阻材料，增強內置鋁管的抗高溫能力。隔氧層外再置耐火層，雙重加強鋁管抗高溫能力。優化設計的目的是以較小的隔氧層與耐火層厚度達到耐火性能要求。鋁的熔點為660.37℃，成纜過程采用不同的隔氧層、耐火層組合厚度并取樣，按IEC 60332-3檢測不同隔氧層與耐火層組合厚度在火焰條件下的電纜內部溫度。調整隔氧層與耐火層的構成，由此得到較小的隔氧層與耐火層組合厚度，以滿足船舶要求的較小外徑和重量。

同時可選用具有優良耐火性能的陶瓷化高分子復合耐火硅橡膠，耐火硅橡膠在火焰的燒蝕下，首先由配方中的結構控制劑起作用，溢出有機物質，燃燒2～4min后開始燒結，生成陶瓷狀殼體，這種陶瓷狀殼體的隔絕層可以非常有效地阻擋火焰繼續燃燒。在之后的燒蝕過程中（陶瓷狀殼體在700～900℃高溫火焰的煅燒催化下），陶瓷狀殼體生成SiO2陶瓷，經得起700～1300℃高溫火焰燒蝕；且陶瓷狀殼體堅硬，具有一定的絕緣性能，能夠抵御火災現場水澆和間接的機械振動。

用耐火硅橡膠取代隔氧層與耐火層的組合，可減小電纜的外徑和重量，同時具備普通硅橡膠的良好加工性能，增大成品電纜的柔軟度，有利于船舶現場敷設。

4　結束語

船用耐火電纜是船用電纜的一個重要品種，就可靠性而言優選礦物絕緣電纜。視不同船型，使用耐火電纜的比例亦有差異：例如，多用途輪使用的耐火電纜約占全船電纜的15%～22%；大型油輪使用的耐火電纜約占全船電纜的14%～25%。礦物絕緣電纜在實船使用中會遇到諸如現場敷設、中間聯接器、外徑和重量等問題，應按船舶環境條件的要求，對礦物絕緣電纜的種類做出針對性的選擇。對于執行特殊使命的船舶，尤其是對機械環境條件要求較高的場所，其敷設電纜的中間聯接器必須經過嚴格考核，確保有效聯接與密封。

[1]馬偉明，張曉峰，焦儂，等主編.中國電氣工程大典第12卷船舶電氣工程[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2]張仲韜，牛方輝，吳衛峰，等.6 kV到15 kV交聯聚乙烯絕緣耐火電力電纜的研發[J].電線電纜，2012（4）：20-21.

The Problem s of Ship Application for M ineral Insulated Cable

WANG Yi-shu，WANG Guo-qin，CHEN Yue-hua
（Shanghai Pudong Wire and Cable（Group）Ship Co.，Ltd.，Shanghai201414，China）

Among the three types ofmarine fire resistant cables，mineral insulated cable is considered superior to traditional construction or specially extruded halogen-free composite layer in term of reliability.However，appropriate countermeasures shall be established in practice in respectof field laying-out，intermediate connector，outside dimension and weight etc.depending on the environmental conditions of compartments and zones of ship where the cables are arranged.

cable；mineral insulated；ship；application

TM246.9

A

1672-6901（2016）01-0018-04

2015-04-07

王益樞（1953-），男，總經理.

作者地址：上海市奉賢青港工業園區上線路 777號[201414].