LR和CCS平臺入級規范中電氣設計的差異分析

(大連船舶工程技術研究中心有限公司，遼寧 大連 116021)

目前，海上平臺電氣設計可參考的常用標準有：IEC(國際電工委員會)的相關規范、ISO(國際標準化組織)的相關規范、IMO MODU CODE《國際海事組織平臺規則》、IMO FSS CODE《消防安全系統規則》、MSC(海事安全委員會)的通函要求、SOLAS《海上人命安全公約》、各船級社規范和中國國家標準等。《Rules and Regulations for the Classification of Offshore Units》(以下簡稱ROU)是英國勞埃德船級社(LR)在2018年針對海上平臺發布的入級規范[1]。《海上移動平臺入級規范則》(以下簡稱《入級規范》)是中國船級社(CCS)移動平臺入級的規范[2]。2部規范對電氣部分的要求不盡相同，其中ROU經常引用IEC和LR船舶規范的相關條款，因此，需要將這3部規范放在一起對比分析，這些細節在設計時應特別注意，以免在后期修改造成不必要的經濟損失。

1 規范差異對比

通過對比ROU和《入級規范》，對電氣部分要求的差異對比見表1。

2 要點分析

2.1 遙控升降系統的監控和通信

1)《入級規范》要求操作站與各樁腿之間要配備雙向通信設備。

2)《入級規范》對于可遙控升降系統的監控要求更高，常規做法是在各樁腿尺度線處配置攝像頭送入閉路電視系統，遠程控制站通過攝像頭觀察各樁腿上升高度。

2.2 接地與電氣連續性

1)2個規范對接地螺柱直徑要求不同，ROU要求接地螺柱的最小直徑是6 mm。

2)ROU引用IEC61892-6[3]要求電纜托架保持電氣連續性，一般通過托架連接片或接地線實現，見圖1。

圖1 電纜托架連接片

2.3 危險區域中的電纜選型

1)ROU要求在危險區域敷設的電纜應有礦物絕緣銅護套或金屬鎧裝層、編織層，而《入級規范》在要求金屬鎧裝的同時進一步提出了非金屬不透性護套的要求。

2)《入級規范》要求在危險區域中敷設的電力和照明系統的電纜最小截面積為1.5 mm2。

2.4 配電板維護空間

應注意的是，當配電板含有可抽設備時，ROU要求的空間是完全抽出設備后的。

2.5 插座安全

1)2部規范對于額定電流大于16 A的交流插座均要求有聯鎖。考慮到直流電也可能對人造成傷害，《入級規范》對額定電流大于10 A的直流插座也有聯鎖的要求。

表1 ROU與入級規范條款差異對比

續表1

續表1

2)ROU引用IEC61892-2[4]要求手提燈和小家電插座配有漏電保護裝置，既可以在回路開關上設置，也可以在插座中增加。

2.6 電控柴油機電的電源

出于對系統穩定性的考慮，《入級規范》要求電控柴油機的電控系統由2套獨立電源經2條獨立線路供電。

2.7 電機的保護

1)2部規范對額定功率超過0.5 kW的電機都要求設有過載和短路保護，但連續工作的電機保護電流范圍不同。

2)ROU引用IEC61892-2要求1 kW以上的電機需要欠壓保護或欠壓釋放，《入級規范》則對0.5 kW以上的電機有此要求。

3)ROU引用IEC61892-2對于重要設備電機，如消防泵電機，報警裝置可以替代過載保護。

2.8 照明

1)ROU引用IEC61892-2要求應急照明分電箱、逃生照明分電箱應有遠程脫口報警并顯示在人員工作的區域。

2)ROU引用的IEC61892-2中有正常照明、應急照明和逃生照明的照度要求，設計應與船級社確認是否需要送審照度計算文件，如果需要可以委托燈具廠家進行計算。

2.9 電流計算校正系數

1)2部規范對周圍無空氣自由循環的6根以上電纜束的電流校正系數均規定為0.85，考慮到電力和信號電纜工作原理不同，ROU明確信號電纜不受限制。

2)《入級規范》要求電纜束不宜超過2層，設計電纜托架寬度時應該留有足夠的余量。

2.10 限制火焰蔓延

雖然2部規范都沒有禁止使用單根滯燃型電纜，但是這種電纜要滿足相關要求實際上工作量很大且難以完全實現，根據經驗，建議全部選用滿足IEC60332-3-22(A類)的成束滯燃型電纜[5]。

2.11 電纜敷設間距

1)動力和控制電纜一般不應同一束敷設。

2)ROU引用IEC61892-6要求不同類型電纜敷設在同一托架上應安裝同材質的分隔板，這項要求非常高且難以實現，建議不同類型的電纜分托架或分層敷設。

3)《入級規范》明確高壓電纜不應與額定電壓1 kV以下的電纜安裝在同一電纜托架上。

2.12 電纜托架空間

ROU引用IEC61892-6要求水平布置電纜托架托板之間的距離和從電纜托架到天花頂的自由空間至少應有300 mm，這項要求加大了綜合布置難度，設計時需要特別注意，如個別位置無法達到要求，應與現場驗船師溝通。

2.13 設備電纜進線

1)ROU引用IEC61892-6禁止室外或清洗區的設備采用電纜上進線形式。

2)ROU引用IEC61892-6對填料函材質的要求見表2，普通設備的填料函建議全部采用黃銅/不銹鋼材質，鋁外殼設備填料函采用不銹鋼/鍍銅的鎳材質。

表2 外殼對應填料函類型

注：僅應使用耐海水的鋁；鎧裝電纜不應使用塑料填料函；防爆設備填料函要求見IEC61892-7[6]；電纜填料函中不使用覆蓋物及類似的材料。

2.14 短路電動力

考慮到大電流單芯電纜短路時，特別是沖擊電流流過的瞬間，產生的電動力很大，可能導致導體變形或破壞電氣設備。ROU引用IEC61892-6要求有短路威脅的單芯電纜應使用3葉形電纜夾固定，電纜夾的距離應由制造商根據短路電流等級計算確定，3葉形電纜夾見圖2，《入級規范》中沒有該要求。

圖2 3葉形電纜夾

2.15 電纜托架材質

ROU引用IEC61892-6要求室外的電纜托架材質為AISI316不銹鋼，需要注意的是托架撐腿和保護罩的材料應保持一致，《入級規范》對材質沒有要求。

2.16 冷藏處所中的電纜

《入級規范》中對冷藏處所的電纜敷設有詳細的要求，電纜進入冷庫的節點建議采用組合不銹鋼填料函板，見圖3、4。

圖3 冷庫組合不銹鋼填料函板

圖4 電纜進入冷庫節點

2.17 火災探測系統聯動

ROU雖然沒有明確要求火災探測系統自動聯動關斷系統，但是建議根據平臺的用途和工作區域與審圖中心確認該功能是否需要。

2.18 危險區開口的要求

2部規范均要求相鄰的不同級別危險區之間的門需要氣密、由低到高危險區的通風以及通風失敗會發出遠程報警，但區別在于ROU把報警設置在有人值班的控制站而《入級規范》則要求是有人值班的操縱臺。另外ROU要求安全區對2類危險區也需要保持50 Pa正壓，《入級規范》則只要求有流動通風。

2.19 有毒/可燃氣體探測器

1)ROU要求所有安全處所的進氣口需配置2種氣體探頭，并且在一定濃度能夠啟動相關的關閉動作。危險處所不要求配置。

2)《入級規范》要求所有生活區的進氣口需配置2種氣體探頭，并且危險艙室及相鄰的非危險艙室也有一定的要求安裝要求。《入級規范》沒有要求氣體探測器啟動關斷系統。

2.20 應急切斷后保持操作的設備

1)ROU引用IMO MODU CODE和IEC61892-7要求鉆井平臺的以下設備在應急切斷后仍能工作并滿足1類危險區的防爆要求。

①IMO MODU CODE要求0.5 h的應急照明[7]。

②放噴器控制系統。

③通用報警系統。

④公共廣播系統。

⑤由電池供電的無線電裝置。

⑥火災/氣體探測以及它們的報警系統。

2)《入級規范》要求鉆井平臺在開敞區不關斷的設備需要滿足2類危險區的防爆要求。

2.21 應急切斷系統架構

1)秉承越簡單越可靠的原則，2部規范都指出應急切斷系統的邏輯和架構盡可能簡單，出于成本和安全的考慮，建議應急切斷系統采用硬線繼電器架構。

2)若應急切斷系統使用可編程電子元件(如PLC)構成，ROU引用IEC61508-2[8]要求滿足其中有關安全完整性等級(SIL)的要求。根據IEC61508-2標準，安全完整性是指安全相關的系統在規定的時間內、規定的條件下，成功實現所需安全功能的概率，以及安全功能能夠有效執行的能力。而安全完整性等級(SIL)則用于衡量這種能力的大小。SIL等級的確定或評估以風險作為度量標準。SIL等級根據“平均要求失效概率”(PFDavg)的值分為4個離散的等級，見表3。根據平臺設計經驗，勞埃德船級社對于可編程電子元件構成的ESD系統的要求至少是SIL-2。

表3 SIL等級與PFDavg對應關系

3)《入級規范》沒有關于SIL等級的要求，只需要進行故障安全分析并使主管機構滿意。