船用耐火电缆的选用

王建中， 王国钦， 陈小兵， 朱吕欧， 罗桂山， 游哲锐

(1.上海胜华电气股份有限公司， 上海 201314； 2.海军驻704所军代表室， 上海 200031； 3. 中国船级社 上海分社， 上海 200135 )



船用耐火电缆的选用

王建中1， 王国钦1， 陈小兵1， 朱吕欧1， 罗桂山2， 游哲锐3

(1.上海胜华电气股份有限公司， 上海 201314； 2.海军驻704所军代表室， 上海 200031； 3. 中国船级社 上海分社， 上海 200135 )

矿物绝缘电缆通过最高耐火等级BS 6387考核，较之常用船舶耐火电缆，具有耐火性能优异，火焰条件下无烟、无毒、无异味，使用寿命长，以及截面尺寸小等特性。就其可靠性而言，可以列为优选。实船使用过程中，船舶检验部门对耐火电缆实施相关“规范”、“公约”、“法规”约束，可根据综合敷设处所的环境条件、敷设方法、电流定额和工作特性等因素选用。

船舶； 耐火电缆； 矿物绝缘

0 引言

船用耐火电缆是船用电缆中不可或缺的品种。船舶某些区域或系统，例如通用紧急报警系统、公共广播系统、动力操作防火门与水密门的电力和控制以及状态显示系统、应急照明、应急消防泵等，在敷设电缆时应满足失火状态下仍能保持电路完整性，以满足设备正常运行，为此CCS，LR，GL和ABS等各大船级社规定上述区域或系统采用耐火电缆。不同船型其船用耐火电缆在船舶电缆中的份额有所差异。通常，多用途船其船用耐火电缆占全船电缆的15%～22%；大型油船其船用耐火电缆则占全船电缆的14%～25%。

现有船用耐火电缆结构，基本都含有橡塑成分，火焰条件下只能达到低烟无卤，仅对人员减少危害而已。而矿物绝缘电缆不含任何可燃物质，满足BS 6387标准最高C，W和Z等级要求。从耐火性能试验严苛性考虑，可以认为BS 6387-2013是当今电缆最高耐火等级考核标准。BS 6387 C级表示在950±40 ℃情况下施加300 V电压水平燃烧180 min不击穿；BS 6387 W级表示在650±40 ℃情况下施加300 V电压燃烧15 min后再淋水燃烧15 min不击穿；BS 6387 Z级表示在950±40 ℃情况下施加300 V电压一边燃烧一边每30 s机械冲击振动一次15 min不击穿。

船用耐火电缆都要求通过IEC 60332-3-22：2009考核，就可靠性而言，优选矿物绝缘电缆。

1 环境适应性

船用耐火电缆应满足敷设处所的温度、湿度以及倾斜、摇摆与振动工况要求。

1.1 空气、温度、湿度

环境空气温度与湿度要求如表1所示。表2为适用于自动化设备的环境空气温度。表3为适用于自动化设备的相对空气湿度。

表1 环境空气温度基本要求

表2 适用于自动化设备的环境空气温度 ℃

表3 适用于自动化设备的相对空气湿度

船舶的气候环境条件，湿度较高，而固定敷设在露天甲板、浴室、货舱、冷藏处所等电缆易出现凝结水现象。因此，电缆护套应具有杜绝潮气渗透的能力，显然金属护套抗渗透性优于非金属护套。钢质海船入级规范“电缆”章节规定，敷设在永久潮湿的处所，以吸潮材料作绝缘的电缆，均应采用金属护套。矿物绝缘电缆的铜质护套，其径向阻水能力明显优于橡塑类制品，可以有效杜绝潮湿渗透，适应船舶环境空气温度与湿度工况。考虑环境空气中一定盐雾、霉菌和机器处所油雾的含量，具体可按GB/T 13033.1-2007/IEC 60702-1：2002《额定电压750 V及以下矿物绝缘电缆及终端》第一部分：电缆 挤制低烟无卤外护套要求。

氧化镁绝缘铜护套电缆通过BS 6387 W级试验考核，试验台按BS 6387规定如图1所示，是现有船用耐火电缆未曾做过的试验。喷水头安装在试验架上，位于喷灯中心位置，配置压力为250～350 kPa的供水装置，临近电缆喷出0.25～0.30 L/(m2·s)水，喷水量由一个足够深度的积水盘测量，积水盘位于电缆安装位置中心下侧，其纵轴与电缆纵轴平行，尺寸为400 mm×100 mm，导通检验装置(3 A)。氧化镁绝缘铜管护套电缆即使敷设在异常潮湿环境中，其可靠性也优于常用耐火电缆。

图1 BS 6387 W级试验台

1.2 倾斜、摇摆与振动

船用电缆应满足船舶倾斜、摇摆及振动要求。倾斜、摇摆及振动要求见表4。表5为自动化设备的振动试验要求。

表4 倾斜和摇摆 (°)

表5 自动化设备的振动试验要求

氧化镁绝缘铜管护套电缆通过BS 6387 Z 级考核，试验装置如图2所示。其振动发生器的激振源为一根直径Φ25mm±1.25mm，长度600mm±30mm的圆钢棒，钢棒安装在与竖壁平行的枢轴上并可自由转动。枢轴和竖壁上缘位于同一水平面且距竖壁上缘200mm。枢轴将钢棒分成200mm和400mm两部分，较长部分敲击竖壁。每间隔30s±2s，钢棒在自身重量作用下从60°角度坠落到水平面上，敲击竖壁上缘中心。

图2 BS 6387 Z级试验装置

现船用耐火电缆包括滞燃型(IEC60332-3A)和阻燃型(IEC60331)2种，火焰条件下振动试验通常规定供火温度不低于830℃，振动时间和敲击频率及试验装置由制造商按相关标准制定。

氧化镁绝缘铜管护套电缆通过BS6387Z级试验考核，较现有标准更为严苛，更适合船舶机械环境条件。

2 敷设

电缆敷设时，钢质海船入级规范明确固定敷设的电缆最小弯曲半径，规定金属护套矿物绝缘电缆为6D。其实同样的载流量下，矿物绝缘电缆截面尺寸明显小于现有耐火电缆，尤其是多芯电缆，截面尺寸仅为几分之一，重量轻，现场敷设更简便，实际最小弯曲半径明显小于6D。

船舶管系的敷设，施工量相当大，如在船舶分段建造时，管系施工设计给出几何形状和尺寸，车间可同步加工，现场就位，省力又高效，此工艺电缆敷设也可采用。

实际情况表明，矿物绝缘电缆弯曲半径小，截面尺寸小，重量轻，现场敷设较为简单。

3 失火状态

失火状态下，现有低烟无卤耐火电缆只能做到较少散发毒气和烟，而氧化镁绝缘铜管护套电缆不产生任何毒气或烟。其在950 ℃火焰温度下可保持180min，其在650 ℃火焰温度下可保持15min再淋水保持15min，其在950 ℃火焰温度下加振动可保持15min等恶劣工况下，氧化镁绝缘铜管护套电缆仍然可保持电路完整性，保证船舶完成既定运营、停泊或船员撤离，这对于执行战术使命的舰船极其重要。因此，其在军事设施和军工产品领域获得广泛应用。同一根氧化镁绝缘铜管护套电缆即使经受火灾后或经历BS6387C级、W级、Z级考核后，仍能继续正常使用至规定寿命期，这是其最大优势，也表明其具有较强经济性的特点。

4 联接器

钢质海船入级规范表明，维修或分段造船需要联接器时，该联接器导电连续性、绝缘性、机械强度和防护性、接地和耐火或滞燃等特性均应不低于对电缆的相应要求。

氧化镁绝缘铜管护套电缆率先实现联接器通过BS6387C级、W级、Z级考核，即耐火性能等同电缆本体，同时联接可靠、尺寸小、重量轻、使用方便，既可在车间实施电缆联接，然后卷盘发往用户，也可现场敷设使用。机械密封联接器如图3所示。

图3 机械密封联接器

联接器须具有足够的紧固力，因为倾斜、摇摆、振动和冲击工况易导致密封松动。同时必须杜绝环境潮气自联接器各道缝隙渗透而入，导致绝缘性能的下降，造成电气事故。机械密封联接器应按船舶气候和机械环境条件设计并通过BS6387C级、W级、Z级考核。火焰下喷水骤冷应注意材料热变形所产生的影响。联接件应考虑振动工况下不松动，并始终保持良好的密封状态。

为便于随同电缆卷盘，联接器尺寸必须小巧，在有限空间增大对电缆的紧固力，采用胀套联接，按JB/T7934-1999要求，材料优选钛合金或高强度铜合金。密封试验是重要环节，参考GB/T12385-2008《管法兰用垫片密封性能试验方法》规定，介质压力达规定值保持10min，测量时间视泄漏率大小而定，通常2～10min。本联接器密封试验程序：联接器组装完毕，浸没水中6h，3A导通检验装置通过；联接器被注入0.15MPa或0.7MPa压缩空气，缝隙抹肥皂液未见气泡，保持6h，高精度压力表读数未见波动；然后通过BS6387C级、W级、Z级考核出厂。经过上述试验考核，有效保证联接器在船舶气候和机械环境条件的联接与密封。

联接器是火焰条件下保持电路完整性的重要组成部分，对于特种船舶或工程船，如果敷设环境倾斜、摇摆、振动、冲击工况较苛刻，则联接器必须经过BS6387C级、W级、Z级的考核，确保恶劣工况下有效联接与密封。机械密封联接器较完美实现耐火性能和电缆本体等同，而且联接可靠，装卸方便。

5 结束语

全文重点介绍了氧化镁绝缘铜管护套电缆，其工艺成熟、质量稳定，近年引进德国先进生产线，制品长度成倍增大。机械密封联接器率先通过BS6387C级、W级、Z级考核，使矿物绝缘电缆特性更加完善。其优异的耐火性能，火焰条件下无烟、无毒、无异味，就可靠性而言，也是船用耐火电缆中的优选。同时，其截面尺寸小、弯曲半径小，现场敷设方便。

船用耐火电缆是船用电缆中的重要品种，占有一定的使用比例。耐火电缆在火焰条件下保持电路完整性的优异性能将明显提高船舶营运能力，可靠性和安全性是选用电缆的首要考虑因素，也是高附加值船舶关注的重点。

[1] 马伟明，张晓峰，焦侬，等.中国电气工程大典(第12卷 船舶电气工程)[M].北京：中国电力出版社，2009.

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[2] 李立虎，王国钦.一种电缆中间联接器的密封方法：201210492350.5[P].2014-06-04.

[3] International Electrotechnical Commission.Tests for electric cables under fire conditions_Circuit integrity_Part 1:Test method for fire with shock at a temperature of at least 830 ℃ for cables of rated voltage up to and including 0.6/1.0 kV and with an overall diameter exceeding 20 mm：IEC 60331-1-2009[S/OL].[2009-05].http://www.doc88.com/p-1856917 109731.html.

[4] International Electrotechnical Commission.Tests for electric cables under fire conditions_Circuit integrity_Part 2:Test method for fire with shock at a temperature of at least 830 ℃ for cables of rated voltage up to and including 0.6/1.0 kV and with an overall diameter not exceeding 20 mm：IEC 60331-2-2009[S/OL].[2009-05].http://www.doc88.com/p-730457 1760219.html.

[5] BSI Standards Publication.Test method for resistance to fire of cables required to maintain circuit integrity under fire conditions:BS 6387-2013 [S/OL].2013.http://wenku.baidu.com/view/4e692ed9284 ac850aco24223.html.

[6] 中国船级社. 钢质海船入级规范(2015) [M]. 北京：人民交通出版社，2015.

Selection of Fire Resistant Cable for Ship

WANG Jianzhong1， WANG Guoqing1， CHEN Xiaobin1， ZHU Lyuou1，LUO Guishan2， YOU Zherui3

(1.Shanghai Shenghua Electrical Co., Ltd., Shanghai 201314, China;2. Navy Military Representative Office in 704, Shanghai 200031, China;3. Shanghai Branch of China Classification Society, Shanghai 200135, China)

Mineral insulated cables has passed through the highest fire-resistant test of BS 6387 standard, it has excellent fire resistance, no smoke, non-toxic, and no smell under flame condition, small size and other characteristics compared with the commonly used fire resistant cables. As far as reliability is concerned, it can be classified as preferrence. In the application of the real ship, the standards, the conventions, the statute constraints are implemented on the fire resistant cable by ship inspection department. The environment conditions of the premises, laying method, current rating and work characteristic are all considered on selection.

ship; fire-resistant cable; mineral insulation

上海市科技创新项目(编号：2015BOZKW4DB)

王建中(1965-)，男，常务副总经理，研究方向为耐火电缆

1000-3878(2017)02-0038-04

TM216

A