淺談海洋平臺電纜的選擇與安裝要求

馮相閣，李蘭芳，徐 勝

（深圳市惠爾凱博海洋工程有限公司, 深圳 518067）

1 前言

電纜是海洋平臺的重要組成部分，電纜的質(zhì)量直接影響到平臺電力系統(tǒng)﹑儀表控制系統(tǒng)及通訊系統(tǒng)是否能夠正常﹑安全地工作。海洋平臺使用的電纜一般分為電力電纜﹑儀表電纜和通訊電纜，是電力及信號的傳輸載體，通過電纜的連接使得平臺上各系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成一套完整的系統(tǒng)。本文主要闡述電纜的選擇﹑固定﹑電纜的機械保護以及電纜敷設(shè)的工藝要求等方面的要求，以求通過提高電纜的質(zhì)量進而提高海洋平臺電力及控制系統(tǒng)的可靠性，為后續(xù)項目的建造奠定良好的基礎(chǔ)。

2 海洋平臺電纜的選擇

（1）所有的電纜應(yīng)滿足IEEE - 45﹑IEC 332-3 類‘A’﹑IEC 331（在適用處）以及船級社的相關(guān)標準和規(guī)范要求，取得船級社認可的產(chǎn)品證書；

（2）電纜的選擇應(yīng)能適用于海洋環(huán)境，一般應(yīng)采用低煙﹑無鹵﹑阻燃電纜。線芯長期允許工作溫度不低于95 ℃，額定電壓不低于設(shè)備長期工作電壓；電力電纜的電壓等級須與系統(tǒng)額定電壓相匹配，儀表﹑控制電纜的電壓等級通常為250 V；

（3）電纜截面積的選擇是由多種因素決定的，主要應(yīng)注意以下幾個方面：

① 電纜的額定載流量應(yīng)基于環(huán)境溫度為45 ℃時負載實際電流的1.2倍進行考慮，不同規(guī)格電纜的額定載流量可參照IEC 60092中的規(guī)定；

② 當電纜在正常工作條件下承載最大電流時，從配電板匯流排到設(shè)備終端的電壓降一般應(yīng)不超過額定電壓的6%；對于電壓不超過50 V的線路電壓降應(yīng)不超過額定電壓的10%；

③ 電纜在托架上通常以電纜束的形式固定，對于同時工作且周圍無空氣自由循環(huán)的六根以上的電纜束中的電流的額定電纜應(yīng)乘以0.85 的校正系數(shù)；電纜所能承載的最大連續(xù)負載電流，應(yīng)不超過該電纜經(jīng)過校正系數(shù)校正后的標稱電流；

④ 通常情況下，電力電纜的截面積不應(yīng)小于1.5 mm2，照明及控制電纜的截面積不應(yīng)小于1 mm2；但在危險區(qū)內(nèi)的照明電纜截面積應(yīng)不小于1.5 mm2，儀表及通訊電纜的截面積不應(yīng)小于0.75 mm2；

（4）敷設(shè)在露天區(qū)域﹑機械處所以及可能出現(xiàn)水汽﹑凝結(jié)水或其它有害蒸氣的處所的電纜，均應(yīng)具有金屬不透性護套（銅﹑鉛合金）或非金屬不透性護套（聚氯乙烯﹑氯丁橡膠﹑交聯(lián)聚乙烯等），護套應(yīng)滿足環(huán)境條件的要求；

（5）部分應(yīng)急系統(tǒng)要求在火災(zāi)工況下仍能繼續(xù)工作，要求電纜也應(yīng)能承受一段時間火災(zāi)的侵襲。圖1是應(yīng)急電力系統(tǒng)設(shè)備電纜類型示例，其中實線為耐火電纜，虛線為阻燃電纜；

圖1 應(yīng)急配電系統(tǒng)電纜類型示例

（6）除本質(zhì)安全性回路電纜外，經(jīng)過危險區(qū)域的電纜應(yīng)為鎧裝電纜；

（7）當交流電力系統(tǒng)采用單芯電纜且線路電流超過20A時，電纜應(yīng)為非鎧裝的或采用非磁性材料鎧裝；

（8）對于儀表主干線路中使用多對儀表電纜，選擇時應(yīng)考慮預(yù)留適當?shù)挠嗔浚ǔＣ克膶€芯應(yīng)預(yù)留一對線芯作為備用；

（9）暴露于泥漿區(qū)域或泥漿可以濺射到的電纜的外護套應(yīng)具有防泥漿功能，應(yīng)符合NEK606規(guī)范；

（10）對于部分使用過程中需要移動或者彎折的電纜應(yīng)采用軟電纜，例如升降設(shè)備的電纜﹑可移動電動工具的電纜等；

（11）所有電纜地線﹑設(shè)備接地線應(yīng)以黃綠相間顏色辨識，且截面積不得小于4 mm2及滿足有關(guān)規(guī)范和廠家的要求。

3 海洋平臺電纜的敷設(shè)

3.1 電纜的固定

（1）電纜應(yīng)緊固牢靠，避免由于平臺搖晃或振動等原因損傷電纜，電纜在緊固過程中不應(yīng)造成電纜的變形和損傷；

（2）電纜敷設(shè)在托架或者馬腳之上再通過電纜扎帶進行固定，電纜扎帶的間距一般不應(yīng)超過300 mm；水平敷設(shè)在托架上電纜扎帶的間距可適當放大，但不應(yīng)超過600 mm。不同規(guī)格電纜固定扎帶的間距見表1：

表1 不同外徑電纜的支承件要求

（3）穿過艙壁﹑甲板等位置的穿艙件不能作為受力點來支承電纜，需通過設(shè)置在穿艙件兩側(cè)支承件進行支承，且兩側(cè)支承件與穿艙件的距離不應(yīng)超過300 mm；

（4）電纜進入配電箱等設(shè)備時需設(shè)置電纜填料函，電纜填料函與相鄰支承件的距離不應(yīng)超過350 mm。

3.2 電纜的機械保護

（1）電纜應(yīng)盡量避免敷設(shè)在貯藏室﹑甲板面﹑艙底花鋼板以下等易受機械損傷的場所，當受現(xiàn)場條件限制無法避免時，在電纜上方應(yīng)設(shè)置電纜護罩或通過電纜管等措施加以保護。甲板面上的電纜護罩的厚度不應(yīng)小于3 mm，且需進行防腐蝕處理；

（2）電纜的敷設(shè)路徑應(yīng)遠離可動或可拆的部位以及用于檢修用的艙口蓋區(qū)域，避免活動件移動或設(shè)備檢修吊裝作業(yè)時損傷電纜。當受現(xiàn)場條件限制無法避免時，在電纜上方應(yīng)設(shè)置電纜護罩或通過電纜管等措施加以保護；

（3）電纜穿過甲板時應(yīng)采用金屬電纜管﹑電纜盒﹑電纜圍板或防踢管等加以保護，穿過保護管的電纜外徑的截面積之和與保護管內(nèi)截面積之比應(yīng)不大于0.4，但保護管內(nèi)只有單根電纜除外；防踢管一般用于單根電纜穿甲板，上端設(shè)置鵝頸管及電纜填料函，下端直接焊接到甲板上，防踢管的高度一般不小于250 mm；

（4）電纜在金屬管或管道內(nèi)敷設(shè)時，金屬管和管道的彎曲半徑應(yīng)保證電纜的彎曲半徑不小于表2的允許值；外徑大于63 mm的金屬管和管道，其彎曲半徑應(yīng)不小于金屬管和管道外徑的2倍。

3.3 電纜敷設(shè)的工藝要求

（1）電纜敷設(shè)應(yīng)盡可能平直，若實際情況不可避免產(chǎn)生彎曲時，應(yīng)注意將彎曲半徑控制在允許的范圍內(nèi)（見表2）;

表2 固定敷設(shè)的電纜最小彎曲內(nèi)半徑

（2）生活區(qū)內(nèi)的電纜盡可能在天花板或墻壁封板內(nèi)暗式敷設(shè)，受現(xiàn)場局限無法做到暗式敷設(shè)時，應(yīng)將電纜敷設(shè)在專用的電纜槽內(nèi)；敷設(shè)在天花板上的主干電纜線路，需設(shè)置便于拆卸的維修通道或采用可拆形式的天花板，以便后期維修；

（3）電纜貫穿件一般應(yīng)采用圓形或橢圓形，嚴禁在船體結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中區(qū)域開孔，在超過規(guī)范允許開孔的位置或開孔尺寸時，應(yīng)采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)補強措施；甲板上的開孔應(yīng)將其長軸盡量沿首尾線方向布置，以保證在相同的面積情況下減少沿船寬方向的開孔寬度；

（4）電纜的敷設(shè)路徑應(yīng)遠離鍋爐﹑熱管﹑電阻器等熱源，避免將電纜平行敷設(shè)于蒸汽管等發(fā)熱管的上方；當電纜線路與蒸汽管或排氣管水平平行敷設(shè)時，電纜與蒸汽管或排氣管的隔熱層的間距應(yīng)大于100 mm；當電纜與蒸汽管或排氣管交叉敷設(shè)時，電纜與蒸汽管或排氣管的隔熱層的間距應(yīng)大于80 mm，否則應(yīng)采取隔熱措施；

（5）用于重要設(shè)備或應(yīng)急動力設(shè)備﹑應(yīng)急照明以及應(yīng)急狀態(tài)下使用的通信或信號電纜，應(yīng)遠離廚房﹑洗衣間﹑機器處所等高失火危險的處所，但設(shè)備本身電纜除外；

（6）電纜的敷設(shè)路徑不應(yīng)穿過水艙﹑油艙等艙室以及盡量遠離有潮氣或凝結(jié)水的場所（例如艙底花鋼板以下），如果因施工工藝或設(shè)備布置的原因無法避免的情況下，應(yīng)將電纜敷設(shè)在金屬保護管內(nèi)。保護管穿出花鋼板兩端時一般應(yīng)高出花鋼板200 mm以上，并用填料函或嵌塞填料密封，金屬保護管的最低處應(yīng)設(shè)置泄水孔；

（7）對于帶有鉆井功能或泥漿處理功能的平臺，位于泥漿區(qū)域的電纜應(yīng)避免泥漿濺射，除采用防泥漿的電纜外，還應(yīng)采取相應(yīng)的保護措施；

（8）發(fā)電機組﹑空壓機等大型設(shè)備的維修需要利用艙室頂部的航吊梁進行吊裝，因此在設(shè)備的上方以及所有艙室航吊梁路徑的下方不得敷設(shè)電纜；

（9）無線電天線設(shè)備﹑磁羅經(jīng)等設(shè)備的區(qū)域存在較強的電磁干擾，其它無關(guān)系統(tǒng)的電纜應(yīng)盡量遠離；

（10）電纜穿過水密隔艙壁﹑甲板或艙室時，應(yīng)通過穿艙件以保持該處的原有防火﹑防水﹑隔音和強度等各方面的性能，所有穿艙件應(yīng)留有適當?shù)挠嗔浚粌x表電纜﹑通訊電纜穿艙件應(yīng)單獨設(shè)置，不能與電力電纜共用；

（11）電纜托架上的電纜宜分層﹑成束敷設(shè)，應(yīng)注意如下幾個方面的問題：

① 電纜束的橫截面宜敷設(shè)成梯形或矩形，梯形或矩形的寬度一般為150～200 mm﹑高度應(yīng)盡可能小；對于槽型電纜托架，電纜的高度不應(yīng)超出電纜托架側(cè)邊的范圍；

② 動力電纜成束敷設(shè)時應(yīng)盡量不超過兩層，儀表電纜及通信電纜成束敷設(shè)時應(yīng)盡量不超過三層；

③ 成束敷設(shè)電纜用的電纜托架應(yīng)盡量不多于三層，上下層電纜托架間的垂直距離考慮電纜之間的干擾并便于電纜的安裝，電纜托架上各電纜束之間的間距應(yīng)大于最大電纜的直徑；布置多層電纜托架時，電纜應(yīng)按照電壓等級由高到低的原則敷設(shè)，電壓等級最高的電纜應(yīng)布置在最上層托架上；

④ 不同電壓等級的電纜﹑導(dǎo)體最高工作溫度不同的電纜﹑不同護套或外護層的電纜不應(yīng)敷設(shè)在一起；

⑤ 動力電纜﹑信號電纜及本質(zhì)安全電路電纜應(yīng)分束敷設(shè)，間距應(yīng)滿足設(shè)備制造廠對電纜的敷設(shè)要求，尤其注意電力電纜對儀表電纜及通訊電纜的電磁干擾，其中本質(zhì)安全電路電纜與其他電纜的最小距離應(yīng)為50 mm；電纜的屏蔽層應(yīng)嚴格按照要求在兩端可靠接地；

（12）部分重要設(shè)備兩路獨立供電的電纜，或者具有雙套設(shè)備且互為備用的重要設(shè)備的雙套系統(tǒng)的供電及控制用電纜，應(yīng)在水平及垂直方向盡量遠離；

（13）交流電力系統(tǒng)單芯電纜的敷設(shè)，應(yīng)注意以下幾個方面的問題：

① 交流電力系統(tǒng)中不同相的單芯電纜應(yīng)按品字形敷設(shè)，屬于同一線路的電纜應(yīng)敷設(shè)在相同的管子﹑管道或電纜槽內(nèi)；

② 構(gòu)成交流電力系統(tǒng)電路的多根單芯電纜應(yīng)盡量相互緊貼敷設(shè)，電纜支架內(nèi)不應(yīng)存在磁性材料，且相鄰電纜外護層之間的間隙不應(yīng)大于單根電纜的直徑；

③ 單芯電纜穿越艙壁﹑甲板或進入金屬箱體時，應(yīng)將統(tǒng)一電路中各相的所有單芯電纜穿過穿艙件同一個電纜框內(nèi)。單芯電纜在穿過各種類型的穿艙件時應(yīng)確保電纜之間的墊板都須為非磁性材料，避免因為渦流現(xiàn)象導(dǎo)致的發(fā)熱；

④ 若線路中的每一相有多根單芯電纜并聯(lián)使用時，所有電纜的敷設(shè)路徑應(yīng)相同，而且為了防止產(chǎn)生渦流現(xiàn)象及電流分配不均，各相的電纜應(yīng)交錯排列。單芯電纜并聯(lián)使用的排列次序見表3。

表3 單芯電纜并聯(lián)使用的排列次序

4 總結(jié)

本文總結(jié)了海洋平臺電纜的選擇和安裝的一些要求，主要是對電纜的選擇﹑固定﹑電纜的機械保護以及電纜敷設(shè)的工藝做了詳細的介紹，希望本文能為后續(xù)項目中電纜的選擇和敷設(shè)提供借鑒，提高海洋平臺項目中電纜的質(zhì)量，進而保證海洋平臺電力系統(tǒng)﹑控制系統(tǒng)﹑通訊系統(tǒng)能夠安全可靠的運行。