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        技術文章

        新IEC60092-3系列船用電纜標準解析


         

         

        新IEC60092-3系列船用電纜標準解析:2008 年第三版IEC60092-350發布實施以后,IEC TC18 SC18A分委會加快了對船舶和移動或固定離岸裝置用電纜標準更新步伐,至2017 522日發布IEC60092-3762017后,除IEC60092-352IEC6002-370外,主要的產品標準已基本更新。作為世界范圍內*基礎、*廣泛的船纜標準,IEC 60092為多數國家及電纜設計、制造和使用者所認可,我國對此等同采用制定了國標。以下從標準構成、材料、產品結構及試驗要求等方面對IEC60092系列船用電纜標準版本升級帶來的變化進行解析。

        1、新IEC60092-3系列船用電纜標準解析,IEC60092系列標準名稱及版次
             IEC60092-350
        2014 ed.4船舶電氣設備,第350部分,船舶和離岸裝置用電力、控制和儀表電纜的一般結構和試驗方法;

        IEC 60092-352:2005  ed.3船舶電氣設施.352部分:電纜的選擇和敷設;

        IEC60092-3532016 ed.4船舶電氣設備 第353部分 額定電壓為1kV 3kV 電力電纜;
             IEC60092-354
        2014 ed.3 船舶電氣設備 第354部分 額定電壓6kVUm=7.2kV) 至30kV(Um=36kV) 的擠壓固體絕緣單芯和三芯電力電纜;
            IEC60092-360
        2014 ed.1 船舶電氣設備 第360部分 船舶和離岸裝置用電力、控制、儀表和通信電纜的絕緣和護套材料;
             IEC60092-376
        2017 ed.3船舶電氣設備 第376部分150V/250V(300V)控制和儀表回路用電纜。

          2、新IEC60092-3系列船用電纜標準解析
             IEC60092-350
        2008版開始才真正將后續IEC60092-353、354、376全部涵蓋進來,使其成為電力(包括低壓和中壓部分)、控制和儀表用電纜的通用標準?,F2014版標準構架更加清晰,后續產品標準也更簡潔明了。結合IEC60092-350第三版和第四版,標準的主要變化如下:
        2.1
        標準應用場合由船舶擴展至離岸裝置(如:海上油、氣平臺等),后續增加了增強耐低溫、增強耐油以及耐鉆井液體的試驗方法與之匹配。(以前海工一般會寫明IEC61892-4
        2.2
        術語部分共33條,涵蓋了后續產品標準所用到的全部術語,因此,IEC60092-3762017版中取消了前版中的所有術語。
        2.3
        產品標準中所涉及的試驗方法全部納入IEC60092-350,并在產品標準以表格形式清晰列出試驗項目、試驗類型、試驗方法以及對應的技術要求,包括:附加可選的特性試驗項目。
        2.4
        絕緣和護套材料

        材料標準將原來IEC60092-351絕緣材料和IEC60092-359護套材料兩個標準合并,形成一個新的材料標準IEC60092-3602014。IEC 60092-3504版在結構元件描述中明確絕緣和護套材料均采用IEC 60092-360標準規定材料,實際上這就明確了絕緣材料和護套材料的種類和*新的技術要求。

        同時,在材料標準與通用標準IEC60092-350之間重新分配了試驗要求和方法,將在成品電纜上進行的試驗歸至通用標準,如:透光率試驗、電纜的低溫彎曲、低溫沖擊,將材料方面的試驗歸入材料標準,如:增強耐油、耐鉆井液體試驗、鹵酸氣體含量和氟含量。

        2.5 產品結構

        2.5.1 絕緣結構

        4版通用標準對絕緣結構的描述有較大變化,將第3版的5種形式修改為3種形式,即保留了采用IEC 60092-360所列絕緣材料的單層絕緣,采用IEC 60092-360所列絕緣材料的雙層或多層絕緣,以及采用IEC 60092-360所列絕緣材料的一層或多層絕緣與單層或多層無機帶的組合;刪除了硅橡膠與浸漬的玻璃絲編織組合絕緣和單一絕緣材料加強厚度絕緣這兩種型式。這樣的變化實際上是基于材料技術的發展以及電纜本身種類和性能確定的。

        取消硅橡膠與玻璃絲編織組合絕緣說明可以像XLPEEPR一樣單一層的擠包絕緣,而不必類似單芯屏蔽一樣在硅橡膠外編織玻璃纖維。導致這一技術變化的原因是硅橡膠材料工業近些年發生了本質變化,硅橡膠的機械強度能夠滿足要求。這在IEC 60092-360絕緣和護套材料標準中已得以體現,硅橡膠老化前的*小抗拉強度已由IEC 60092-351:2004中的5.0N/mm2提高到了7.0N/mm2。

        單一絕緣材料加強厚度絕緣則容易造成與單護套非鎧裝電纜結構的重復,因為二者結構參數幾乎相同,而單護套非鎧裝電纜則顯然比單一絕緣材料加強厚度絕緣電纜(嚴格意義上為引線類電纜,即電線)更具性能優勢,機械強度、耐環境性能等更優異。單一絕緣材料加強厚度絕緣電纜與傳統配線電纜比則外徑大,不適合電氣箱柜引線使用。從而使新標準不包含設備內部用引線類電纜等。(但目前353保留了)

        2.5.2 低壓電纜屏蔽

        就此內容,第4版澄清了第3版所存在的表述不清問題,明確說明可以采用金屬帶屏蔽,并且其可以與銅絲編織共用作為復合屏蔽。而在第3版其被列入4.4.2.1a,將其置于金屬塑料復合帶屏蔽當中進行描述,難以明確除金屬塑料復合帶外是否存在金屬帶屏蔽。

        2.5.3 中壓電纜鎧裝

        中壓電纜鎧裝形式,前版標準與IEC 60502相一致,規定鎧裝可以是圓或扁金屬線纏繞、金屬絲編織或雙鋼帶;新版標準與IEC60092-350要求相同,鎧裝采用金屬絲編織。

        3、新IEC60092-3系列船用電纜標準解析,新版系列標準中絕緣和護套材料的變化
        3.1
        種類縮減及名稱代號調整

        材料種類由于新的材料標準統一了與之相適應的*高導體額定工作溫度(90),因此,*大的變化是取消了PVC型絕緣(70)ST1PVC護套(65)。原絕緣為10種材料、護套為6 種材料,新材料標準將材料分為三類:①絕緣材料:EPR、HEPR、XLPE、S95、HF90;②交聯型護套:SE、SH、SHF2;③熱塑型護套:ST2、SHF1,共計10 種材料。

        絕緣:刪除PVC70℃)、HF XLPE、HF EPR、HF HEPR、HF S95,將HF XLPE、HF EPR、HF HEPR、HF S95中的無鹵指標納入到保留的5種材料XLPE、EPR、HEPR、S95HF90中。

        護套:刪除60℃的ST1PVC,并將氯丁橡膠代號由SE1改為SE,保留的ST2、SHF1、SE、SHSHF25種材料所允許的導體*高額定工作溫度由85℃調整到了90℃。

        3.2  主要技術變化

        IEC 60092-360對部分材料的性能做了調整,主要表現在絕緣材料中的EPR、S95HF90以及護套材料中的熱固性材料。

        3.2.1  S95:絕緣電阻常數Ki(MΩ.km)20℃時和*高工作溫度時分別由1500、2調整為1850、1.85。提高了空氣箱老化前后的強度,分別由原來的5N/mm2、4N/mm2調整為7 N/mm2、5N/mm2。
        3.2.2  HF90
        :絕緣電阻常數Ki(MΩ.km)20℃時和*高工作溫度時分別由500、0.5調整為550、0.55。
        3.2.3  EPR
        無銅導體空氣箱老化溫度偏差由±2℃改為了±3℃,并增加了含銅導體空氣箱老化項目,取消了EPR、HEPR的空氣彈老化試驗項目。
        含銅導體空氣箱老化反映了EPR在高溫下受銅導體影響的老化性能,符合EPR性能和實踐工況性能要求。
        3.2.4
        護套變化在于SHSHF2。SH空氣箱熱老化后技術指標發生變化,并新增了熱延伸試驗,老化后保留率統一改為變化率,空氣箱老化后斷裂伸長率保留率由原來≥ 60%,改為變化率±30%。SHF2空氣箱熱老化溫度偏差由±2℃改為了±3℃,熱延伸試驗的長久延伸率由25%調整為15%,更為嚴格。

        3.2.5 增加了體積電阻率ρ(Ω.cm)的考核要求,與IEC60092-350中的要求相對應。

               注意:標準中給出的S95絕緣體積電阻率ρ有誤,應為5.0×10145.0×1011。
         4
        、新IEC60092-3系列船用電纜標準解析,新版系列標準對試驗要求的調整
             
        新版三個產品標準中第6條款“試驗—方法和要求”中以表格形式清晰給出試驗要求,可作為生產企業試驗大綱編制依據,也可作為驗船師現場檢驗的依據。
        4.1
        試驗類型的調整
        4.1.1
        在例行試驗項目中取消了絕緣電阻試驗,作為抽樣和/或型式試驗項目,但也存在一些問題:

        IEC60092-353:20164中把絕緣電阻試驗作為抽樣試驗項目,但試驗方法卻參照型式試驗第7.2(IEC60092-350,下同)的絕緣電阻測量(包括:7.2.1環境溫度下和7.2.2*高額定溫度下絕緣電阻),沒有參照第6.9條抽樣試驗方法,而型式試驗僅測量*高額定溫度下絕緣電阻(7.2.2)。由于不同試驗類型針對的樣品不同,從專業角度分析,抽樣試驗應對應第6.9 條的試驗方法,型式試驗應對應第7.2 條。

        IEC60092-354 2014 3中,相對前一版增加了兩項型式試驗項目:絕緣電阻試驗(參照7.2條款)和*高額定溫度下的絕緣電阻測量(參照7.2.2),存在明顯的錯誤。由于該標準中所有電壓等級的電纜均具有導體和絕緣屏蔽,因此,絕緣電阻試驗沒有意義。

        IEC60092-376:2017 中絕緣電阻試驗(包括:屏蔽間及屏蔽與鎧裝間)作為抽樣試驗,其試驗方法參照6.9條,而參照7.2.1條試驗方法的絕緣電阻常數試驗作為型式試驗項目,顯的與其他標準不太統一。

        4.1.2 標志耐久性試驗統一歸至型式試驗項目。

        4.1.3 中高壓電纜(額定電壓為3.6/6kV~18/30kV)的局部放電試驗方法和高壓次序試驗方法由產品標準IEC 60092-354移到了350。
        4.2
        試驗要求的調整
        4.2.1
        低溫彎曲和低溫沖擊試驗在IEC60092-350:2014得到了加強,體現在:①詳細規定了彎曲卷繞的芯棒直徑和卷繞圈數;②明確規定了樣品數量,彎曲試驗樣品為2 個,沖擊試驗為810個樣品。
        4.2.2
        隨著IEC60331-31IEC60331-1所取代,船用電纜耐火要求發生了變化,供火時間統一為90min(*少),提供了830℃彎曲伴隨沖擊和750℃水平放置無沖擊進行選擇,對應的試驗方法見表(IEC60092-3532016IEC60092-3762017進行了對應調整)。

        4.2.3絕緣和護套的厚度僅考核*薄厚度,取消了對平均厚度的考核要求。
        4.2.4
        型式試驗項目中的絕緣電阻測量和4h耐壓試驗所用的水,明確規定為去離子水。
        4.2.5
        對于1.8/3kV 以上等級的電纜,其例行高壓試驗不推薦采用直流電壓。

        4.2.6中高壓電纜新增了安裝后電氣試驗,資料性附錄。中高壓電纜因其使用的特殊性均需進行安裝后電氣性能試驗,如絕緣電阻測試、高壓試驗等,這在各國船級社規范中都有明確的規定。

        4.2.7 耐泥漿試驗:可選性能檢驗。作為原表列在IEC60092-350 Ed. 3.0標準的試驗方法,耐泥漿性能試驗方法借鑒了挪威NEK 606標準和海洋工程實際工況的需求,護套試樣需浸漬在IRM902、IRM903、溴化鈣鹽水、Carbo Sea和酯類泥漿中的三種,具有選擇性,這與NEK 606標準要求的IRM903、溴化鈣鹽水和Carbo Sea作為泥漿代表相吻合。但在IEC60092-360標準則將原來5種溶液修改為IRM902、IRM903和溴化鈣鹽水,缺少了油基溶液Carbo Sea和酯類泥漿,失去了原有的選擇性,認可程度有所下降。因此,在一定時間內,業界及第三方或將認可更具代表性的NEK606試驗方法。

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