第３８卷 第２期江苏船舶Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．２ ２０２１年４月ＪＩＡＮＧＳＵＳＨＩＰＡｐｒ．２０２１内衬层对ＣＪ８６／ＳＣ型船用电缆结构和重量的影响 卢军军，王 俊，辅志辉
（中天科技装备电缆有限公司，江苏南通２２６０１０）
摘 要：以电压等级为０．６／１ｋＶ、型号为ＣＪ８６／ＳＣ、规格为３×１６ｍｍ２的船用电缆为例，通过数据计算分析比对的方法，阐述了ＩＥＣ标准对于内衬层的相关要求和内衬层设置的必要性，分析了不同结构和材料的内衬层对于型号为ＣＪ８６／ＳＣ的船用电缆成品重量和外径的影响，纠正了仅以电缆型号作为选型依据的方法。分析结果表明：在设计过程中需要依据船舶的空间要求，结合经济性和适航性进行电缆选型。 关键词：船用电缆；内衬层；外径；重量
中图分类号：Ｕ６６５．１文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．１９６４６／ｊ．ｃｎｋｉ．３２ １２３０．２０２１．０２．０１
３
０ 引言
目前，国内大部分的民用船舶所采用的电缆均要符合ＩＥＣ６００９２系列标准，其中船用低压电力电缆所执行的标准为ＩＥＣ６００９２ ３５３《Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｉｎｓｔａｌ ｌａｔｉｏｎｓｉｎｓｈｉｐｓ Ｐａｒｔ３５３：Ｐｏｗｅｒｃａｂｌｅｓｆｏｒｒａｔｅｄｖｏｌｔａ ｇｅｓ１ｋＶａｎｄ３ｋＶ》。该标准详细规定了船用低压电力电缆的基本要求、结构和检测要求，但是对于电缆型号的命名方式并未做明确的要求和规定。国内船用电缆的命名方式大部分是参照ＧＢ／Ｔ９３３１—２００８《船舶电气装置额定电压１ｋＶ和３ｋＶ挤包绝缘非径向电场单芯和多芯电力电缆》中附录Ｂ的规定并予以改进的一套船用电缆的命名方式。
型号为ＣＪ８６／ＳＣ的船用电缆是目前民用船舶设计时采用的比较普遍的型号，由内而外的基本结构为导体、绝缘、铠装和外护套。电缆的主要材料为交联聚乙烯绝缘、铜丝编织铠装、热塑性低烟无卤材料外护套。电缆需要满足成束阻燃、低烟、无卤、低毒的要求。
由于标准对电缆的内衬层规定了多种结构和材料，所以电缆产品的外径和重量也不完全相同，最终影响船舶整体的空船重量和电缆所占据的空间。本文详细阐述并解释ＩＥＣ标准对内衬层的相关要求，从电缆的性能角度分析内衬层结构设置的必要性，并以实例计算不同内衬层结构对应的电缆尺寸和重量，基于船舶设计中的实际情况分析给出电缆选型
收稿日期：２０２０ ０３ ２０
作者简介：卢军军（１９８８—），男，工程师，从事船舶及海洋钻井平台用电线电缆研究。需要考虑的因素和建议。
１ ＩＥＣ标准对ＣＪ８６／ＳＣ船用电缆的要求
１．１ 结构要求
ＩＥＣ６００９２ ３５３第５．１．３章节中ａ）类电缆“铠装型单外护套电缆”的结构要求具体表述如下：
①铜导体；
②绝缘；
③成缆（仅对于多芯电缆）；
④静电屏蔽层下的内衬层（可选，如缆芯外有编织层屏蔽或金属带屏蔽时则是必须的）；
⑤静电屏蔽层（可选）；
⑥内衬层（可选，如果铠装层是镀锌钢丝编织结构，则内衬层必须是挤出型的）；
⑦编织铠装；
⑧一层或两层的外护套。
按照上述要求，ＣＪ８６／ＳＣ的船用电缆的内衬层结构标准要求是可选项，所以电缆是否设置内衬层、内衬层的结构和材料就有多个不同的选择方案。１．２ 内衬层要求
成都旅游打卡必去景点１．２．１ 结构要求
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按照ＩＥＣ６００９２ ３５０标准要求，如有内衬层，可以是挤包或者是绕包，具体的要求详见相关的产品标准，内衬层需要满足能够被剥离而不影响其内部的电缆结构的要求。
绕包结构的内衬层可以选择一层或多层包带绕包。在计算绕包内衬层假定外径过程中，如果成缆的假定外径不超过４０ｍｍ，内衬层的假定厚度则为０．４ｍｍ；如果成缆的假定外径超过４０ｍｍ，内衬层的
第２期卢军军，等：内衬层对ＣＪ８６／ＳＣ型船用电缆结构和重量的影响３９
假定厚度则为０．６ｍｍ。挤包内衬层的尺寸参照ＩＥＣ６００９２ ３５３标准。在计算假定外径的过程中，挤包内衬层厚度的“近似值”见表１。
表１ 挤包内衬层的假定外径和厚度
电缆成缆后假定外径挤包内衬层厚度下限值／ｍｍ上限值（含）／ｍｍ近似值／ｍｍ
—２５１．０
２５３５１．２
３５４５１．４
４５６０１．６
６０８０１．８
８０—２．０
注：近似值是指既不保证也不检查的值，主要用于计算假定外径的值。
１．２．２ 材料要求
ＩＥＣ标准要求：内衬层应该由非吸湿性的材料制成，选择的材料应该与它所接触的电缆结构相适应，并能够适应电缆的工作温度。
１．２．３ 绕包内衬层与成缆绕包带的区分
成缆包带的主要作用是保证电缆的圆整度，其选型过程中更多考虑生产工艺的可执行性；而绕包型内衬层的主要作用是隔离成缆线芯和铠装，并起到保护成缆线芯的作用。在选型的过程中会充分考虑其是否满足ＩＥＣ６００９２ ３５０相关要求，并对包带的强度、包带材料与电缆其他结构的兼容性能有具体的要求［１］。
鉴于成缆绕包带和内衬层材料在选择过程中有着较大的通用性和重叠性，建议船舶设计人员在电缆选型过程中对此结构提出明确要求。
１．３ 关于假定外径的定义和解释
忽略导体的形状和紧压程度，基于导体截面、绝缘厚度和芯数的公式计算出假定外径，将护套、铠装等结构的尺寸与假定外径联系起来。由于假定外径的计算方法是精确规定的，不存在尺寸不清的问题，与实际生产所造成的细微差别无关，电缆的尺寸设计也就实现了标准化。此计算方法仅适用于计算或确定电缆护套、铠装等结构的尺寸，不作为实际的标准直径的计算方法。
１．４ 按照ＩＥＣ标准要求所对应的不同结构
满足ＣＪ８６／ＳＣ型船用电缆的内衬选择：
①成缆后不设置内衬层，结构为“导体＋绝缘＋成缆＋铠装＋护套”；
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②成缆后设置绕包内衬层，结构为“导体＋绝缘＋成缆＋绕包内衬＋铠装＋护套”；
③成缆后设置挤包的内衬层，结构为“导体＋绝缘＋成缆＋挤包内衬＋铠装＋护套”。
２ ＣＪ８６／ＳＣ型电缆设置内衬层的必要性
２．１ 机械性能保护
ＣＪ８６／ＳＣ型电缆在实际生产、运输和安装敷设过程中，存在电缆的铠装材料损伤电缆绝缘的可能性。而内衬层的设置具备隔离铠装与绝缘的功能，从而起到了保护电缆绝缘层的作用。
２．２ 电气性能保护
在实际运行过程中，ＣＪ８６／ＳＣ型电缆内衬层通常也具备一定的绝缘性能，它的存在可以提供一部分的电缆绝缘电气保护能力，实现“双绝缘”保护，有效提高了电缆的电气安全可靠性。
２．３ 燃烧性能
在选择内衬层材料时，在满足标准要求的条件下，选择具有阻燃性能的相关材料，可以提高电缆非金属材料部分的阻燃材料的含量，从而实现提高电缆整体阻燃性能的目的。
２．４ 不同内衬结构成品电缆的对比
在满足标准要求的基础上，将ＣＪ８６／ＳＣ型船用电缆的机械性能、电气保护性能和燃烧性能进行比对，按性能好坏排序为：挤包内衬层电缆、绕包内衬层电缆、无内衬层电缆。船舶是一个系统工程，电缆只是船舶电气系统的一部分，在考虑性能的条件下，同样要考虑空间、敷设安装和经济性能等。
３ 实例分析
参照本文所描述的相关结构，选择电压等级为０．６／１ｋＶ、型号为ＣＪ８６／ＳＣ、规格为３×１６ｍｍ２的船用电缆，分别计算不同内衬层材料、结构最终电缆的外径和重量。计算过程中忽略电缆的填充部分及各厂家由于制造工艺造成的尺寸和材料误差，将挤包型内衬的厚度规定为表１规定的假定值，仅以标准要求的理论尺寸进行计算。
３．１ 电缆结构尺寸计算
ＣＪ８６／ＳＣ３×１６ｍｍ２电缆结构对比见表２。表２中，绕包内衬层厚度的计算值取常用低烟无卤绕包带的实测厚度０．１ｍｍ，挤包型内衬层的计算值取表１中要求的内衬层厚度的近似值１．０ｍｍ。结果可见：挤包内衬层结构的电缆最终外径要远大于不设置内衬的电缆的成品外径，而绕包内衬层结构的电缆外径与不设置内衬层的电缆外径相差很小。３．２ 成品电缆重量计算
经计算，挤包内衬层结构的电缆重量远大于不设置内衬的电缆的成品重量，而绕包内衬层结构的电缆重量与不设置内衬层的电缆重量相差很小。
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江苏船舶第３８卷表２ ＣＪ８６／ＳＣ３×１６ｍｍ２电缆结构对比
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结构导体＋绝缘
＋成缆＋铠装
＋护套
导体＋绝缘
＋成缆＋绕包
内衬＋铠装
＋护套
导体＋绝缘
＋成缆＋挤包
内衬＋铠装
＋护套
导体标称外
径／ｍｍ
５５５
318川藏线旅游攻略绝缘标称厚
度／ｍｍ
０．７０．７０．７
标称外
径／ｍｍ
６．４６．４６．４
成缆外径
成缆
系数
２．１５４２．１５４２．１５４
标称外
径／ｍｍ
１３．８１３．８１３．８
成缆包带厚度／
ｍｍ
０．０５０．０５０．０５
标称外
径／ｍｍ
１３．９１３．９１３．９
内衬包带厚度／
ｍｍ
００．１０
标称外
径／ｍｍ
１３．９１４．２１３．９
挤包内衬层标称厚
度／ｍｍ
００１
标称外
径／ｍｍ
１３．９１４．２１５．９
编织铠装单丝直
径／ｍｍ
０．３０．３０．３
标称外
径／ｍｍ
１５．１１５．４１７．１
外护套标称厚
度／ｍｍ
１．４１．４１．４
标称外
径／ｍｍ
１７．９１８．２１９．９
比对／％１００．００１０１．６８１１１．１７
３．３ 分析及总结
经过上述的计算和比对，结合电缆设置内衬层结构的必要性，对于电压等级０．６／１ｋＶ、型号ＣＪ８６／ＳＣ、规格３×１６ｍｍ２的船用电缆，如果电缆设置的绕包结构的内衬层，外径和重量比不设置内衬层的电缆增加非常的微小，而且在电缆的各项性能方面也有所加强和保障。而设置挤包内衬结构的电缆，虽然性能达到了最优，但是外径和重量增加了许多，直接占用了船舶的设备空间和空船重量，减小了船舶的载货量和载货空间，间接降低了船舶的经济性。
４ 结论
型号为ＣＪ８６／ＳＣ的船用电缆是否设置内衬层、内衬层的结构和材料的选择对于成品电缆的外径、重量有着非常大的影响，仅以电缆型号来判定电缆是否符合设计要求是不合理的。电缆的选择可以遵循以下原则：
（１）如果电缆路过存在机械损伤风险的区域，应选择有挤包内衬层结构的电缆。
（２）如果电缆敷设在一般区域，权衡电缆性能和经济性，应选择有绕包内衬层结构的电缆。
（３）如果船型结构紧凑、电缆敷设空间有限、空船重量要求极其严格，无内衬结构的电缆是最合理的选择。
最终选择何种结构的电缆，要依据电缆的敷设路径、空间、现场施工作业的规范性等因素，结合船舶的经济性、适航性等方面综合考虑，以确定最优的方案。
参考文献：
［１］ 高作阁．绕包型内护层船用电缆的特性研究［Ｊ］．江苏船舶，２００７，２４（３）：
檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰檰
３３ ３４．
（上接第３０页）
龙”号改造项目首次采用了齿轮齿条伸缩式吊舱推进器，实船运行情况良好，在甲板上即可对推进器进
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本文详细介绍了吊舱推进器的３种升降系统的原理及应用范围，分析了３种升降系统的特点，对吊舱推进器升降系统的设计、操作流程等具有一定的指导意义。
参考文献：
［１］ 中国船舶工业集团公司，中国船舶重工集团公司，中国造船工程学会．船舶设计实用手册［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２０１３．［２］ 中国船级社．钢质海船入级规范及修改通报（２０１２）［Ｓ］．北京：人民交通出版社，２０１２．
［３］ 郑元璋，冯宁，李海量．全电力推进船舶推进控制技术研究［Ｊ］．中国航海，２００７（４）：９３ ９５．
