舰船电缆通用规范GJB 774A—2020 解析

李永江

（南京全信传输科技股份有限公司， 南京 210000）

0 引 言

电缆作为舰船的血管，对舰船安全有着重要影响。 我国舰船用电缆的国家军用标准通用规范主要有GJB 774《舰船用电缆和软线通用规范》［1］和GJB 1916《舰船用低烟电缆和软线通用规范》［2］。 其中GJB 774 前一个版本是1989 年版，主要针对非低烟无卤电缆；最新版本是2020 年发布实施的GJB 774A—2020《舰船用电线电缆通用规范》［3］，在1989 年版基础上增加了低烟无卤电缆；GJB 1916 目前仍是1994 年版，主要针对的是低烟电缆。 由于GJB 774—1989 和GJB 1916—1994 均已年代久远，各种性能指标规定已无法满足当前及未来一段时间舰船发展对电缆提出的技术要求，并且原来标准本身也存在一定的缺陷，为此主管部门立项制定了GJB 774A—2020，以指导和规范新时代舰船电缆的制造和应用。

本工作针对新旧版GJB 774 发生的技术变化以及GJB 774A—2020 和GJB 1916—1994 之间的不同进行相关阐述，并给出了标准并存阶段下的一些行业发展建议，供相关者参考。

1 我国舰船电缆标准概述

我国舰船用电线电缆标准在20 世纪修改采纳了美国军用标准（以下简称美军标）。 美军舰船电缆标准主要包括MIL-DTL-24643C：2011、 MILDTL-24640C：2011 和MIL-DTL-915G：2002 等3 个通用规范及其数量众多的详细规范［4-6］，通用规范主要规定电缆一般结构、材料和试验要求，单篇规范作为通用规范的补充，对电缆的结构和性能指标进行详细规定。 MIL-DTL-24643C：2011 和MIL-DTL-24640C：2011 均针对舰船用低烟无卤电缆，不同的是，MIL-DTL-24643C：2011 用于普通型低烟无卤电缆，MIL-DTL-24640C：2011 用于轻型低烟无卤电缆，MIL-DTL-915G：2002 主要针对非低烟无卤电缆。

作为通用规范，我国初次制定的GJB 774—1989 参照MIL-C-915F：1989，GJB 1916—1994 参照MIL-C-24643A：1994，这两个标准与原美军标相比，根据我国的实际情况将电缆的导体截面、绞合结构和单丝要求按我国国家标准进行了修改，其他方面保留采用了美军标的描述，包括详细性能需在单篇规范规定。

实际应用中，由于舰船电缆主推低烟无卤电缆，舰船总体设计单位、总装厂，以及电缆制造商大多数会参照GJB 1916—1994，而不采用GJB 774—1989。因为船上有不少特殊电缆采用的是非低烟无卤电缆，针对非低烟无卤电缆的一些特殊性能在GJB 1916—1994 中也无相关的规定和描述，对此要求满足GJB 1916—1994 要求显然是不合适的。 比如舰船用纵向水密电缆工程应用中均为氯磺化聚乙烯护套，其在GJB 774—1989 中有相关材料和水密性能要求，规定了穿过水下船只水密隔舱的成品电缆或软线承受低压水（水密性试验）和高压水（水压开端试验）沿电缆纵向流动的能力，以及反复承受高水压时保持电容和绝缘电阻不变的能力（压力循环试验）。 因此，GJB 774—1989 主要适用于舰船舷外及穿舱的水密和非低烟电缆。

由于美军标是通用规范和单篇规范配合应用，美军标单篇规范均采取美制规格，我国并未制定单篇规范，使得通用规范缺少了单篇规范支撑，缺少可执行性。 导致行业内生产产品时，对于诸如材料性能、电气性能等有的参照美军标单篇规范，有的参照国际电工委员会（IEC）的标准制定企业标准，造成产品差异较大的乱象。

为解决上述问题，我国先后对GJB 774—1989和GJB 1916—1994 进行了修订和详细规范制定工作，但GJB 1916A 及单篇规范至今未能发布，在对GJB 774—1989 的修订过程中，考虑行业供给端和用户端的实际需求，结合军民融合趋势，将低烟无卤电缆和非低烟无卤电缆统一纳入，并增加材料性能、最新技术需求描述， 删除了不适宜的内容，GJB 774A—2020 已发布并实施。 目前仍只有通用规范，指导意义和作用有限；未来需要尽快制定配套的详细规范，形成我国特色的舰船电缆规范体系。

2 GJB 774A—2020 的新变化

作为舰船用电缆的通用规范和具体产品的技术基础，考虑到实际的应用需求和未来发展趋势，GJB 774A—2020与GJB 774—1989 相比有很大的变化。

2.1 产品类别

GJB 774A—2020 不仅是为了满足当下需要，更要满足未来我国海军发展的具体要求，其不但涵盖了传统的各种舰船电力、照明、控制、通信、仪器、仪表等用电线电缆，还增加了直流电力电缆、变频电力电缆和额定电压3.6／6 kV 及以上交流电力电缆产品，并就此规定了设计、结构、屏蔽材料等通用要求，以及局部放电、高压电气性能、高压程序试验和直流电气型式试验等相关要求。

对于交流中压电缆，其参照IEC 60092-354—2014［7］船用电力电缆的相关描述进行结构设计和电气性能规定。 对于直流电力电缆的结构设计，明确其应参照相应额定电压的交流电力电缆执行，例如1 kV直流电力电缆参照0.6／1 kV 交流电力电缆进行结构设计；15 kV 直流电力电缆参照8.7／15 kV 交流电力电缆进行结构设计。 为与交流电力电缆区别，直流电缆应在型号和电压之间增加“-DC”的标识。

对于舰船变频驱动装置用电缆（行业内简称变频电缆），其参照了国际标准IEEE Std 1580—2010［8］船舶和海工装置用电缆的先进设计理念和国内外变频器厂家对电缆的性能要求，明确电缆结构设计应从系统角度考虑谐波、电磁干扰、反射波电压、共轭电流和相邻电缆中的感应电压等关键因素，同时在产品结构、材料、截面和电压降等方面也提出了要求，即：变频电缆的绝缘材料的介电常数应不大于3.0，以减小电缆的电容；电缆的接地导体应尽可能采取等截面分割形式均匀分布在每个绝缘间隙。当电缆平行敷设时，应考虑增加接地导体截面以使过电流保护装置的动作电流相对应，接地导体的总截面积应不小于一相导体的截面积。 为确保电缆与变频装置之间不相互干扰影响，变频电缆应有100%覆盖的有色金属屏蔽。 在涉及有关瞬变和高起动转矩载荷时，应考虑电缆的电压降。 此外，变频电缆应在型号和电压之间增加特殊标识“-VFD”进行区分。

2.2 材料与结构

该标准在材料方面增加了禁限用材料要求和说明事项，给定了选材原则和订货文件应明确的相关内容；在结构参数方面增加了对绝缘厚度、内外护套厚度、电缆屏蔽及屏蔽隔离层的规定，修订了对绝缘同心度、铠装丝径、绝缘线芯识别和护套颜色的规定，增加了假定直径计算方法的规范性附录。

2.2.1 禁限用材料

基于绿色造船、环境友好、利于健康的理念，GJB 774A—2020 在材料通则的章节中明确电线电缆结构中相互接触的各种材料在进行试验和正常使用期间不应对其他结构材料产生有害影响，禁止使用含有石棉、汞和汞化合物的材料及有放射性的材料。

2.2.2 绝缘厚度

首先，针对不同电压等级的各种常用绝缘材料，GJB 774A—2020 均按照截面积给定了具体的绝缘标称厚度。 涵盖电压等级150／250 V～18／30 kV，涵盖截面积在0.35 ～500 mm2之间，可以满足目前舰船的使用需求。

其次，对于绝缘同心度即任一截面上的最大厚度为最小厚度的倍数，其按照不同绝缘厚度进行了细化修订，绝缘同心度的具体要求见表1。

由表1 可知：GJB 774A—2020 增加了绝缘厚度大于2.4 mm 时的规定，按照薄、中、厚的理念进行规定，更符合行业实际，也更为科学。

2.2.3 护层厚度

按照行业习惯将护层分为了内护层和护套，护套按照产品结构又分为内护套和外护套。 对于内护层，其明确如铠装材料和内层金属层材料不同时，应挤包内护层将其隔开，并给出了挤包内护层的近似厚度，不做考核。 这主要是针对中压电缆，基于机械保护和电气隔离吸收了民用中压电缆的相关规定。

对于护套，则按照不同电缆结构和护套类型（指内护套和外护套），给定了厚度计算方法和公式，公式与IEC 60092-353—2016 和IEC 60092-376—2017［9-10］的方法保持了一致；护套计算过程中涉及的假定直径按照附录A 的方法进行计算。 需要说明的是，附录A 的假定外径计算方法忽略了形状和导体紧压程度，采取统一计算方法，以使电缆设计标准化。 假定计算方法仅用来确定电缆护套尺寸，与电缆实际尺寸无关。 假定直径计算方法源自IEC 60092-350—2014《船用和海上用电力、控制和仪表电缆的一般结构和试验方法》［11］，具有行业通用性和指导意义。

2.2.4 电缆屏蔽

对于电缆的屏蔽，规定了非金属屏蔽和金属屏蔽。 其中非金属屏蔽主要是额定电压3.6／6 kV 及以上电缆的导体和绝缘屏蔽，其中导体屏蔽可以采取挤包非金属半导电材料或先绕包半导电带后挤包非金属半导电材料。 绝缘屏蔽应挤包在绝缘外，材料为半导电材料，其外可再绕包半导电层。

金属屏蔽主要包括中压电缆的绝缘金属屏蔽和低压电缆的分屏蔽及总屏蔽，中压电缆绝缘金属屏蔽可以采取一根或多根金属带或金属编织或金属丝的同心绞合或金属丝与金属带的组合结构，其尺寸主要由故障时承载电流的大小决定。

低压电缆的分屏蔽及总屏蔽包括编织屏蔽、金属箔屏蔽或编织和金属箔的复合屏蔽结构，在两屏蔽之间可以有一层屏蔽隔离层，屏蔽隔离层可为挤包或绕包结构。 这扩大了屏蔽的类型，突破了以往标准只有编织屏蔽的局限。

2.2.5 编织铠装

GJB 774—1989 和GJB 1916—1994 不区分电缆直径规格，编织铠装统一采取0.3 mm 编织单丝，导致小规格电缆外径的质量偏大，大规格电缆铠装机械保护作用不足。 GJB 774A—2020 按照铠装前缆芯直径的不同采取了不同的标称直径编织丝，修订前后编织铠装丝标称直径对比见表2。

由表2 可知：GJB 774A—2020 修订了铠装编织丝的单丝标称直径“一刀切”的弊端，并增加了单丝直径偏差规定。 编织金属单丝的最小直径不应小于标称直径的80%。

2.2.6 产品识别

除变频电力电缆和直流电力电缆型号识别分别增加VFD 和DC 标记外，GJB 774A—2020 对于绝缘线芯、线组，以及护套识别均进行了详细的规定。明确绝缘线芯和线组的颜色色单和色板应符合IEC 60304—1982《低频电缆和电线用绝缘的标准颜色》［12］的规定，与GJB 774—1989 和GJB 1916—1994 形成了较大差异。 护套除另行规定外，1.8／3 kV及以下电力和控制电缆护套应为黑色，通信、仪表和电子设备用电缆护套应为灰色，3.6／6 kV 及以上交流电力电缆和变频电力电缆以及6 kV 及以上直流电力电缆护套应为红色。

2.3 性能参数

对于产品性能方面，除了新产品相应的性能增加描述外，GJB 774A—2020 还增加了导体最高工作温度规定、绝缘和护套材料的电气和物理机械性能具体规定，补充了电缆的电气性能、物理机械性能和燃烧性能的具体要求，修订了针对高压水密的水压试验（开端）、气密性能等特殊性能要求。

2.3.1 电气性能

在电气性能方面，对于通信、仪表和电子设备用电线电缆增加了任一双绞线组和星绞组中两根绝缘线芯的导体电阻不平衡不应大于2%的要求，以确保信号传输的稳定可靠；具有单独屏蔽的双绞线组、三绞线组和星绞组的电线电缆的单独屏蔽之间，以及单独屏蔽和整体屏蔽之间绝缘电阻常数在（20±5）℃时不应小于1 MΩ·km，任何金属屏蔽与铠装之间的绝缘电阻常数在（20±5）℃时不应小于0.25 MΩ·km。 实现屏蔽之间及屏蔽与铠装之间的电气隔离，有助于满足日益复杂化、综合化的电子信息系统需求，避免彼此之间的干扰，提高了装备系统的可靠性。 具有铠装和整体屏蔽的电缆护套应通过AC 3.0 kV 的火花试验无击穿，确保护套的电气完整性。

对于中压电缆增加了局部放电、交流高压电气性能和直流高压电气性能规定。 其中局部放电要求交流电缆在1.73 U0下、直流电缆在额定电压下的局部放电量不超过5 pC，要求远高于陆用电缆20 pC的规定。 交流电气性能包括并应按照顺序进行局部放电试验、弯曲试验及随后的局部放电试验、tan δ 与电压关系试验、tan δ 与温度关系试验、加热循环试验及随后的局部放电试验、冲击电压试验及随后的工频电压试验、4 h 电压试验。 直流电气性能包括并应按照顺序进行负荷循环试验性能、叠加冲击电压试验性能和直流电压试验性能。 除另有规定外，交流高压电气性能和直流高压电气性能试验均应依次在同一试样上进行。 由于舰船空间狭小，与民船中压电缆和陆用中压电缆相比，GJB 774A—2020 对中压电缆的最小弯曲半径做了更加严格的规定，具体见表3，其中表3 中D 为电缆外径。

因此，根据中压电缆的种类进行相应的交流高压电气性能和直流高压电气性能试验，确保电缆在舰船的有限空间中满足使用工况的要求。

2.3.2 燃烧特性

GJB 774A—2020 对传统的阻燃和耐火性能按照新的燃烧标准进行了更新，低烟无卤电缆附加要求见表4。

耐火电缆按照不同电缆外径以20 mm 作为界限分别执行830 ℃和750 ℃的耐火性能；增加了针对无卤电缆的酸性气体逸出、低氟含量、pH、电导率、烟密度和毒性指数性能要求，特别是低氟含量是以往舰船低烟无卤电缆所没有要求的，毒性指数也根据实际需要提高了指标要求。

2.3.3 特殊性能

针对水下舰艇对水密电缆的实际需求和可靠性要求，加严了水压试验（开端）性能要求，增加了气密性能要求。 水压试验（开端）要求电缆具有阻止高压水沿电缆轴向流动的能力，为提高产品的工程应用可靠性，新标准要求在规定的压力下1.5 m 长度的试样自由端不应渗水，暴露在水箱中的试样端部的任何组件相对于试样护套产生的位移应不大于6.4 mm。 与针对水面舰船水密电缆考核滴水量要求不同，水压试验（开端）直接明确不允许渗水，目前这对行业是挑战，但也是机遇，对于确保装备安全具有重要的现实意义。

气密试验主要是基于电缆敷设后整体装备密封性验证需求而新增的要求，要求在10 m 长的试样一端充氮气，压力为0.3 MPa；另一端深入水中150 mm，保持30 min，观察伸入水中的电缆端头无气泡逸出，说明气密试验合格。

2.4 试验检验

在试验检验方面，GJB 774A—2020 增加了针对新增产品和新增性能要求的试验项目和方法（与前文性能要求相对应），删除了已经不适用的应力、张力、热塑流动性、抗开裂、压力循环、密度和硬度等试验项目和方法，增加了鉴定检验的检验时机，修订了质量一致性的检验周期与检验项目分类。 规定在新产品试制完成时、转产或停产5 a 以上恢复生产时，以及产品设计、结构、材料或生产工艺发生变化影响产品性能时应进行检验。 质量一致性检验调整为A1、A2、B、C 和D 组等5 种类型，其中A1 组检验主要针对导体电阻、绝缘电阻、耐电压等基本电气性能，检验批应在100% 连续长度上检验；A2 组主要针对A1 组外的电气性能、结构尺寸和特殊关键性能（如水密性能、气密性能等），检验批的样本从已通过A1 组检验的检验批抽取；B 组主要针对绝缘、护套老化前性能、耐火性能等，检验批的样本应从已通过A1 和A2 组检验的检验批中抽取；C 组和D 组检验样本均应从已通过A1、A2 和B 组检验的检验批中抽取，C 组主要针对绝缘、护套老化性能，高压电气性能、电缆标识等，每6 个月进行一次检验，D组主要针对其他性能，每2 a 进行一次检验。

3 GJB 774A—2020 与GJB 1916—1994 比较

GJB 774—1989 和GJB 1916—1994 均参照美军标编制，两者基本保持了一致。 不同的是，两个标准针对的电缆所用材料不同，要求不同，GJB 1916—1994 提出了烟密度、酸气含量、卤素含量、毒性指数等针对舰船用低烟无卤电缆的要求和试验方法。GJB 774A—2020 在修订GJB 774—1989 的基础上将低烟无卤电缆纳入，因此，GJB 774A—2020 与GJB 1916—1994 的不同与GJB 774A—2020 相对GJB 774—1989 发生的变化基本相同。

需要说明的是，尽管GJB 774A—2020 纳入了低烟无卤电缆，但其考虑了军民融合需求，不再完全照搬美军标对于低烟无卤电缆的规定，而是结合民品船用电缆IEC 标准和我国国家标准的描述，进行了规定。 而GJB 1916—1994 仅给出了烟密度、酸气含量、卤素含量、毒性指数等测试方法，并未给出具体性能指标，行业一般参照MIL-DTL-24643 单篇该规范给定的指标进行控制，即表4 所列的“传统舰船低烟电缆”的具体指标。

由表4 可以看出：GJB 774A—2020 与GJB 1916—1994 两个标准对于低烟、无卤、低毒电缆的不同理念，GJB 774A—2020 对所有非金属材料分别进行酸气含量、氟含量、pH 和电导率等测试，确保所有材料满足无卤素指标，而由于火灾时电缆产品所有材料同时参与燃烧，因此，将其作为一个整体进行燃烧透光率测定，用于评判其低烟性能，更符合实际情况；毒性指数采取量大、关键的绝缘、护套和填充材料进行测试。 GJB 1916—1994 则对于烟密度、酸性气体、卤含量和毒性指数等4 项指标均只测试绝缘材料、护套材料和填充材料，更多考虑材料本身特性。

对于卤含量GJB 774A—2020 和GJB 1916—1994 的测试方法不同，GJB 774A—2020 采取GB／T 17650.2—2021 的方法测试pH 和电导率，而GJB 1916—1994 采取X 射线荧光光谱法进行卤素含量测定，由于精度偏差及不普及原因，目前，线缆领域的检测机构通常并不采用此方法，而是多依据标准EN 14582—2016 或IEC 60754-3—2018，采用离子色谱法测定卤素含量［14］。

此外，GJB 774A—2020 的部分导体结构与GJB 1916—1994 规定不同，两个标准均将导体分为非柔软型导体和柔软型导体，但GJB 1916—1994 对非柔软型小截面导体规定了两种结构，GJB 774A—2020非柔软型导体仅有一种结构，有利于产品结构尺寸控制、统型和选型。

4 发展建议

GJB 774A—2020 和GJB 1916—1994 目前均为有效标准，属于标准暂时并存阶段，且GJB 774A—2020 包含了舰船用低烟无卤电缆，并结合了军民融合趋势，代表了行业的发展趋势。 但这两个标准对低烟无卤指标的实际描述存在差异，舰船电缆行业已鉴定的产品多采用GJB 1916—1994。 为此建议舰船电缆设计生产厂家和使用厂家可以在符合GJB 1916—1994 的基础上按照GJB 774A—2020 的规定采取补充试验，以验证已有电缆是否满足GJB 774A—2020 的要求，在一定时间内将其作为招投标加分项，而非否决项；在完成行业主流厂家摸底后形成一定的过渡期限，应对不同项目的需要。 同时加快GJB 774A—2020 具体产品单篇规范的制定，形成以GJB 774A—2020 为基础可覆盖所有已有产品的舰船电缆标准体系，提高标准化程度和产品统型。后续出现新的产品时，及时进行单篇规范的制定。

5 结束语

本工作对GJB 774A—2020 的技术变化以及其与GJB 774—1989 和GJB 1916—1994 的差异进行了归纳、解析，并针对标准并存阶段给出了发展建议，希望能加快单篇规范制定，形成产品覆盖完整、指标相对合理、体系较为完善的我国舰船用电缆国军标体系，帮助舰船电缆设计、生产选型和应用者准确、及时采标。