城轨车辆跨车高压连接器载流分析及选型计算

王超 宋德钊 赵小军

摘 要：本文以城轨地铁车辆为基础，对跨车高压连接器的载流进行系统分析，并以洛阳市轨道交通2号线一期工程车辆为例对各路跨车高压连接器进行载流计算，最终选出安全可靠的连接器。

关键词：城轨车辆;载流分析;跨车高压连接器;接触体

1 概述

跨车连接器用于车辆间的电气连接，是保障列车安全运营的关键零部件。城轨车辆跨车高压回路一般分为1 500 V＼750 V主电路、380 V主电路以及110 V主电路，因此需分别对对应的3种跨车连接器进行选型计算。

本文基于洛阳市轨道交通2号线一期工程车辆布线技术方案为例，对城轨车辆中的各车高压连接器选型计算进行详细阐述。

2 城轨车辆跨车连接器布置方案及选型依据

2.1 列车编组图及高压连接器布置

洛阳市轨道交通2号线一期工程车辆列车编组形式为：=Tc-Mp-M-M-Mp-Tc，如图1所示，其中=为全自动车钩，-为半永久牵引杆，Tc车为拖车，Mp、M车为动车;车辆运行环境﹣20°～﹢45°。

各车高压连接器布置从车钩往车辆外侧看，依次为列车110 V直流母线连接器、380 V母线连接器、1 500 V高压母线连接器。

2.2 连接器选型依据

连接器由外壳、绝缘体、接触体三大部分组成，根据应用情况，还会选择一些附件如：螺栓适配器、三角板、把手板等。

2.2.1 外殼选型

目前株机公司城轨车辆用高压连接器主流为矩形，矩形外壳常用的规格为24#、32#，常用外壳参数如表1所示：

2.2.2 绝缘体及接触体选型

绝缘体的型号根据接触体的型号确定。

接触体的选型为连接器选型的关键，其型号根据以下要素确定：

（1）合同规定的车辆运行环境温度;

（2）线路额定电流;

（3）具体厂家的接触体载流曲线。

连接器接触体选型原则：在合同规定的最高温度下，连接器接触体载流容量大于线路的额定电流。

连接器接触体选型建议为：

（1）线缆规格在25 mm²及以下时接触体及绝缘体选用200 A或100 A系列;当线缆规格在35 mm²～120 mm²时接触体及绝缘体均采用350 A系列;在使用350 A系列接触体及绝缘体时，如单根线缆承载的额定电流不超过140 A，可使用35 mm²电缆与之连接;单根线缆承载的额定电流在140 A～160 A，建议使用50 mm²电缆与之连接;单根线缆承载的额定电流在200 A～240 A，建议使用70 mm²电缆与之连接;单根线缆承载的额定电流在240 A～280 A，建议使用95 mm²电缆与之连接;单根线缆承载的额定电流在280 A～320 A，建议使用120 mm²电缆与之连接;在单根线缆承载的额定电流超过320 A时，建议接触体及绝缘体选用650 A系列;

（2）对于200 A及以上系列接触体选型建议留不低于20 A的余量。

3 各车高压连接器的载流分析

3.1 110 V回路母线连接器载流分析

整列车正常负载功率：18.5 kW ;

Tc车直流负载功率：4.3 kW;

Mp车直流负载功率：2.48 kW;

M车直流负载功率：2.48 kW;

洛阳2号线项目配置两台充电机给直流负载供电，正常工况下，本单元的110 V负载由本单元的充电机供电。当一个充电机故障，由另一个充电机给整列车的直流负载进行供电，此种工况流经车端连接器的电流最大，下述考虑一个充电机故障工况下车端连接器电流：

3.2 380 V母线连接器载流分析

洛阳2号线项目380 V配置两台辅助逆变器，采用扩展供电方式，正常工况本单元辅助逆变器直接给本单元的各车交流负载供电，当一台辅助逆变器故障时，由另一台辅助逆变器给整车所有交流负载供电，经过计算对比，故障工况下流经跨车连接器的电流更大，下述按一台辅逆故障工况分析车端连接器电流，表2为一台辅逆故障工况下各车负载功率：

3.3 1 500 V母线连接器载流分析

（1）Tc-Mp车高压连接器用于Tc车辅助逆变器正极输入车端打断;根据供应商提供的电缆电流计算说明文件，辅助逆变器输出功率P=220 kVA，功率因数0.9;Tc-Mp车连接器负载电流Iload=220×1 000/1 500/0.9=163 A， 实际运行中，辅助逆变器的输出功率小于其额定功率。

（2）Mp-M车高压连接器用于M车牵引逆变器输入和辅助母线车端打断;根据供应商提供的电缆电流计算说明文件，M车牵引逆变器负载电流由实际线路仿真计算得出，其值为Iload=400 A（载荷：AW2），两根承载，单根回路电流值200 A。跨车连接器牵引输入单根负载电流值200 A，辅助母线负载电流163 A。

（3）M-M车高压连接器用于辅助母线车端打断，其负载电流值为163 A。

4 连接器选型计算

EN50343标准提供了90度最大导线工作温度下标准壁厚电缆的载流量，部分示例如下：

根据对洛阳2项目的高压连接器载流分析及20 A的安全余量，110 V母线连接器、380 V连接器、1 500 V连接器的最大负载电流分别为129 A、228.5 A、200 A，根据表3跨接电缆截面积应介于35 mm²～120 mm²，根据本文2.2.2规定可选择350 A的接触体及绝缘体即可满足要求。图2为本项目连接器厂家提供的350 A系列绝接触体载流曲线。

按照45°工作环境，依据350 A绝缘体载流曲线，连接器导体载流容量大于线路额定电流原则，最终高压连接器的插头插座接触体选型如表4所示：

5 结束语

在进行跨车高压连接器选型计算时，应考虑到列车的各种运行工况，保证最恶劣的工况下连接器接触体载流容量大于线路的额定电流，本文以洛阳2项目为例对跨车高压连接器的载流工况及选型依据作了较为全面阐述，为后续其他项目连接器选型提供了一个很好的借鉴。

参考文献：

[1]王剑平.电缆截面核算在电缆选型中的应用介绍[J].技术与市场，2014，21（5）：83-84+86.

[2] EN50343-2014，铁路应用-机车车辆布线规则[S].