接触网网络中的电压调整

10.3.1 基本要求

当电能从变电所沿接触网传送到牵引车辆上时，接触网沿线会产生电压降。

与此相反，假若具有能够将制动能量回送给车辆而进行制动时，位于牵引车辆处的电压将会升高，以便将制动能量回送到接触网网络中。

牵引车辆受流器处的电位将取决于接触网设施的电气特性、在供电区内的全部电力牵引车辆当时的电能消耗状况和它们离供电点相应的距离。在正常运行状况下，电压永远不应超出或下降至表1.1给出的额定电压允许偏差范围。在高速运行及繁忙运输的铁路线上，它的推荐值要更加严格些 [10.26]，此时要求电力牵引接触网的网络电压应当永远不低于正常运行时网络中任何一点的额定电压。

在1996年12月的国际铁路联盟 (UIC) 的796—0页设计中规定了受流器处的平均适用电压，它们是： 3kV铁路时为2.8kV，15kV铁路时为14.2kV，25kV铁路时为22.5kV。这些规定的电压是指最低值。对高速铁路来说有更严格的要求，它标明平均适用电压必须几乎等于额定电压，以便充分利用车辆能量，达到高效的目的。

10.3.2 基本原理

图10.6示出接触网设施组成部分简化了的有效电路图及它的相应电位差异矢量图。

图10.6 在牵引供电接触网网络中的电压关系

a) 等效电路;b) 电压降和列车牵引电流矢量图;c) 电压降和列车制动矢量图

在此图中，由于牵引电流I_trc流经电阻及电感造成的纵向电压降推算出为

其单位长度横向电压降是：

其综合电压降为

在所有的实际应用中，由牵引电流I_trc引起的横向电压降是微不足道的，所以可以用纵向电压降来代替综合电压降△U。

在交流牵引供电网中，变电所与距离它lkm的牵引车辆间的电压降 (车辆获取电流I_trc) 可相当精确地用等式来表示

其中ΔU≈ΔU₁＝I_trcl (R′cos+X′SIN)

在直流牵引供电网络中，其相应等式为

对图10.6b) 和10.6c) 中的图形进行比较可看出： 如列车利用电气能量再生进行制动，在受流器处的电压U_trc必须升高，以便将能量反馈到接触网设施网络中去。此制动能量可供给同一供电区段中的其他牵引车辆，或者 (和) 反馈到向铁路牵引网供电的电力供电网中去。返回能量到网络去的牵引车辆受流器处的电压，由相应的能量恢复状况而定。

以上等式仅在电阻方面有差异。正如条款10.2中已经解释的那样，接触网和回流线的单位长度电阻之和R′在直流牵引系统中是成比例的，而在单相交流牵引系统中，单位长度线路阻抗模数Z′决定了电压降的状况。

电压降及接触网设施中电流的流动都和能量的消耗联系在一起，也就是能量损失。能量损失是由接触网网络的有效电阻造成的，每个有效电阻R在流过电流I时都将消耗能量。

这种能量消耗的形式是热能。因此，沿着直流牵引接触网单位长度电阻或交流牵引接触网单位长度有效电阻造成的能量损失为

10.3.3 电压降的计算

10.3.3.1 引言

在以下章节中，将计算变电所与在同一供电臂中一趟或数趟列车当前位置之间产生的电压降。除了牵引电流、距离及单位长度阻抗外，供电方式将决定预期的电压降大校在单边供电给一趟取流自牵引网的列车时，这种关系最简单。

10.3.3.2 单边供电