10.3.1 基本要求

當(dāng)電能從變電所沿接觸網(wǎng)傳送到牽引車輛上時(shí)，接觸網(wǎng)沿線會(huì)產(chǎn)生電壓降。

與此相反，假若具有能夠?qū)⒅苿?dòng)能量回送給車輛而進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，位于牽引車輛處的電壓將會(huì)升高，以便將制動(dòng)能量回送到接觸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中。

牽引車輛受流器處的電位將取決于接觸網(wǎng)設(shè)施的電氣特性、在供電區(qū)內(nèi)的全部電力牽引車輛當(dāng)時(shí)的電能消耗狀況和它們離供電點(diǎn)相應(yīng)的距離。在正常運(yùn)行狀況下，電壓永遠(yuǎn)不應(yīng)超出或下降至表1.1給出的額定電壓允許偏差范圍。在高速運(yùn)行及繁忙運(yùn)輸?shù)蔫F路線上，它的推薦值要更加嚴(yán)格些 [10.26]，此時(shí)要求電力牽引接觸網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)當(dāng)永遠(yuǎn)不低于正常運(yùn)行時(shí)網(wǎng)絡(luò)中任何一點(diǎn)的額定電壓。

在1996年12月的國(guó)際鐵路聯(lián)盟 (UIC) 的796—0頁設(shè)計(jì)中規(guī)定了受流器處的平均適用電壓，它們是： 3kV鐵路時(shí)為2.8kV，15kV鐵路時(shí)為14.2kV，25kV鐵路時(shí)為22.5kV。這些規(guī)定的電壓是指最低值。對(duì)高速鐵路來說有更嚴(yán)格的要求，它標(biāo)明平均適用電壓必須幾乎等于額定電壓，以便充分利用車輛能量，達(dá)到高效的目的。

10.3.2 基本原理

圖10.6示出接觸網(wǎng)設(shè)施組成部分簡(jiǎn)化了的有效電路圖及它的相應(yīng)電位差異矢量圖。

圖10.6 在牽引供電接觸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的電壓關(guān)系

a) 等效電路;b) 電壓降和列車牽引電流矢量圖;c) 電壓降和列車制動(dòng)矢量圖

在此圖中，由于牽引電流Itrc流經(jīng)電阻及電感造成的縱向電壓降推算出為

其單位長(zhǎng)度橫向電壓降是：

其綜合電壓降為

在所有的實(shí)際應(yīng)用中，由牽引電流Itrc引起的橫向電壓降是微不足道的，所以可以用縱向電壓降來代替綜合電壓降△U。

在交流牽引供電網(wǎng)中，變電所與距離它lkm的牽引車輛間的電壓降 (車輛獲取電流Itrc) 可相當(dāng)精確地用等式來表示

其中ΔU≈ΔU1＝Itrcl (R′cos+X′SIN)

在直流牽引供電網(wǎng)絡(luò)中，其相應(yīng)等式為

對(duì)圖10.6b) 和10.6c) 中的圖形進(jìn)行比較可看出： 如列車?yán)秒姎饽芰吭偕M(jìn)行制動(dòng)，在受流器處的電壓Utrc必須升高，以便將能量反饋到接觸網(wǎng)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)中去。此制動(dòng)能量可供給同一供電區(qū)段中的其他牽引車輛，或者 (和) 反饋到向鐵路牽引網(wǎng)供電的電力供電網(wǎng)中去。返回能量到網(wǎng)絡(luò)去的牽引車輛受流器處的電壓，由相應(yīng)的能量恢復(fù)狀況而定。

以上等式僅在電阻方面有差異。正如條款10.2中已經(jīng)解釋的那樣，接觸網(wǎng)和回流線的單位長(zhǎng)度電阻之和R′在直流牽引系統(tǒng)中是成比例的，而在單相交流牽引系統(tǒng)中，單位長(zhǎng)度線路阻抗模數(shù)Z′決定了電壓降的狀況。

電壓降及接觸網(wǎng)設(shè)施中電流的流動(dòng)都和能量的消耗聯(lián)系在一起，也就是能量損失。能量損失是由接觸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的有效電阻造成的，每個(gè)有效電阻R在流過電流I時(shí)都將消耗能量。

這種能量消耗的形式是熱能。因此，沿著直流牽引接觸網(wǎng)單位長(zhǎng)度電阻或交流牽引接觸網(wǎng)單位長(zhǎng)度有效電阻造成的能量損失為

10.3.3 電壓降的計(jì)算

10.3.3.1 引言

在以下章節(jié)中，將計(jì)算變電所與在同一供電臂中一趟或數(shù)趟列車當(dāng)前位置之間產(chǎn)生的電壓降。除了牽引電流、距離及單位長(zhǎng)度阻抗外，供電方式將決定預(yù)期的電壓降大校在單邊供電給一趟取流自牽引網(wǎng)的列車時(shí)，這種關(guān)系最簡(jiǎn)單。

10.3.3.2 單邊供電