10.3.1 基本要求

當電能從變電所沿接觸網傳送到牽引車輛上時，接觸網沿線會產生電壓降。

與此相反，假若具有能夠將制動能量回送給車輛而進行制動時，位于牽引車輛處的電壓將會升高，以便將制動能量回送到接觸網網絡中。

牽引車輛受流器處的電位將取決于接觸網設施的電氣特性、在供電區內的全部電力牽引車輛當時的電能消耗狀況和它們離供電點相應的距離。在正常運行狀況下，電壓永遠不應超出或下降至表1.1給出的額定電壓允許偏差范圍。在高速運行及繁忙運輸的鐵路線上，它的推薦值要更加嚴格些 [10.26]，此時要求電力牽引接觸網的網絡電壓應當永遠不低于正常運行時網絡中任何一點的額定電壓。

在1996年12月的國際鐵路聯盟 (UIC) 的796—0頁設計中規定了受流器處的平均適用電壓，它們是： 3kV鐵路時為2.8kV，15kV鐵路時為14.2kV，25kV鐵路時為22.5kV。這些規定的電壓是指最低值。對高速鐵路來說有更嚴格的要求，它標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，達到高效的目的。

10.3.2 基本原理

圖10.6示出接觸網設施組成部分簡化了的有效電路圖及它的相應電位差異矢量圖。

圖10.6 在牽引供電接觸網網絡中的電壓關系

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

在此圖中，由于牽引電流I_trc流經電阻及電感造成的縱向電壓降推算出為

其單位長度橫向電壓降是：

其綜合電壓降為

在所有的實際應用中，由牽引電流I_trc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I_trc) 可相當精確地用等式來表示

其中ΔU≈ΔU₁＝I_trcl (R′cos+X′SIN)

在直流牽引供電網絡中，其相應等式為

對圖10.6b) 和10.6c) 中的圖形進行比較可看出： 如列車利用電氣能量再生進行制動，在受流器處的電壓U_trc必須升高，以便將能量反饋到接觸網設施網絡中去。此制動能量可供給同一供電區段中的其他牽引車輛，或者 (和) 反饋到向鐵路牽引網供電的電力供電網中去。返回能量到網絡去的牽引車輛受流器處的電壓，由相應的能量恢復狀況而定。

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

電壓降及接觸網設施中電流的流動都和能量的消耗聯系在一起，也就是能量損失。能量損失是由接觸網網絡的有效電阻造成的，每個有效電阻R在流過電流I時都將消耗能量。

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

10.3.3 電壓降的計算

10.3.3.1 引言

在以下章節中，將計算變電所與在同一供電臂中一趟或數趟列車當前位置之間產生的電壓降。除了牽引電流、距離及單位長度阻抗外，供電方式將決定預期的電壓降大校在單邊供電給一趟取流自牽引網的列車時，這種關系最簡單。

10.3.3.2 單邊供電