某型機主電源系統故障淺析

■ 樊綱旗 王凱 /航空工業西安飛機工業（集團）有限責任公司

在某型機地面通電檢查過程中發現，當飛機在地面開車，交流發電機達到額定轉速后投入變壓整流器或者泵類負載時，飛機左側發電機退網。檢查電源參數控制器，顯示左側電源主通道切斷，發電機轉速降為零，據此初步判斷是由于飛機左側發電通道故障引起的電機帶載后退網。

1 故障分析

根據飛機主電源組成及工作原理，梳理出能導致電機帶載后退網的故障樹，如圖1所示。

故障樹中引起該故障的模式有三種：A負載故障，B發電機及其控制器故障，C交流主接觸器故障。引起A故障的模式有兩種：X1負載短路，X2負載過流；引起B故障的模式有三種：X3控制器故障，D發電機故障，X4電機-控制器連接配合故障。其中，發電機故障模式也有三種：X5電機內部短路故障，X6電機內部過流保護，X7電機差動保護。

2 故障檢查與定位

為定位故障，將故障側發電機與機上另一臺同型號發電機互換位置后再進行開車試驗，帶載后故障復現，據此可以排除故障模式A、C和X3，且能夠初步判斷是因電機故障引起發電機帶載后立即退網。

為進一步查明故障，將疑似故障的發電機和控制器退回試驗室進行通電檢查。首先按照某型交流發電機試驗說明書進行空載/滿載等性能測試，測試結果滿足試驗要求，產品能夠正常發電及帶載，由此可以排除故障模式X4、X5和X6，將故障原因鎖定在差動保護上。

經查閱飛機原理圖及相關資料，可得到飛機所裝三相交流電機差動保護電路圖，如圖2所示。

圖中電流互感器CT1位于交流發電機內部，感應交流發電機三相輸出電流，電流互感器CT2裝在飛機主饋線上，感應飛機負載電流，電流互感器CT1、CT2性能基本一致，并同相反接；正常情況下，由于6組電流互感器線圈相同且逆向反接，只有很小的電流流過P1繼電器（位于控制保護器內部)，遠遠小于保護整定值，因此不會觸發差動保護。

圖1 飛機主電源帶載退網故障樹

圖2 三相交流發電機差動保護電路圖

當發生故障時（如在圖中K處短路)，則短路點右側電流互感器原邊無電流流過，此時差動保護電路感受到遠遠大于整定值的二次電流，差動繼電器P1動作，從而斷開飛機上的主交流接觸器，應急斷開發電機。

為驗證以上分析正確與否，從設計部門協調到一臺工藝發電機用于比對試驗。通過示波器檢查發電機輸出相序，發現兩臺交流發電機三相輸出相序正常；而后分別檢查交流發電機電流互感器的輸出相序及其與電壓的相移關系，通過示波器采集發電機電壓-電流互感器電壓波形，經對比發現故障電機與工藝電機波形存在差異。

試驗采用雙蹤示波器，一路檢測電機輸出電壓波形，另一路檢測互感器輸出電壓波形，具體波形如圖3、圖4所示。

圖中A為三相交流發電機輸出A相電壓波形，“a”“b”“c”是交流發電機互感器輸出三相電流信號。經過多次比對試驗確認，故障電機電流互感器輸出每一相均比正常電機超前120°，由此可以確定電機內部電流互感器輸出端子相位連接錯誤。為進一步確認故障，在試驗室仔細檢查電流互感器接線方式，發現工藝電機電流互感器的連接方式和故障電機的連接方式相異，具體見表1。

由表1可見，故障電機電流互感器三相逆序，導致在電機帶載時差動保護電路同相電流的矢量和不為零，遠遠大于整定值，由此觸發了差動保護，控制保護器中的差動繼電器P1動作，從而斷開飛機上的主交流接觸器，應急斷開發電機，這也與機上電源參數采集器所報故障一致。

圖3 工藝電機測試波形示意圖

圖4 故障電機測試波形示意圖

3 結論

綜上，由于發電機電流互感器三相相位連接錯誤，導致在電機帶載時觸發差動保護，切斷了本側電機。而在該電機的裝機前測試過程中，由于實驗室并未設置圖1所示機上電網中CT2電流互感器部分，且控制保護器也未接入發電機與調壓器試驗中，故無法檢測到電流互感器相序正確與否。

針對此種情況，制定了兩方面措施進行管控：一是通知廠家，待故障發電機返廠后對故障發電機進行檢測，要求廠家加強對該項功能的出廠檢查和質量監控，從源頭杜絕故障；二是對實驗室進行改造，增加電機內互感器相序檢查功能，測試發電機輸出電壓與互感器輸出電流間相位關系，實現對此類故障的裝機前檢測和隔離，杜絕類似故障再次發生。

表1 電流互感器三相對應關系表

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