某型机主电源系统故障浅析

2018-01-11樊纲旗王凯航空工业西安飞机工业集团有限责任公司

航空维修与工程 2017年11期

■ 樊纲旗王凯 /航空工业西安飞机工业（集团）有限责任公司

在某型机地面通电检查过程中发现，当飞机在地面开车，交流发电机达到额定转速后投入变压整流器或者泵类负载时，飞机左侧发电机退网。检查电源参数控制器，显示左侧电源主通道切断，发电机转速降为零，据此初步判断是由于飞机左侧发电通道故障引起的电机带载后退网。

1 故障分析

根据飞机主电源组成及工作原理，梳理出能导致电机带载后退网的故障树，如图1所示。

故障树中引起该故障的模式有三种：A负载故障，B发电机及其控制器故障，C交流主接触器故障。引起A故障的模式有两种：X1负载短路，X2负载过流；引起B故障的模式有三种：X3控制器故障，D发电机故障，X4电机-控制器连接配合故障。其中，发电机故障模式也有三种：X5电机内部短路故障，X6电机内部过流保护，X7电机差动保护。

2 故障检查与定位

为定位故障，将故障侧发电机与机上另一台同型号发电机互换位置后再进行开车试验，带载后故障复现，据此可以排除故障模式A、C和X3，且能够初步判断是因电机故障引起发电机带载后立即退网。

为进一步查明故障，将疑似故障的发电机和控制器退回试验室进行通电检查。首先按照某型交流发电机试验说明书进行空载/满载等性能测试，测试结果满足试验要求，产品能够正常发电及带载，由此可以排除故障模式X4、X5和X6，将故障原因锁定在差动保护上。

经查阅飞机原理图及相关资料，可得到飞机所装三相交流电机差动保护电路图，如图2所示。

图中电流互感器CT1位于交流发电机内部，感应交流发电机三相输出电流，电流互感器CT2装在飞机主馈线上，感应飞机负载电流，电流互感器CT1、CT2性能基本一致，并同相反接；正常情况下，由于6组电流互感器线圈相同且逆向反接，只有很小的电流流过P1继电器（位于控制保护器内部)，远远小于保护整定值，因此不会触发差动保护。

图1 飞机主电源带载退网故障树

图2 三相交流发电机差动保护电路图

当发生故障时（如在图中K处短路)，则短路点右侧电流互感器原边无电流流过，此时差动保护电路感受到远远大于整定值的二次电流，差动继电器P1动作，从而断开飞机上的主交流接触器，应急断开发电机。

为验证以上分析正确与否，从设计部门协调到一台工艺发电机用于比对试验。通过示波器检查发电机输出相序，发现两台交流发电机三相输出相序正常；而后分别检查交流发电机电流互感器的输出相序及其与电压的相移关系，通过示波器采集发电机电压-电流互感器电压波形，经对比发现故障电机与工艺电机波形存在差异。

试验采用双踪示波器，一路检测电机输出电压波形，另一路检测互感器输出电压波形，具体波形如图3、图4所示。

图中A为三相交流发电机输出A相电压波形，“a”“b”“c”是交流发电机互感器输出三相电流信号。经过多次比对试验确认，故障电机电流互感器输出每一相均比正常电机超前120°，由此可以确定电机内部电流互感器输出端子相位连接错误。为进一步确认故障，在试验室仔细检查电流互感器接线方式，发现工艺电机电流互感器的连接方式和故障电机的连接方式相异，具体见表1。

由表1可见，故障电机电流互感器三相逆序，导致在电机带载时差动保护电路同相电流的矢量和不为零，远远大于整定值，由此触发了差动保护，控制保护器中的差动继电器P1动作，从而断开飞机上的主交流接触器，应急断开发电机，这也与机上电源参数采集器所报故障一致。

图3 工艺电机测试波形示意图

图4 故障电机测试波形示意图

3 结论

综上，由于发电机电流互感器三相相位连接错误，导致在电机带载时触发差动保护，切断了本侧电机。而在该电机的装机前测试过程中，由于实验室并未设置图1所示机上电网中CT2电流互感器部分，且控制保护器也未接入发电机与调压器试验中，故无法检测到电流互感器相序正确与否。

针对此种情况，制定了两方面措施进行管控：一是通知厂家，待故障发电机返厂后对故障发电机进行检测，要求厂家加强对该项功能的出厂检查和质量监控，从源头杜绝故障；二是对实验室进行改造，增加电机内互感器相序检查功能，测试发电机输出电压与互感器输出电流间相位关系，实现对此类故障的装机前检测和隔离，杜绝类似故障再次发生。