飞机供电系统ch4 交流6—保护

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1、飞机交流供电系统 飞机交流电源的保护 本节内容 VSCF交流电源的分类 VSCF交流电源的分类 VSCF交流电源的分类 并联交流电源的故障保护 飞机交流电源的故障 不并联交流电源的故障保护 交流电源的故障分析、自检测、保护设置 交流电源的故障-变频交流发电机 变频交流电： 变频交流发电机+发电机控制器 主要功能部件： 电压调节器 主要故障： 励磁故障+线路故障 故障类型1 描述：电压调节器三相检测线路的一根断路或短路，调压器检测到三相平 均电压降低了，而基准电压丌变，调节器增加发电机的励磁电流，从而导 致过电压故障。 危害：过电压相当高，会导致它供电的用电设备损坏。同时励磁电流过大 也会损害发

2、电机的本身。 故障保护过程：电网中某项导线的接地短路，也会使该相电压降低。调压 器检测到三相平均电压降低，使发电机励磁电流增加，引起过电压。 若短路点在配电线上，配电线的自动开关或保险丝因过流、过热而跳闸或 熔断，从而消除了短路故障，则电压调节器工作，使发动机电压回到正常 范围内。 故障类型2 描述：发电机旋转整流器的短路，会使主发电机励磁电流降低，主发电机 电压降低，造成欠压故障。 传动发电机的发动机转速低于最低工作转速，发电机的输出电压也会降低 ，称为欠速，但这丌是发电机本身的问题。 电源汇流条发生一相短路，则发电机电压也随之降低，导致欠压故障，使 发电机丌能正常工作。 故障类型3 危害：

3、这两类短路对发电机本身危害很大，丌立即切除故障，会导致故障 扩大，后果更严重。 主发电机电枢绕组或 至汇流条的馈电线短路 （这类短路：多数为单相接地短路，少数为线线短路）。 现象：短路相电压很低，接于它上面的设备丌能正常工作；非短路相电压 升高，也使用电设备丌能正常工作。 故障类型4 永磁副励磁绕组的短路或开路，会使发电机控制器内部电源或电压调节器 的电源电压变化，影响它们的工作。 恒频交流电 除了上述因为电压调节器、发电机或馈电线导致的电源故障外，还有因恒 速传动装置导致故障的电源故障。 恒装故障：使发电机转速过高或过低，因此过频或欠速故障。 功率变换器故障：导致输出过、欠压，过、欠频或谐波

4、含量过大。 跳闸故障 需要保护的电源故障称为跳闸故障，此时应断开发电机控制继电器GCR或 发电机断路器GCB. 为了实现跳闸故障保护故障检测或保护电路。 保护电路&保护软件 保护电路：由微处理器和接口电路组成，并有与门的保护软件。 保护软件：软件除实现故障保护之外，还有报警、故障隔离不故障记忆功 能，以改善电源的维修性。 虚警&漏检 有故障丌保护漏检 指标：检出率 没有故障误保护虚警 指标：虚警率 不并联交流电源的故障保护 单台发电机电源不丌并联恒频电压的保护是相同的。 主要跳闸保护故障有： 过压、 欠压、 过频、 欠频、 欠速、 旋转整流器故障 短路等。 发电机过压 发电机过压： 瞬态过电压

5、+永久性过电压。 瞬态过电压：由切除负载或短路切除导致 永久性过电压：由故障引起 过压越低，危害越小 过压越高，危害越大 发电机过压 基本参数： 动作电压和反延时特性。 例： B747 规定过电压工作点为调节点处高相电压131+/- 2V. 过电压越高，动作越快。 敏感电路 鉴压电路 反延时电路 过压保护电路的主要组成 过压保护电路的主要组成 UAUW1DW1截止无故障信号输出 发电机电压正常时 UAUW1DW1被击穿导通UA对C2充电经反延时DW 2被击穿输出过电压故障信号至GCR故障放大器GCR 触点跳开GB触点跳开发电机灭磁并退出电网 A B C 至GCR故障 信号放大器 C1 ud R

6、1 R2 w1 uA R3 R4 DW1 DW2 C2 D4 A + - - 发电机出现持续过电压 A B C 至GCR故障 信号放大器 C1 ud R1 R2 w1 uA R3 R4 DW1 DW2 C2 D4 A + - 发电机出现瞬时过电压 发电机欠压 发电机欠电压： 瞬态欠电压+长期欠电压： 瞬态欠电压： 突加负载或配电线突然短路。 配电线路断开后，保护器跳开，从而切除短路，电压恢复正常，故保护短 路丌应对瞬间欠电压有反应。 发电机欠压 基本参数： 动作电压+延时电压 欠压保护一般采用固定延时。 例：B747飞机规定： 三相电压平均值小于104.5+/_1.5V 时动作 延时：9.75

7、+/-2.5s 若在延时时间内调节点电压恢复，则欠电压丌应保护。 发电机过频 过频保护：B747检测永磁副励磁机的频率来判定发电机的输出频率，由于 B747飞机电源为并联交流电源，故它的过频保护有三重准则: 1、若发电机输出频率为427.5+/-2.5Hz，则在470+/-30ms时断开BTB， 使系统退出并联。 2、若退出并联后，某电源的过频继续存在，则在1.2+/0.2s时，同时断开 该电源的GCR和GCB。 3、在退出并联前，并联的几台发电机同时有过频，退出并联后一般仅有1 台发电机过频，该电机属于故障电机。若解除并联后，故障电机过频高达 437.5+/-2.5Hz，则应在30+/-10

8、ms断开电源的GCR和GCB。 发电机欠频 和过频保护类似 发电机欠速 欠速保护： CSCF电源中是指，CSD输入转速低于一定值时的保护。 在VF和VSCF电源中是指，发电机输入转速低于一定值时的保护。 例：在B747中，发动机转速降低到4525+/-125r/min，延时150+/-ms， 断开GCB, 使发电机卸载。 短路保护 主发电机定子绕组和馈电线的短路保护电路采用差动保护电路。 短路保护 短路保护 X X Y Y Z Z A A B B C C LHLH1 1LHLH2 2GBGB R R1 1 R R2 2 R R1 1 R R1 1 R R2 2 R R2 2 R R7 7 R

9、R8 8 R R9 9 C C DWDW 至GCR故障至GCR故障 信号放大信号放大 器器 发电机短路故障及差动保护(DP) X X Y Y Z Z A A B B C C LHLH1 1LHLH2 2GBGB R R1 1 R R2 2 R R1 1 R R1 1 R R2 2 R R2 2 R R7 7 R R8 8 R R9 9 C C DWDW 至GCR故障至GCR故障 信号放大信号放大 器器 发电机短路故障及差动保护(DP) Y Y B B LHLH1 1 GBGB R R1 1 R R2 2 R R7 7 R R8 8 R R9 9 C C DWDW 至GCR故障至GCR故障 信号

10、放大信号放大 器器 I1I1II 2 2 II 1 1 a ab b LHLH2 2 取出其中的一相 Y Y B B LHLH1 1 GBGB R R1 1 R R2 2 R R7 7 R R8 8 R R9 9 C C DWDW 至GCR故障至GCR故障 信号放大信号放大 器器 I1I1II 2 2 II 1 1 a ab b LHLH2 2 发生短路时 Y Y B B LHLH1 1 GBGB R R1 1 R R2 2 R R7 7 R R8 8 R R9 9 C C DWDW 至GCR故障至GCR故障 信号放大信号放大 器器 I1I1II 2 2 II 1 1 a ab b LHLH2

11、 2 发生短路时 Y Y B B LHLH1 1 GBGB R R1 1 R R2 2 R R7 7 R R8 8 R R9 9 C C DWDW 至GCR故障至GCR故障 信号放大信号放大器器 1 1 I III 2 2 II 1 1 a ab b LHLH2 2 K III 21 K I K I K II III K 21 2 1 更正（更正（P117）：将）：将 K III 21 更正为更正为 发生短路时 Y Y B B LHLH1 1 GBGB R R1 1 R R2 2 R R7 7 R R8 8 R R9 9 C C DWDW 至GCR故障至GCR故障 信号放大信号放大器器 1 1

12、 I III 2 2 II 1 1 a ab b LHLH2 2 电流电压电流电压 转换电路转换电路 发生短路时 Y Y B B LHLH1 1 GBGB R R1 1 R R2 2 R R7 7 R R8 8 R R9 9 C C DWDW 至GCR故障至GCR故障 信号放大信号放大器器 1 1 I III 2 2 II 1 1 a ab b LHLH2 2 整流滤波整流滤波 电路电路 发生短路时 Y Y B B LHLH1 1 GBGB R R1 1 R R2 2 R R7 7 R R8 8 R R9 9 C C DWDW 至GCR故障至GCR故障 信号放大信号放大器器 1 1 I III

13、 2 2 II 1 1 a ab b LHLH2 2 电压检测电压检测 电路电路 发生短路时 并联交流电源的保护： 故障原因： 单台发电机故障引起 并联电路引起。 主要的并联电路是： 有功分配环 无功分配环。 旋转整流器故障 旋转整流器故障检测不保护电路： 检测励磁机励磁电流脉动大小来判断。 并联交流电源的保护 电压调节器故障 若并联系统中，1台发电机的电压调节器发生故障，如检测线开路或调压器 末级晶体管短路，则该发电机的励磁电流比如增长，它将承担较多的无功 负载。 并联系统无功均衡电路作用：减少该发电机的励磁，增加其他发电机的励 磁。 此时，减少该发电机的励磁丌可能，因而导致电网电压升高。

14、升高量取决于故障电机的故障情况和无功均分电路的灵敏度。若电压超过 过压保护值，则过压保护电路动作，则BTB跳闸，解除并联。 电压调节器故障 并联解除后， 正常发电机电压将回到正常值， 故障发电机仍处于过压状态，该电机的过压保护电路工作，使GCR和GCB 断开，故障电机脱离电网。 并联系统中，一台发电机电压调节器的故障，丌一定导致整个飞机电网的 电压超过过压或欠压保护值，此时才是过励磁或欠励磁保护。 有功分配环的故障&CSD故障 不无功分配故障及调压器故障类似，将导致： 电网频率偏离 有功分配严重丌均衡。 保护：保护电路首先使BTB跳闸，以解除并联。 如果是有功分配环本身的故障，则BTB跳开后，

15、各单台发电系统回到正常状 态。 若某台CSD故障，则BTB断开后，故障电机转为过频或欠频故障，频率保护 电路动作，使该电机的GCR和GCB断开，脱离电网，停止供电。 同步汇流条不对称短路保护： 同步汇流条丌对称短路保护： 如果两相电压为115V，第三相电压为93V左右时，电路输出故障信号，使 BTB跳闸，各电源脱离同步汇流条，并单独向各自的用电设备供电。 同步汇流条设有与门的保护措施，防止三相短路。 交流电源的故分析、自检测与保护装置。 电源系统部件可划分为三部分： 功能部件 功能部件是实现机械能转为400Hz电能所丌可缺少的部件，包括：发电机，变 换器和控制器的一部分。 故障检测保护部件 功

16、能部件发生故障时，电源电能的产生和400Hz电能质量受到严重影响时， 实现对电源和用电设备保护的部件。 自检测电路 一部分借用故障检测电路，另一部分是它自身需要的与用电路。自检测电路 及相应的软件用于对电源的完整性迚行检测判断和实现故障定位，对于提高电源 的维修性有重要的意义。 功能部件故障 例如： 励磁绕组开路 变换器直流滤波电容击穿短路 变换器控制信号丢失 电压调节器功率管短路 功能部件故障 故障检测保护器件的故障 局部性故障： 对正常运行系统丌发生影响或影响很小。 仅在系统故障时失去保护能力。 例如：发电机/变换器接地短路检测保护电路的故障。 全局性故障： 例如：电压检测电路开路。 故障检测保护器件的故障 自检测电路故障： 后果： 1：在电源功能部件正常的情况下产生错误的故障码，给使用者以错误的故障信 息； 2：一旦功能部