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建议先阅读《老乔杂谈：交流电源选择逻辑与故障分析（基础篇）》后再阅读本文。 本篇为交流电源系统进阶篇，尝试针对系统故障进行分析，可能会让部分人感觉到阅读起来比较吃力，笔者会尽量做到深入浅出，方便大家细嚼慢咽。 最后还是要多说一句：本篇文章所描绘的所有逻辑变化的前提都是汇流条转换电门始终保持在AUTO位。 1 交流电源系统的控制和保护 1.1 交流电源控制组件简介 假设有【交流电源管理机构】这样一个虚拟的组织：  【交流电源管理机构】职能表 该机构的经理是BPCU，他手下有三名高级专员，分别是GCU1、GCU2和AGCU，他们的主要工作是分别对接如下三个不同的外电源：1号IDG、2号IDG和APU。其中，GCU1的组员有GCB1和BTB1，GCU2的组员有GCB2和BTB2，而AGCU手下只有一名组员APB。此外，BPCU还非常看重年轻人EPC，经常亲自指导这名员工负责地面外电源相关的工作。 关于该机构管理层的GCU、AGCU和BPCU各自“职能”的详细描述如下：  交流电源系统逻辑图 ① GCU（发电机控制组件 - Generator control unit）：监控IDG的电源品质、控制相应GCB和BTB的开合状态。 ② AGCU（APU发电机控制组件 - Apu generator control unit）：监控APU发电机的电源品质、控制APB的开合状态。 ③ BPCU（汇流条电源控制组件 - Bus power control unit）：监控外电源品质、控制EPC的开合状态。各个断路器最终通过BPCU共享彼此的开合状态，由BPCU统一主导开合逻辑，以确保交流电源系统始终符合接通准则。 p.s.在电源需求过高时，BPCU还具有自动卸载厨房和主汇流条等功能，这部分我们以后再聊。 这其中与飞行机组的关系最为密切的控制组件当属GCU。接下来，我们好好聊聊这个GCU。 1.2 GCU三大功能介绍 ① 控制同侧的GCB和BTB 解析：接通GCB的目的是将同侧IDG接入系统，而断开GCB的目的则是切断IDG的供电路径。 接通BTB的目的是使得同侧交流转换汇流条不使用同侧IDG而转由其它交流电源供电，而断开BTB的目的则是隔离本侧的交流汇流条。  GCB与BTB的关系示意图 在双电源供电构型下，在GCU的直接控制之下，同一时间，GCB和BTB不能同时处于闭合状态。在模拟机中可以设置故障【BTB电门卡滞】，假如BTB卡滞在闭合位，那么无论如何同侧的GCB都不可能闭合，最终导致始终无法将同侧的IDG连接到交流转换汇流条。 ② 提供并控制IDG的励磁 解析：IDG的运转是发动机的附件齿轮箱通过机械连接带动的，也就是说，除非手动脱开（或热脱开）IDG切断其与附件齿轮箱的机械连接，只要发动机不停止运转，IDG就不会停止运转。然而，IDG运转是其能够发电的条件之一，另外一个条件则是：GCU通过闭合内部的GCR向IDG提供励磁电流。  GCR控制励磁电流示意图 简单来说，【运转】和【励磁】是IDG能够发电的两个必要条件。 ③ 在电源品质超限时保护IDG和电源系统 解析：GCU从电流、电压和频率等方面监控IDG的电源品质，只有在电源品质符合标准的前提下，GCU才会允许人工接通GCB。而GCU允许自动接通BTB有以下两个前提：一是汇流条转换电门在AUTO位置（汇流条转换功能在线），二是此时探测到本侧IDG失效而另一侧IDG正在供电。 倘若GCU检测到电流、电压或频率等参数出现了异常，只要该异常超过了一定阈值，GCU将会启动保护，典型的【双保险】措施如下： 1、【保护IDG】断开GCR，切断励磁电流，防止IDG继续发电——此时的IDG并未从附件齿轮箱脱开，依然被机械结构带动运转，这使得滑油压力依然能够维持在正常范围，因此不会点亮DRIVE灯！ 2、【保护电源系统】断开GCB——防止问题电源接入交流转换汇流条，保护下级用电系统。 2 交流电源系统故障分析 当一侧IDG供电中断时，故障可能发生在电源端，也有可能发生在用户端，用户端包括了传输路径和汇流条两部分，见下图：  通过查看交流电源参数或者DRIVE灯的状态，我们可以精准地确定故障是否发生在IDG处。假如确定IDG并未发生故障，那么就可以判断故障应该是发生在IDG之后的某个环节。 要确定是传输路径（断路器/控制组件）故障上还是汇流条故障，方法稍微复杂一些。 2.1 通过IDG电源参数判断电气故障 当电源系统发生故障时，有经验的机组在执行相应检查单之前会通过交流/直流电表面板查看相应参数，这些参数往往能够辅助飞行机组更加精准地判断IDG是否发生了电气故障。  P5-13 交流/直流电表面板 IDG正常工作参数应不会偏离如下标准太多： ▲ 电压：115V ▲ 频率：400Hz ▲ 电流：60~65A（当IDG接入相应侧的交流转换汇流条后，根据用电设备的情况可能有所差异） 注意：有部分飞行员对GEN1和GEN2位所显示的参数有误解：GEN是generator的缩写，GEN1/2位所显示的参数为1/2号IDG输出的参数，而非相应交流转换汇流条的参数！ 下面有两个关于IDG参数的例子：  在正常飞行状态下，由于GCB1处于闭合状态，1号IDG与1号交流转换汇流条相连，因此，此时从1号IDG处测得的参数等同于1号交流转换汇流条的参数。  GCB1断开后，1号交流转换汇流条从右侧得电。根据电路学的基本常识可知：即使1号IDG仍在持续发电，能检测到电压和频率，但是由于负载断开，因此输出电流为0。  当1号IDG发生了电气故障，表现为电压、电流或者频率超限，则GCU1将立即启动保护，一方面切断励磁电流使得IDG不再生产“问题电能”，另一方面断开GCB1保护用电系统，因此1号IDG处的电压和电流都为0，而频率则无显示（“仅当发电机发电时才指示频率”——FCOM）。  此时由2号IDG为两侧交流转换汇流条供电，那么，将交流电表旋钮转至GEN2位后可以观察到：2号IDG处检测到的电流大约是一侧正常值的两倍。 p.s.交流电表旋钮选择APU GEN位也同理，此处不再赘述。 总结如下： 通过交流电源面板查看IDG参数是判断IDG本体是否发生电气故障最直接、最有效的方法 了解IDG参数正常与故障时的显示非常重要，简单来说，当IDG发生电气故障时，GCU立即切断励磁电流，此时表现为：电压和电流显示“0”，频率无显示。 2.2 通过DRIVE灯状态判断机械故障 根据FCOM的描述，DRIVE灯点亮表示检测到IDG滑油压力低，在低滑油压力下运转的IDG可能导致进一步的机械损坏。 因此，DRIVE灯设计出来的根本目的是：提示IDG发生了【如果不脱开可能将会导致更严重机械损坏】的故障！因此DRIVE灯点亮，机组按照驱动装置检查单的要求执行脱开IDG的操作。 下面是模拟机中可以设置的三个典型故障： 例 1 发电机驱动滑油压力低 滑油压力低将点亮DRIVE灯，目的是警告IDG在滑油压力不足的状态下继续运转可能导致进一步的机械损坏。 注意，尽管DRIVE灯已点亮，但在执行脱开IDG的操作之前，IDG的各项参数（电压、频率和电流）可能暂时都是正常的，所以，短时间内依然可能为同侧的交流汇流条供电。 下图所示为1号IDG滑油压力低时的故障现象：  处置思路： 目标：防止机械损坏、恢复双电源供电 执行检查单：驱动装置 首先是脱开IDG，然后尝试启动第二套交流电源APU，将启动好的APU作为第二电源为1号交流转换汇流条供电。当APU成功启动并接入系统时，飞机依然满足适航要求。 若作为第二电源的APU随后也发生了故障，则2号IDG自动为所有交流转换汇流条供电，此时已不满足适航要求，需考虑就近机场备降。 针对现行检查单的一点改进建议： 在电源断开（SOURCE OFF）和转换汇流条断开（TRANSFER BUS OFF）检查单中，在启动好APU后，都要求根据SOURCE OFF灯是否熄灭来判断APU发电机是否成功接入，见下图： 检查单：电源断开 & 转换汇流条断开 然而，在驱动装置检查单中，只有接入APU发电机的环节，却没有判断接入成功与否的环节，见下图： 检查单：驱动装置 因此，笔者的建议是：统一该步骤的描述，即在驱动装置检查单中补全验证环节。 例 2 发电机驱动输出电压过高 通过前文我们了解到，输出电压过高并不会点亮DRIVE灯，但是会触发GCU断开励磁电路和GCB，因此从IDG处测得的各项电源参数都为0或无显示。 下图所示为1号IDG输出电压过高时的故障现象，或者可以说只要是GCU启动保护后的现象都是这样： 处置思路： 目标：恢复双电源供电 执行检查单：电源断开 针对本故障，有经验的机组在执行检查单之前，通过查看交流电源面板可以确定此时的IDG由于电气故障已停止发电（GCU保护），所以，可以推断步骤2和步骤3的操作大概率不能使SOURCE OFF灯熄灭。 例 3 发电机驱动轴断裂 由于驱动轴断裂，IDG停转，必然导致滑油压力低，DRIVE灯点亮。此时的情况与飞机在地面发动机未启动时类似。 所以，本故障可以说是前两个例子的合集，即DRIVE灯点亮的同时IDG电源参数为0或无： 处置思路与例1相同，此处省略。 总结如下： 1、IDG失效并不一定点亮DRIVE灯 IDG一般都是在触发GCU保护机制后失效的，导致GCU启动保护机制的故障可能有多种，多为电气故障而非机械故障。 2、DRIVE灯点亮并不一定表示IDG已失效 DRIVE灯点亮后，IDG也可能短时间内能够正常供电，但是它终将在机组执行脱开操作之后失效。 2.3 通过电源接通准则判断用户故障 故障发生在传输路径（控制组件或断路器）或交流转换汇流条上的情况相对复杂一些，也更加具有迷惑性，由于驾驶舱内没有单独设置的指示，所以机组通常是：以交流电源接通准则为依据，综合各种指示灯进行推断。 我们通过另外3个例子来说明： 例 4 BTB电门卡滞在闭合位 该故障发生在地面阶段，当双发启动后，机组将两侧IDG接入用电系统，此时的现象见下图： GEN OFF BUS点亮，说明GCB1处于断开状态。注意，此时警告牌并不会点亮。此时若继续关闭APU，将出现下面的现象： 至此，机组才发现左侧IDG并未成功接入系统。 前文我们也介绍过，在双电源供电构型之下，假如BTB卡滞在闭合位，那么无论如何同侧的GCB都不可能闭合，最终导致始终无法将同侧的IDG连接到交流转换汇流条。 根据MEL，在仅一侧IDG不可用时允许完成相关程序后放行，但有如下前提： 例 5 GCB电门卡滞在断开位 现实航班中发生过这样一个案例：航前推出并起动好双发后，机组发现右发电源TRANSFER BUS OFF灯、SOURCE OFF灯和GEN OFF BUS灯亮，于是控制飞机滑回。 其故障现象具体如下： 此事件发生在从APU单独供电转为双IDG供电的过程中，左侧IDG顺利接入，而右侧IDG接入后出现了2号交流转换汇流条失电的现象。 最终证实该故障为GCB2卡滞在断开位导致的——机组闭合2号发动机发电机电门后，BTB2断开，但是因为GCB2卡滞，无法正常闭合，导致2号交流转换汇流条失电。 例 6 发动机控制组件（GCU）故障 当GCU发生故障时，针对各断路器的控制逻辑将出现异常，比如下面这个例子： 已知IDG电源的各项参数都正常，且DRIVE灯未点亮，那么这次供电中断大概率不是由IDG故障导致。且已知TRANSFER BUS OFF灯未点亮，说明交流转换汇流条本身也是好的，所以可以推测此次故障大概率是由于控制组件或断路器故障导致的。 倘若推测正确，控制组件的故障有可能导致APU发电机无法接入系统，无法完成双电源供电构型，因此只能计划就近合适机场着陆了。 总结如下： 1、交流电源接通逻辑的直接控制者是断路器，而断路器是受命于控制组件的 断路器：GCB、BTB、APB、EPC 控制组件：GCU、AGCU、BPCU 2、IDG供电中断发生时，以交流电源接通准则为基础，通过DRIVE灯、交流电源参数以及各指示灯综合判断故障可能发生的位置，有助于飞行员更好地把握电气系统当前的可用状态。 3、在供电中断故障中，优先确认IDG是否正常很重要。在确定IDG正常且无法接入之后，那么故障大概率出自控制组件或断路器，可能导致APU无法接入。 （完） |
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