一起DVOR设备电源故障的原因分析

【摘要】本文详细论述了一起dvor设备电源频繁故障的深层次原因分析和故障解决过程、方法，由表及里，分析了因台站变压器的安装不规范、配电柜配置不合理、台站地网接地效果不好和避雷器件问题等多种因素综合引起的设备电源系统频繁被损坏的原因，提出了改进的方法，以及取得的良好效果。

【关键词】DVOR设备电源频繁故障;原因分析;故障解决过程;改进的方法

引言

全向信标（DVOR）设备是目前民航主要的地面为飞机提供测向服务的方位导航设备之一，在全国配置较多，一般和DME测距设备合装在航路或机场终端区台站，为飞机提供方位和距离信息。湖北空管分局河口DVOR/DME台（航路台）安装的是Thales公司的DVOR 4000/DME FSD-45产品，自安装运行以来已有十余年时间。该台在运行前期先后八次出现设备电源模块损坏，我们在查找问题的过程中走过不少弯路。

本文介绍了此故障的原因分析、处理过程及处理后的运行效果，以期给台站建设和设备维护技术人员提供一些参考，和一些需要引以重视的问题。

一、故障现象

河口DVOR/DME导航台位于京广航路湖北管制区北走廊口，于2002年底安装调试完毕并校飞通过，在安装期间和设备校飞后试运行半年内一切正常。DVOR 4000设备由四块相同的开关电源模块并机供电，给主机提供54V直流。在随后运行的一年半时间内，有八块电源模块先后损坏。每次故障后，通过更换备件，设备都能正常工作一段时间。此故障的特点是，故障模块种类相同，故障电源模块号不定，故障时间间隔不定。在维修电源模块的过程中，我们发现大部分故障点都位于开关电源整流前级，大多数是零线和地、火线和地之间的过压保护器件损坏，并且击毁的元器件呈炭化状。

二、原因分析

根据被击毁的元器件表象、在电源模块中的位置和器件性能能分析，结合在设备电源被击毁时，有几次设备前级UPS保护性关机，初步确定是供电或接地问题。

1.供电系统

图一为该DVOR/DME台市电供电概图，NDB台和DVOR/DME台共用一台10KV变压器，两台之间相距400余米，10KV高压引接自镇上农用高压线路，其380V低压先进入NDB台低压配电柜，输出后再由三相四线架空明线送至DVOR台的油机市电转换柜，经UPS后给DVOR/DME设备供电。

图一 DVOR/DME和NDB台供电示意图

在查找问题的过程中，经长时间的监控测量DVOR/DME台设备交流输入火线和零线间电压正常且稳定，零线对地电压30V-40V且并不稳定，火线对地线间的电压极不稳定，偶尔超过220V（正常220V左右）。经逐步巡线检查至变压器输出端，发现变压器输出端零线端子没有接地（图一中变压器输出零线接地线）。此变压器安装和维护工作由当地供电局负责，经询问供电局工作人员，得到的解释是此变压器当初安装就是如此，而且当地农用变压器的安装都是这样。在我们要求下，地方供电部门对变压器输出零线端子就近接地。经过处理后，我们实地测量DVOR/DME台交流输入零线对地电压降至10V以下，且较稳定，而火线对地电压不稳且电压偶尔大大超过正常的220V。

对于常规三相四线制低压（10KV以下）供电系统，如果变压器输出端中性点不接地，当变压器负载不平衡时，变压器中性点电位会发生飘移（即不为0V了），从而造成各相电压不对称，进而危及用电设备的安全，一般要将变压器次级中性点接地。

2.接地系统

由于DVOR/DME台火线对地电压不稳且偏高，怀疑地网带有电位。图二为DVOR/DME台接地系统示意图，避雷针、[平台？]反射网、油机房配电柜保护地和设备保护地共用接地系统，接地井到机房设备保护地、油机房配电柜、油机保护地用接地铜带相连，接地井到围墙外的田地接地网都是用镀锌扁铁带相连，接地桩用铜棒。

图二 DVOR/DME台接地系统示意图

在设备安装调试期间，我们曾多次测量过台站的接地电阻。由于导航台围墙内全部为岩石基础，在测量接地电阻时采取将地阻测试仪的测试棒安放在院墙外的地网内测试的方式，故每次测量的阻值都是符合标准。后改进测试方法，设备停机，断开整个台站的供电，将地阻仪测试棒放在山坡下的网外测试，发现地阻值超标。

经仔细分析此台的接地网结构和所处的地理条件，由于地处砂砾岩山坡，围墙外的田地表层土壤厚度仅为二三十公分，整个台站的地质条件并不理想。这种地质条件造成整个导航台的地网好似悬空，如果有雷电电流泄放进地网，定不能迅速有效的导入大地综合，从而导致整个地网电位异常，危及设备的安全。

由于院内几乎全部是岩石，无法加装接地网，只好改造院墙外地网，在围墙外的农田里加装接地极，并将地网引接至山坡下一口鱼塘，再次将地阻测试仪的测试极放在山坡下的网外测量整个地网的阻值，符合标准。

在改造接地网的过程中，断开院内接地井至油机配电房的接地铜带时（图二中院内虚线），我们发现进油机配电间的接地铜带带电。这一现象让我们意识到问题的严重性，并开始重点检查油机配电柜。从NDB台来的市电直接进入此配电柜（老式配电柜）的油机和市电转换闸刀开关，配电柜的市电输入端接有氧化锌阀式避雷器，经检查发现其中一相电的避雷器对地短路（外观完好）。经更换新的氧化锌阀式避雷器后，油机配电房接地铜带带电现象消失。

事后分析，避雷器在击穿后导致市电的相电压直接进入设备的保护地，而由于此台的接地网接地效果又不好，造成设备的电源输入火线和保护地之间变成相间电压380伏，危及设备的安全。因供电线路内阻的存在和接地网的悬空，相当于一负载，使NDB台配电柜中给DVOR台供电的空气开关并没有保护性跳闸，故障隐患一直存在，没被发现。

此故障隐患的主要原因是工程安装期间配电柜选型和配置问题，还有防雷器件的选型简单，器件性能变差击穿短路后没有导致供电系统的保护性跳闸，致使故障没有显现。另外氧化锌阀式避雷器（老式简易避雷器），一般在损坏的情况下应呈开路状态，此次击穿短路很少见。

三、解决方案

为了彻底解决问题，我们在地网、高压变压器、供电线路和避雷等方面做了如下几方面的工作：

1.由于院内几乎全部是岩石，无法加装接地网，只能重新在围墙外的田里加装接地极，并在接地极桩坑中加木炭，改善接地性能。

2.把DVOR/DME台油机房市电铠装进线电缆端屏蔽层可靠接地，避雷针和平台网的接地已经封装在混凝土下，经引接和电力电缆的屏蔽接地改在围墙外的地网里焊接在一起。

3.油机房配电柜市电进线端加装一合适的空气开关。

4.在DVOR/DME台油机房配电柜进线端加装专用低压配电系统避雷器箱，替换原有的氧化锌避雷器。

5.把NDB和DVOR台共用的变压器低压输出端的零线就近接地，改善两个台站的三相负载平衡，最终使零线电压趋于零伏。

四、效果检查

在排除低压零地电压和火地电压过高、改善接地网、加装电源避雷器箱后，设备运行正常，至今再也没有出现设备电源被击毁的故障现象。

五、结束语

Thales公司DVOR 4000设备的电源模块设计精巧，结构紧凑，应用大规模集成电路较多，且电路保护模块和检测电路众多，相比NDB设备对供电、防雷和接地品质要求较高。早期的台站工程安装这方面重视不够，容易因供电和接地问题造成设备隐性故障。

航路导航台站一般都设置在偏远的农村或小城镇，共用当地的农电系统，电压不稳以及变压器、线路安装的不规范都会给台站的安全运行带来隐患，需引起工程安装人员和技术人员的足够重视。本起故障隐蔽性较强，主要原因是由于避雷器件的击穿短路导致地网带电，地网接地不好不能有效的泄放，加上供电变压器不规范安装引起零线电压升高，电路保护又没起作用等。

在查找问题的过程中，其中一些不经意的异常现象也没引起我们的重视，比如，故障期间两个台站月用电量有所上升，UPS几次保护性关机重启后又正常，零地和火地电压偶尔异常（和天气、土壤湿度有关）等，值得我们反思。

对一些边远的地质条件不好的台站，尤其要重视地网的设计和施工，防止出现地网悬浮现象。在测量地阻的方法上，为了取得准确的地阻值，需注意地阻测试仪的测试极尽量不要布放在地网内，且要多次多点测量，取平均值。