介紹UPS的新國家標(biāo)準(zhǔn)

    線性負(fù)載與非線性負(fù)載，這本來是一個(gè)電工基本原理問題。但是UPS總是要遇到這兩類負(fù)載，因此必須要有個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，才能正確認(rèn)識(shí)和使用UPS。

　　在國標(biāo)GB/T6270.3中對(duì)線性負(fù)載和非線性負(fù)載都有明確的說明，如下：

1、線性負(fù)載 linear load

    當(dāng)施加可變正弦電壓時(shí)，其負(fù)載阻抗參數(shù)（Z）恒定為常數(shù)的那種負(fù)載。

2、非線性負(fù)載 non-linear load

    負(fù)載阻抗參數(shù)（Z）不總為恒定常數(shù)，隨諸如電壓或時(shí)間等其它參數(shù)而變化的那種負(fù)載。

    從以上的說明可以看出，這兩種負(fù)載的本質(zhì)區(qū)別是，在正弦電壓的作用下，其阻抗值是否改變。而和它們是容性負(fù)載或感性負(fù)載沒有關(guān)系。在線性負(fù)載中，有電感性的，有電容性的，也有純電阻性的。功率因數(shù)不盡相同，但只要符合上面的條件，則都是線性負(fù)載。不要認(rèn)為只有純電阻性的負(fù)載是線性的，而感性和容性負(fù)載則都是非線性的，那是不對(duì)的。不要把線性、非線性的問題，和功率因數(shù)的問題混同起來，這是兩個(gè)不同的概念。

    線性負(fù)載和非線性負(fù)載的一個(gè)本質(zhì)區(qū)別，就是在正弦電壓作用下，線性負(fù)載的電流也是正弦的。而非線性負(fù)載的電流則是非正弦的。

    在諸多負(fù)載中，非線性負(fù)載很復(fù)雜，電流波形種類很多。有尖峰的、有雙峰的等等。為了說明非線性與線性電流差別的程度，用一個(gè)參數(shù)來表示，這就是峰值因數(shù)。在GB/T7260.3標(biāo)準(zhǔn)中是這樣說的：

3、峰值因數(shù) peak factor

    周期量的峰值對(duì)方均根值之比。

    注：術(shù)語"尖峰因數(shù)"（crest factor）與此同義。

    一般最大峰值因數(shù)的負(fù)載是臺(tái)式個(gè)人計(jì)算機(jī)，峰值因數(shù)約為2.7。一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電流峰值因數(shù)約為2.3左右。正弦電流的峰值因數(shù)則是1.4。所以一般 UPS都把能帶非線性負(fù)載的峰值因數(shù)定為3，完全能滿足負(fù)載的需要。特別是大型的UPS的峰值因數(shù)為3，更沒有問題。只有極個(gè)別的小型UPS把峰值因數(shù)定為5。

    對(duì)于峰值因數(shù)的的認(rèn)識(shí)，有一個(gè)問題需要引起人們的重視，那就是有人認(rèn)為，峰值因數(shù)是指負(fù)載啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)沖擊電流的倍數(shù)，按這個(gè)數(shù)據(jù)來要求UPS的峰值因數(shù)，這就不對(duì)了。

    UPS所帶的負(fù)載大多是計(jì)算機(jī)設(shè)備，通信設(shè)備等，這些設(shè)備又多是非線性負(fù)載。因此，UPS能否帶非線性負(fù)載，能帶多少非線性負(fù)載，帶了非線性負(fù)載又會(huì)造成什么影響等，這些問題是制造廠/供應(yīng)商所關(guān)心的問題，更是廣大用戶所關(guān)心的問題。但是非線性負(fù)載五花八門，總得有一個(gè)大家共同認(rèn)可的衡量標(biāo)準(zhǔn)。因此， IEC標(biāo)準(zhǔn)中便制定了一個(gè)基準(zhǔn)非線性負(fù)載（Reference non-linear load），做為標(biāo)準(zhǔn)性的附錄列入自己的標(biāo)準(zhǔn)中。在我們這個(gè)國標(biāo)中也在附錄E中給出了這個(gè)基準(zhǔn)非線性負(fù)載電路，如下圖：{{分頁}}

    GB標(biāo)準(zhǔn)中也規(guī)定了各個(gè)參數(shù)的數(shù)值。例如，在某一負(fù)載量S下，可調(diào)電阻R1與串聯(lián)電阻RS應(yīng)消耗S的0.7，即功率因數(shù)為0.7，負(fù)載電壓的紋波電壓為 5%。 UC=1.22U，R1= UC2/0.66S，RS=0.04U2/S， C=0.15/ R1。單個(gè)非線性負(fù)載容量最大為單相33KVA。

    在使用時(shí)，對(duì)于單相UPS，調(diào)節(jié)R1使其功率達(dá)到UPS的輸出額定功率，最大不超過33KVA。對(duì)于三相UPS，可用三個(gè)相同的單相基準(zhǔn)非線性負(fù)載，分別接在各相電壓上，或分別接在各相間電壓上（視其設(shè)計(jì)而定）。構(gòu)成三相平衡負(fù)載，最大容量不超100KVA。

    這就是GB/T 7260.3-2003標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)內(nèi)容。在2000年發(fā)布了一個(gè)部標(biāo)«YD/T 1095-2000 通信用不間斷電源—UPS》通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，雖然根據(jù)EN和IEC標(biāo)準(zhǔn)也選用了這個(gè)基準(zhǔn)非線性負(fù)載，但是在使用說明上卻有所不同。

    我國這個(gè)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)附錄A中的A4非線性負(fù)載與UPS的連接中的A4.1（單相UPS 33KVA以下的），和A4.3（三相UPS 100KVA以下的）的規(guī)定。它和我們的國標(biāo)EN、IEC、我國的GB標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定是完全相同的。

    問題出現(xiàn)在當(dāng)UPS額定容量單相超過33KVA，三相超過100KVA的連接方法。即我國這一通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的A4.2和A4.4與GB標(biāo)準(zhǔn)就有所差別。

    這個(gè)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為：

    A4.2 對(duì)于額定容量大于33KVA的單相輸出UPS，可用容量為33KVA的非線性負(fù)載，僅增加線性電阻與R1并聯(lián)來獲得滿足UPS要求的視在功率及有功功率。

    這個(gè)意思很明確,就是再用線性負(fù)載電阻直接與R1并聯(lián),并調(diào)節(jié)使整個(gè)非線性負(fù)載的容量分別等于被測UPS的額定輸出的視在功率和有功功率值(一般大功率UPS負(fù)載功率因數(shù)為0.8),實(shí)際上是做了一個(gè)更大的基準(zhǔn)非線性負(fù)載.

但是GB標(biāo)準(zhǔn)卻不是這個(gè)說法,現(xiàn)錄下:

a） 與我國的這個(gè)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容相同(略)

b) 額定值在33kVA以上的單相UPS，使用表觀功率為33kVA的基準(zhǔn)非線性負(fù)載，再加上線性負(fù)載，使之達(dá)到UPS的額定表觀功率和額定有功功率。{{分頁}}

　　這個(gè)意思也很明確，就是33 KVA的非線性負(fù)載調(diào)好后便不再動(dòng)了，做為一個(gè)固定設(shè)備。若單相UPS容量超過33 KVA，在基準(zhǔn)非線性負(fù)載的外面并上線性負(fù)載。當(dāng)然不是純電阻性負(fù)載。用這個(gè)線性負(fù)載加上33 KVA的非線性負(fù)載，調(diào)整到UPS要求的額定負(fù)載的視在功率和有功功率。并不是加一個(gè)線性電阻與負(fù)載電阻R1直接并聯(lián)。而是一個(gè)線性負(fù)載加上一個(gè)33 KVA固定非線性負(fù)載。

　　這兩種接法顯然是不同的，二者對(duì)UPS作用的結(jié)果也不會(huì)是一樣的。例如，一臺(tái)100 KVA的單相輸出UPS，按照GB標(biāo)準(zhǔn)用一個(gè)33 KVA的基準(zhǔn)非線性負(fù)載，再并上一個(gè)約67 KVA的線性負(fù)載調(diào)節(jié)合適即可進(jìn)行檢測?？墒前凑瘴覈倪@個(gè)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)就要改變非線性負(fù)載R1的數(shù)值，使總?cè)萘窟_(dá)到要求的100 KVA的數(shù)值，以進(jìn)行檢測。當(dāng)然，我國的這個(gè)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)的多。

　　對(duì)于容量超過100KVA以上的三相UPS的非線性負(fù)載的連接，我國的這個(gè)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下：

　　A4.4 對(duì)于額定容量大于100 KVA的三相輸出UPS，可采用上述第3條非線性負(fù)載（即3個(gè)33 KVA非線性負(fù)載分別接在三相上—本文作者注），然后在每個(gè)線性負(fù)載上增加線性電阻，使其總?cè)萘窟_(dá)到UPS所要求的額定容量及有功功率。

　　這和單相的UPS一樣，在每個(gè)非線性負(fù)載的電阻上再并聯(lián)電阻，使總?cè)萘窟_(dá)到UPS要求的數(shù)值。

　　而GB標(biāo)準(zhǔn)寫的也很清楚：

　　c）與我國的通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容相同（略）

　　d) 額定值在100kVA以上的三相UPS，根據(jù)c)款，應(yīng)使用100kVA的基準(zhǔn)非線性負(fù)載，再加上線性負(fù)載，使之達(dá)到UPS額定表觀功率和額定有功功率。

　　對(duì)于容量大于100 KVA的三相UPS，兩種標(biāo)準(zhǔn)的差別與容量大于33 KVA單相輸出的UPS相同。都是把線性負(fù)載加在什么地方的問題。

　　我國的這個(gè)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選用了EN標(biāo)準(zhǔn)的這個(gè)非線性電路,但在使用上卻不盡相同.要求的嚴(yán)格的多。二者顯然是不同的。

　　我國市場上的UPS很多是進(jìn)口設(shè)備,特別是大容量UPS都是進(jìn)口設(shè)備.歐洲UPS廠家都標(biāo)明自己的產(chǎn)品是符合EN50091(或IEC)等標(biāo)準(zhǔn).在標(biāo)寫具體性能指標(biāo)時(shí),對(duì)于容許非線性負(fù)載能力的標(biāo)注上,有不同的處理方法.不少UPS都不標(biāo)明這一項(xiàng),有的籠統(tǒng)標(biāo)注符合EN50091-1標(biāo)準(zhǔn)不具體寫明數(shù)據(jù),也有的廠家認(rèn)真細(xì)致一些,對(duì)容量大于100 KVA的三相UPS,則寫為按照EN50091-1標(biāo)準(zhǔn)為100 KVA.如有個(gè)著名品牌UPS的技術(shù)性能指標(biāo)就是這樣寫的:

　　Output            nom. power 100—800KVA

　　Permissible non-linear load According to EN50091-1         100KVA

　　若一臺(tái)三相800 KVA UPS,它是按照EN標(biāo)準(zhǔn)可帶100 KVA基準(zhǔn)非線性負(fù)載,再加上并聯(lián)的線性負(fù)載調(diào)到800 KVA (640KW).那么這樣一臺(tái)UPS拿到中國來檢驗(yàn)是合格呢?還是不合格呢?按照上述我國這一通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)帶800 KVA的非線性負(fù)載,能通過嗎?若通不過又怎么辦?

　　在實(shí)際操作上,我國的這個(gè)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也有些實(shí)際問題.例如, A4.2對(duì)大于33 KVA的單相輸出UPS,僅增加線性電阻與R1并聯(lián).若檢測一臺(tái)100 KVA的UPS,多并電阻是很容易辦到的,電阻總值為原來的1/3左右,其它器件呢?電容不變,電壓紋波還能保證5%嗎?電流為原來的3倍,二極管、串聯(lián)電阻會(huì)不會(huì)燒毀呢?能按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)所說的僅增加并聯(lián)電阻就可以了嗎?顯然是不能應(yīng)用的。

　　從以上的分析可以看出，這個(gè)部標(biāo)在這點(diǎn)上，是有問題的，它不符合國際標(biāo)準(zhǔn)和我國新推行的GB/T7260.3標(biāo)準(zhǔn)。