介紹UPS的新國家標準

    線性負載與非線性負載，這本來是一個電工基本原理問題。但是UPS總是要遇到這兩類負載，因此必須要有個清晰的認識，才能正確認識和使用UPS。

　　在國標GB/T6270.3中對線性負載和非線性負載都有明確的說明，如下：

1、線性負載 linear load

    當施加可變正弦電壓時，其負載阻抗參數(shù)（Z）恒定為常數(shù)的那種負載。

2、非線性負載 non-linear load

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

    從以上的說明可以看出，這兩種負載的本質(zhì)區(qū)別是，在正弦電壓的作用下，其阻抗值是否改變。而和它們是容性負載或感性負載沒有關系。在線性負載中，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，則都是線性負載。不要認為只有純電阻性的負載是線性的，而感性和容性負載則都是非線性的，那是不對的。不要把線性、非線性的問題，和功率因數(shù)的問題混同起來，這是兩個不同的概念。

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

    在諸多負載中，非線性負載很復雜，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，用一個參數(shù)來表示，這就是峰值因數(shù)。在GB/T7260.3標準中是這樣說的：

3、峰值因數(shù) peak factor

    周期量的峰值對方均根值之比。

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

    一般最大峰值因數(shù)的負載是臺式個人計算機，峰值因數(shù)約為2.7。一個計算機系統(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都把能帶非線性負載的峰值因數(shù)定為3，完全能滿足負載的需要。特別是大型的UPS的峰值因數(shù)為3，更沒有問題。只有極個別的小型UPS把峰值因數(shù)定為5。

    對于峰值因數(shù)的的認識，有一個問題需要引起人們的重視，那就是有人認為，峰值因數(shù)是指負載啟動時的啟動沖擊電流的倍數(shù)，按這個數(shù)據(jù)來要求UPS的峰值因數(shù)，這就不對了。

    UPS所帶的負載大多是計算機設備，通信設備等，這些設備又多是非線性負載。因此，UPS能否帶非線性負載，能帶多少非線性負載，帶了非線性負載又會造成什么影響等，這些問題是制造廠/供應商所關心的問題，更是廣大用戶所關心的問題。但是非線性負載五花八門，總得有一個大家共同認可的衡量標準。因此， IEC標準中便制定了一個基準非線性負載（Reference non-linear load），做為標準性的附錄列入自己的標準中。在我們這個國標中也在附錄E中給出了這個基準非線性負載電路，如下圖：{{分頁}}

    GB標準中也規(guī)定了各個參數(shù)的數(shù)值。例如，在某一負載量S下，可調(diào)電阻R1與串聯(lián)電阻RS應消耗S的0.7，即功率因數(shù)為0.7，負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。單個非線性負載容量最大為單相33KVA。

    在使用時，對于單相UPS，調(diào)節(jié)R1使其功率達到UPS的輸出額定功率，最大不超過33KVA。對于三相UPS，可用三個相同的單相基準非線性負載，分別接在各相電壓上，或分別接在各相間電壓上（視其設計而定）。構成三相平衡負載，最大容量不超100KVA。

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

    我國這個通信行業(yè)標準附錄A中的A4非線性負載與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EN、IEC、我國的GB標準的規(guī)定是完全相同的。

    問題出現(xiàn)在當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)標準的A4.2和A4.4與GB標準就有所差別。

    這個通信行業(yè)標準規(guī)定為：

    A4.2 對于額定容量大于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。

    這個意思很明確,就是再用線性負載電阻直接與R1并聯(lián),并調(diào)節(jié)使整個非線性負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負載功率因數(shù)為0.8),實際上是做了一個更大的基準非線性負載.

但是GB標準卻不是這個說法,現(xiàn)錄下:

a） 與我國的這個通信行業(yè)標準內(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的基準非線性負載，再加上線性負載，使之達到UPS的額定表觀功率和額定有功功率。{{分頁}}

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

　　這兩種接法顯然是不同的，二者對UPS作用的結果也不會是一樣的。例如，一臺100 KVA的單相輸出UPS，按照GB標準用一個33 KVA的基準非線性負載，再并上一個約67 KVA的線性負載調(diào)節(jié)合適即可進行檢測?？墒前凑瘴覈倪@個通信行業(yè)標準就要改變非線性負載R1的數(shù)值，使總?cè)萘窟_到要求的100 KVA的數(shù)值，以進行檢測。當然，我國的這個通信行業(yè)標準要嚴的多。

　　對于容量超過100KVA以上的三相UPS的非線性負載的連接，我國的這個通信行業(yè)標準規(guī)定如下：

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

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

　　而GB標準寫的也很清楚：

　　c）與我國的通信行業(yè)標準的內(nèi)容相同（略）

　　d) 額定值在100kVA以上的三相UPS，根據(jù)c)款，應使用100kVA的基準非線性負載，再加上線性負載，使之達到UPS額定表觀功率和額定有功功率。

　　對于容量大于100 KVA的三相UPS，兩種標準的差別與容量大于33 KVA單相輸出的UPS相同。都是把線性負載加在什么地方的問題。

　　我國的這個通信行業(yè)標準選用了EN標準的這個非線性電路,但在使用上卻不盡相同.要求的嚴格的多。二者顯然是不同的。

　　我國市場上的UPS很多是進口設備,特別是大容量UPS都是進口設備.歐洲UPS廠家都標明自己的產(chǎn)品是符合EN50091(或IEC)等標準.在標寫具體性能指標時,對于容許非線性負載能力的標注上,有不同的處理方法.不少UPS都不標明這一項,有的籠統(tǒng)標注符合EN50091-1標準不具體寫明數(shù)據(jù),也有的廠家認真細致一些,對容量大于100 KVA的三相UPS,則寫為按照EN50091-1標準為100 KVA.如有個著名品牌UPS的技術性能指標就是這樣寫的:

　　Output            nom. power 100—800KVA

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

　　若一臺三相800 KVA UPS,它是按照EN標準可帶100 KVA基準非線性負載,再加上并聯(lián)的線性負載調(diào)到800 KVA (640KW).那么這樣一臺UPS拿到中國來檢驗是合格呢?還是不合格呢?按照上述我國這一通信行業(yè)標準應帶800 KVA的非線性負載,能通過嗎?若通不過又怎么辦?

　　在實際操作上,我國的這個通信行業(yè)標準也有些實際問題.例如, A4.2對大于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)電阻會不會燒毀呢?能按照這個標準所說的僅增加并聯(lián)電阻就可以了嗎?顯然是不能應用的。

　　從以上的分析可以看出，這個部標在這點上，是有問題的，它不符合國際標準和我國新推行的GB/T7260.3標準。