关于YD/T1095UPS标准中的“输出功率因数”
2006/8/25 19:04:55
北京欣诚科技有限公司 供稿
关于YD/T1095UPS标准中的“输出功率因数”
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息产业部发布的“通信行业标准YD／T1095-2000通信用不间断电源—UPS”已实施一年了。在这个标准中提出了“UPS输出功率因数”的概念。这一提法在UPS业内引起了一些不同的看法和议论。
首先，看一下国内外UPS标准中有关这一问题的说法。
在“通信行业标准YD／T1095-2000通信用不间断电源—UPS”标准（以下简称“行业标准”）中，表1第17项提出“输出功率因数”项目，技术要求≤0.8。第5部分试验方法中第5.16项中提出了输出功率因数的试验方法及测试电路。
在“GB／14715-93信息技术设备用不间断电源通用技术条件”标准中，没有UPS“输出功率因数”这个名词，而在术语中的3·4项里，用了“负载功率因数”一词，并在表1中规定负载功率因数为0.8，但没有给出检测方法。
在“GB7260-87不间断电源设备”标准中，名词定义1.33项也是用负载功率因数一词，在第3部分技术条件3.4.6中，对负载功率因数规定为0.7～0.9（滞后），额定值为0.9。
在欧洲标准“EN50091-1-1：1996”的术语定义1.3.1.10中，也是用负载功率因数，在8.1额定功率标注要求中，要求标明额定视在功率和有功功率。
在欧洲标准“DDENV50091-3：1999”关于UPS的性能要求和测试方法标准中，术语定义里没有输出功率因数这个词。在3.2.1.3输出额定值及特性中，有容许的负载功率因数范围一项。在试验方法中6.3的数据单里有额定输出视在功率，额定输出有功功率——线性负载，额定输出有功功率——非线性负载和容许负载功率因数——线性负载等几个参数。
从上述几个标准的不同说法中，可以看出对“输出功率因数”的提法值得进一步探讨。
UPS和变压器、发电机等同样是能量传递设备，都需要有一些参数标明设备的性能。
变压器只需要标明输入输出电压、相数、容量就够了。它适用于各种负载，不管负载功率因数的大小，只要电流（容量）不超过规定值就不会过载发热。发电机便有所不同，它是将其他能量转换为电能量再传递给负载。它标注的参数除了电压、相数外，还要标注视在功率（kVA）和有功功率（kW）数，一般功率因数为0.8，这是因为发电机的原动机是按发电机的有功功率配置的，若负载电流未超过额定值，发电机的发热是允许的。但若负载电流达到额定值，功率因数又超过0.8，则总有功功率便会大于额定值，原动机就过载了。
UPS与这两种设备又有所不同，根本原因是逆变器输出都必须经过一个滤波电路，这个电路是由变压器和并联的电容组成的，或是由电感和并联的电容组成的。它除了滤掉高次谐波外，对于基波来讲也是一个电感和并联的电容组成的固定的内部电路。
逆变器的功率器件除了供负载电流外，还必需给这个固定的滤波电路提供电流。功率器件的电流是由这两个电流的矢量和组成的。因此在设计功率器件的额定值时，就必须规定输出负载电流的数值和相位关系，也就是额定容量及负载功率因数。所以“负载功率因数”是UPS额定输出容量的一个必须条件，也就是说在负载功率因数为某一数值时，规定UPS输出容量的额定值才有意义。
基于以上的认识，对输出功率因数的概念提出三点看法：
首先，UPS是采用负载功率因数的称谓，还是用输出功率因数这个概念？
诸多标准中都是采用负载功率因数，而只有“行业标准”才使用输出功率因数一词，而且又无定义术语的解释，因此概念是不清的。这个参数不是UPS本身所固有的一个参数，而是负载的参数，所以要用它，是为了考查负载与UPS的适应情况。
在一篇对“行业标准”进行阐述的文章中，也讲到“UPS输出功率因数的大小是由负载性质决定的”。所以我认为使用负载功率因数这个术语是明确的，准确的；既符合事物的客观规律，又避免造成混乱。
其次，是关于这个参数是否要作为UPS一个独立参数进行考核的问题？
前面讲过这个参数不是一个独立的参数，是在确定UPS输出额定容量时的一个条件参数。本来UPS额定输出功率是它的一个重要的基本参数，考核一台UPS就必须考核这个参数，检查在其规定的条件下能否达到额定的输出功率。但在“行业标准”中却没有提及UPS额定输出功率的问题，在交付、例行试验项目中也不检测额定功率能否达到，实为不妥。
在“行业标准”的第5部分测试方法的5.16里，列出了输出功率因数的测试方法和电路。要求“调节非线性负载的输入功率因数在小范围变化，由电力多功能分析仪测得非线性负载的输入功率因数应符合表1所规定”。这里又提出了“负载输入功率因数”这个新名词，要到表1中去找，那里有呢？表1中所列的“输入功率因数”是UPS本机的，并非是负载的，在“行业标准”中又没说UPS输出功率因数和负载输入功率因数是一个东西，这是不是有矛盾呢。
再次，是关于输出功率因数数值的大小应是多少才合适？在“行业标准”的电气性能表1中，规定输出功率因数≤0.8。这让人理解为这个数值越小越好。
还是在上文提及的那篇阐述输出功率因数这个概念的文章里，文章的作者是从两个方面来说明输出功率因数大小的。
一个是“功率因数大功耗大”，文章以一台30kVA UPS的数据为例，现摘录部分数据如下（见表1）：
表1 引文数据表
当无输入变压器时
当有输入变压器时
负功 %
效率 %
功耗（kW）
PF=0.8
功耗（kW）
PF=1
效率 %
功耗（kW）
PF=0.8
功耗（kW）
PF=1
100
92
2.09
2.61
89.6
2.79
3.84
该文说：“在100％负载时，其功耗在PF＝1比PF＝0.8时增加了近25％”。数据放在这里，给人们一个功率因数大了不好的印象，因为功率因数大了会引起损耗增大。但是用这个数据孤立地作比较，这个结论不能说明问题。如果孤立地谈损耗，那就是PF＝1时UPS比PF＝0.8时多输出了25％的有功功率，而且UPS本身的效率仍为最高值。UPS不就是要向负载输出功率吗？输出功率大，损耗大一些，仍保持高效率又有什么不好呢。
另一个是UPS“输出功率因数越低，则带非线性负载的能力就越强”。该文也用了一个实例来说明这个论点。现摘录部分数据整理如下：
一台100kVA UPS PF＝0.8（P＝80kW，Q＝60kVAR）和另一台100kVA UPS PF＝0.7（P＝70kW，Q＝71．4kVAR）相比分别带奔腾133PC＋15″显示器负载（功耗为170VA，PF＝0.7，P＝115W，Q＝121.4VAR）。因为二种UPS的无功功率Q相差11．4kVAR，用这种单台负载Q＝121.4VAR去除11.4kVAR得94。所以PF＝0.7的100kVA UPS比PF＝0.8同容量UPS多带90多台这种负载。所以得出了“输出功率因数越低，则带非线性负载的能力就越强”的结论。
这个结论和论据同样是不正确的，其原因有以下两个方面。
一方面是基于对“UPS输出功率因数”这个参数认识的原因，前面讲过一台UPS在负载功率因数为xx值（0.8或0.7）时，额定功率为xxkVA。上例负载功率因数为0.8时额定功率为100kVA。这样一台UPS当负载功率因数为0.7时就不是原来的100kVA了。用UPS PF＝0.8标定的额定值与实际PF＝0.7的负载进行核算是不应该的。不同条件下的数值怎能放在一起算呢。
另一方面，在上例的具体计算中，不知作者为什么仅用UPS和负载的无功功率进行核算，是否认为这种负载只消耗无功功率呢？若按这样方法计算，假如用一台PF＝0.6的100kVA的UPS带同样的负载是不是能带更多了呢？错了！因为有功功率更小了，只能带更少的负载，读者有兴趣算一下便知道了。
在“行业标准”中采用UPS输出功率因数≤0.8是不合适的，按一般理解这就是说0.7比0.8好，0.6更好……，这是不对的。作为一个标准，措词应该很准确，很严谨。不能造成误导，也不能再加一些注释之类的说明。
从以上分析可见，对输出功率因数这一提法，应有一个正确的认识。为此，笔者提出以下几个观点：
（1）不采用“UPS输出功率因数”这个术语，而采用“负载功率因数”。既准确反映UPS的本质又能避免一些误解。
（2）不作为一个独立的指标来考核UPS，在UPS的考核中应增加“额定输出功率”一项。考核额定输出功率（kVA），额定输出有功功率（kW）（线性负载和非线性负载），在线性负载下负载功率因数范围。这样可能比较科学一些。
（3）不限定UPS“负载功率因数”的数值。当前国内外各厂家生产的UPS，一般小型的均为0.7，大型的多为0.8。厂家采用这种设计是适应市场实际负载的需要的。
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息产业部发布的“通信行业标准YD／T1095-2000通信用不间断电源—UPS”已实施一年了。在这个标准中提出了“UPS输出功率因数”的概念。这一提法在UPS业内引起了一些不同的看法和议论。
首先，看一下国内外UPS标准中有关这一问题的说法。
在“通信行业标准YD／T1095-2000通信用不间断电源—UPS”标准（以下简称“行业标准”）中，表1第17项提出“输出功率因数”项目，技术要求≤0.8。第5部分试验方法中第5.16项中提出了输出功率因数的试验方法及测试电路。
在“GB／14715-93信息技术设备用不间断电源通用技术条件”标准中，没有UPS“输出功率因数”这个名词，而在术语中的3·4项里，用了“负载功率因数”一词，并在表1中规定负载功率因数为0.8，但没有给出检测方法。
在“GB7260-87不间断电源设备”标准中，名词定义1.33项也是用负载功率因数一词，在第3部分技术条件3.4.6中，对负载功率因数规定为0.7～0.9（滞后），额定值为0.9。
在欧洲标准“EN50091-1-1：1996”的术语定义1.3.1.10中，也是用负载功率因数，在8.1额定功率标注要求中，要求标明额定视在功率和有功功率。
在欧洲标准“DDENV50091-3：1999”关于UPS的性能要求和测试方法标准中，术语定义里没有输出功率因数这个词。在3.2.1.3输出额定值及特性中，有容许的负载功率因数范围一项。在试验方法中6.3的数据单里有额定输出视在功率，额定输出有功功率——线性负载，额定输出有功功率——非线性负载和容许负载功率因数——线性负载等几个参数。
从上述几个标准的不同说法中，可以看出对“输出功率因数”的提法值得进一步探讨。
UPS和变压器、发电机等同样是能量传递设备，都需要有一些参数标明设备的性能。
变压器只需要标明输入输出电压、相数、容量就够了。它适用于各种负载，不管负载功率因数的大小，只要电流（容量）不超过规定值就不会过载发热。发电机便有所不同，它是将其他能量转换为电能量再传递给负载。它标注的参数除了电压、相数外，还要标注视在功率（kVA）和有功功率（kW）数，一般功率因数为0.8，这是因为发电机的原动机是按发电机的有功功率配置的，若负载电流未超过额定值，发电机的发热是允许的。但若负载电流达到额定值，功率因数又超过0.8，则总有功功率便会大于额定值，原动机就过载了。
UPS与这两种设备又有所不同，根本原因是逆变器输出都必须经过一个滤波电路，这个电路是由变压器和并联的电容组成的，或是由电感和并联的电容组成的。它除了滤掉高次谐波外，对于基波来讲也是一个电感和并联的电容组成的固定的内部电路。
逆变器的功率器件除了供负载电流外，还必需给这个固定的滤波电路提供电流。功率器件的电流是由这两个电流的矢量和组成的。因此在设计功率器件的额定值时，就必须规定输出负载电流的数值和相位关系，也就是额定容量及负载功率因数。所以“负载功率因数”是UPS额定输出容量的一个必须条件，也就是说在负载功率因数为某一数值时，规定UPS输出容量的额定值才有意义。
基于以上的认识，对输出功率因数的概念提出三点看法：
首先，UPS是采用负载功率因数的称谓，还是用输出功率因数这个概念？
诸多标准中都是采用负载功率因数，而只有“行业标准”才使用输出功率因数一词，而且又无定义术语的解释，因此概念是不清的。这个参数不是UPS本身所固有的一个参数，而是负载的参数，所以要用它，是为了考查负载与UPS的适应情况。
在一篇对“行业标准”进行阐述的文章中，也讲到“UPS输出功率因数的大小是由负载性质决定的”。所以我认为使用负载功率因数这个术语是明确的，准确的；既符合事物的客观规律，又避免造成混乱。
其次，是关于这个参数是否要作为UPS一个独立参数进行考核的问题？
前面讲过这个参数不是一个独立的参数，是在确定UPS输出额定容量时的一个条件参数。本来UPS额定输出功率是它的一个重要的基本参数，考核一台UPS就必须考核这个参数，检查在其规定的条件下能否达到额定的输出功率。但在“行业标准”中却没有提及UPS额定输出功率的问题，在交付、例行试验项目中也不检测额定功率能否达到，实为不妥。
在“行业标准”的第5部分测试方法的5.16里，列出了输出功率因数的测试方法和电路。要求“调节非线性负载的输入功率因数在小范围变化，由电力多功能分析仪测得非线性负载的输入功率因数应符合表1所规定”。这里又提出了“负载输入功率因数”这个新名词，要到表1中去找，那里有呢？表1中所列的“输入功率因数”是UPS本机的，并非是负载的，在“行业标准”中又没说UPS输出功率因数和负载输入功率因数是一个东西，这是不是有矛盾呢。
再次，是关于输出功率因数数值的大小应是多少才合适？在“行业标准”的电气性能表1中，规定输出功率因数≤0.8。这让人理解为这个数值越小越好。
还是在上文提及的那篇阐述输出功率因数这个概念的文章里，文章的作者是从两个方面来说明输出功率因数大小的。
一个是“功率因数大功耗大”，文章以一台30kVA UPS的数据为例，现摘录部分数据如下（见表1）：
表1 引文数据表
当无输入变压器时
当有输入变压器时
负功 %
效率 %
功耗（kW）
PF=0.8
功耗（kW）
PF=1
效率 %
功耗（kW）
PF=0.8
功耗（kW）
PF=1
100
92
2.09
2.61
89.6
2.79
3.84
该文说：“在100％负载时，其功耗在PF＝1比PF＝0.8时增加了近25％”。数据放在这里，给人们一个功率因数大了不好的印象，因为功率因数大了会引起损耗增大。但是用这个数据孤立地作比较，这个结论不能说明问题。如果孤立地谈损耗，那就是PF＝1时UPS比PF＝0.8时多输出了25％的有功功率，而且UPS本身的效率仍为最高值。UPS不就是要向负载输出功率吗？输出功率大，损耗大一些，仍保持高效率又有什么不好呢。
另一个是UPS“输出功率因数越低，则带非线性负载的能力就越强”。该文也用了一个实例来说明这个论点。现摘录部分数据整理如下：
一台100kVA UPS PF＝0.8（P＝80kW，Q＝60kVAR）和另一台100kVA UPS PF＝0.7（P＝70kW，Q＝71．4kVAR）相比分别带奔腾133PC＋15″显示器负载（功耗为170VA，PF＝0.7，P＝115W，Q＝121.4VAR）。因为二种UPS的无功功率Q相差11．4kVAR，用这种单台负载Q＝121.4VAR去除11.4kVAR得94。所以PF＝0.7的100kVA UPS比PF＝0.8同容量UPS多带90多台这种负载。所以得出了“输出功率因数越低，则带非线性负载的能力就越强”的结论。
这个结论和论据同样是不正确的，其原因有以下两个方面。
一方面是基于对“UPS输出功率因数”这个参数认识的原因，前面讲过一台UPS在负载功率因数为xx值（0.8或0.7）时，额定功率为xxkVA。上例负载功率因数为0.8时额定功率为100kVA。这样一台UPS当负载功率因数为0.7时就不是原来的100kVA了。用UPS PF＝0.8标定的额定值与实际PF＝0.7的负载进行核算是不应该的。不同条件下的数值怎能放在一起算呢。
另一方面，在上例的具体计算中，不知作者为什么仅用UPS和负载的无功功率进行核算，是否认为这种负载只消耗无功功率呢？若按这样方法计算，假如用一台PF＝0.6的100kVA的UPS带同样的负载是不是能带更多了呢？错了！因为有功功率更小了，只能带更少的负载，读者有兴趣算一下便知道了。
在“行业标准”中采用UPS输出功率因数≤0.8是不合适的，按一般理解这就是说0.7比0.8好，0.6更好……，这是不对的。作为一个标准，措词应该很准确，很严谨。不能造成误导，也不能再加一些注释之类的说明。
从以上分析可见，对输出功率因数这一提法，应有一个正确的认识。为此，笔者提出以下几个观点：
（1）不采用“UPS输出功率因数”这个术语，而采用“负载功率因数”。既准确反映UPS的本质又能避免一些误解。
（2）不作为一个独立的指标来考核UPS，在UPS的考核中应增加“额定输出功率”一项。考核额定输出功率（kVA），额定输出有功功率（kW）（线性负载和非线性负载），在线性负载下负载功率因数范围。这样可能比较科学一些。
（3）不限定UPS“负载功率因数”的数值。当前国内外各厂家生产的UPS，一般小型的均为0.7，大型的多为0.8。厂家采用这种设计是适应市场实际负载的需要的。
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本文链接：关于YD/T1095UPS标准中的“输
http:www.cps800.com/news/2006-8/200682519455.html
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