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工頻UPS機(jī)器輸出變壓器在電路中在抗干擾嗎？
一、前言
根據(jù)世界歷史的發(fā)展規(guī)律，當(dāng)前正值高頻機(jī)型UPS替代工頻機(jī)型UPS的過渡時期，在這個時期，以**直不被人們注意的輸出變壓器現(xiàn)在竟成了“**貨”。主要原因是：據(jù)說這個變壓器可以抗*。所以不但工頻機(jī)型UPS的這個變壓器穩(wěn)固了抗*功能，就是已經(jīng)取消了這個變壓器的高頻機(jī)型UPS也必須在輸出端再給加上去。這樣一來，在人們的印象中就好像高頻機(jī)型UPS取消變壓器的做法是瞎耽誤工夫，反而成了技術(shù)落后的產(chǎn)品。可見宣傳的“魅力”有多大！難怪一些用戶對沒有輸出變壓器的高頻機(jī)型UPS抱有懷疑態(tài)度：變壓器沒了就不抗*了！
如果上述的宣傳是真理，那么高頻機(jī)型UPS就真地沒有立錐之地了?？上У氖荱PS輸出變壓器可以抗*”說法是“無的放矢”！為了說明這個問題，先解決以下幾個問題：
輸出變壓器抗*的目的是什么？UPS輸出變壓器抗的是什么*？UPS輸出變壓器在電路中是否有*可抗？這幾個問題搞清楚了，結(jié)論也就出來了。
二、UPS輸出變壓器抗*的目的是什么？
這個問題很好回答，抗*的目的就是為了保護(hù)設(shè)備和電路不受損害。圖1示出了兩種UPS供電系統(tǒng)原理方框圖。因為這里談的鞘涑霰溲蠱鰨圓簧婕罷髕鰲４油?（a）中可以看出，變壓器抗*的目的就是為了保護(hù)前面的逆變器和后面的負(fù)載電路。就是說這個變壓器可以防止逆變器出來的*去損害負(fù)載電路，或者是負(fù)載出來的*去損害逆變器。除此二者外沒有*三。

（a）工頻機(jī)型UPS供電原理圖

（b）高頻機(jī)型UPS供電原理圖
圖1  UPS供電原理方框圖
首先說明，不論是高頻機(jī)型UPS，還是工頻機(jī)型UPS，在相同規(guī)格的情況下，此二者的逆變器是一樣的，負(fù)載也是一樣的。既然工頻機(jī)型UPS的逆變器需要保護(hù)，那么按照變壓器宣傳者的理論，高頻機(jī)型UPS的逆變器因沒有變壓器隔離，就不受保護(hù)，就應(yīng)該受到負(fù)載*的損害，即應(yīng)該頻繁地?fù)p壞。而實踐證明逆變器并未損壞，而且還一直工作很好。比如某品牌高頻機(jī)型UPS在近三年間裝機(jī)從250kVA到600kVA近300臺無一逆變器損壞的例子，這在工頻機(jī)型UPS中也是**的。至于負(fù)載，只是用電單元，不向逆變器輸送*，而且也送不過去。況且逆變器也不是*源。關(guān)于這一點，不妨用示波器測一下就可看得清楚。所以工頻機(jī)型UPS的輸出變壓器在這里并不是起保護(hù)作用的環(huán)節(jié)。
三、工頻機(jī)型UPS輸出變壓器抗的是什么*？
前面已經(jīng)討論了工頻機(jī)型UPS的輸出變壓器在這里既然不是起保護(hù)作用的環(huán)節(jié)，那么它抗*的目的是什么呢？真正的問題是：變壓器在這里是不是真地在抗*。圖5示出了工頻機(jī)型UPS的供電線路電原理圖。圖中的AB兩點表示UPS的輸出端，就在AB這兩點，UPS輸出電壓UUPS的波形失真一般應(yīng)小于5%（這是指標(biāo)的要求），是一個很好的正弦波，如圖中所示。但到了負(fù)載端，電壓UL的波形就出現(xiàn)了失真，這個失真是如何形成的呢？眾所周知，負(fù)載端的工作電流IL是對應(yīng)正弦波電壓峰值處的脈沖電流，盡管UPS輸出端AB處是很好的正弦波，但電源到負(fù)載端有一定距離，而電纜是有阻抗的，所以電纜的長短就決定了阻抗RW的大?。?
（1）
圖2  UPS供電線路電原理圖
式中 RW—電纜在某長度l下的阻抗
?           r—電纜材料的電阻率
              l—電纜長度
              S—電纜截面積
             XL—電纜在長度l下的電抗
    負(fù)載電流在電纜上形成的脈沖電壓降：
                URw=ILRW       （2）
所以 負(fù)載端的電壓就是：
                  UL=UUPS-ILR              （3）
從式（1）可以看出，在負(fù)載端由于RW很大，脈沖壓降也很大，UPS輸出正弦波減去這個線路上的脈沖壓降后，就形成了失真波形。而在AB兩端由于l=0，所以RW=0，此處的電壓波形仍然是很好的正弦波。
就是說，在變壓器的輸入端，逆變器送來的是很規(guī)則的PWM波形而不是*，用不著變壓器來抗，負(fù)載端的失真波形是負(fù)載正常工作后留下的影子，也不是*，更不能傳到變壓器的輸出端，所以變壓器在這里沒有*可抗。換言之，這個變壓器的輸入和輸出兩端根本就沒有*，這就是UPS輸出電壓本來的面貌，并不是變壓器的什么功勞，非要說它在這里抗*，這不就是無的放矢么！進(jìn)一步說，UPS的輸出變壓器是一個一直處在沒有*環(huán)境中的環(huán)節(jié)，怎么就斷定它具有抗*的能力呢！沒有輸出變壓器的高頻機(jī)型UPS在這里也同樣是一個一直處在沒有*環(huán)境中的環(huán)節(jié)，怎么就沒有抗*的能力呢！就好像兩個一直生活在高山上的兩兄弟，除了山上的小溪就從來就沒有見過江河湖海，“智者”根據(jù)什么可以斷定其中一個具有游泳的能力，而另一個就沒有這種能力呢？
所以說，UPS的輸出變壓器在它的位置上除了變壓和產(chǎn)生零點外，沒做*三件事。
四、高頻機(jī)型UPS加輸出隔離變壓器是“畫蛇添足”
不管是從理論上還是實際應(yīng)用中都可以看出，從兩種UPS的輸出端開始到負(fù)載端的這段線路的供電效果是完全一樣的：有變壓器是這樣，沒有變壓器也是這樣，這是不可辯駁的事實。既然如此，為什么還要加這個隔離變壓器呢？這主要是那種“變壓器可抗*”的誤導(dǎo)宣傳起了作用。為了鞏固“變壓器可以抗*”的的**地位，“智者”就必須要求高頻機(jī)UPS也要加上這個變壓器，才可顯示出這種理論的正確性，如圖4（b）所示?？上У氖窃赨PS輸出端這個地方?jīng)]有任何一方可以送來*，如前所述，在這里**可抗，再說變壓器根本就沒有抗*功能，關(guān)于這一點，筆者在多篇文章和書籍中早有論述。所以在這里硬要加進(jìn)一個變壓器，豈不是“畫蛇添足”！

（a） 高頻機(jī)型UPS供電系統(tǒng)原結(jié)構(gòu)

（b）加隔離變壓器后的高頻機(jī)型UPS供電系統(tǒng)
圖4 高頻機(jī)型UPS加隔離變壓器和不加隔離變壓器時的電原理圖
加這個變壓器千萬不要理解成是“錦上添花”。錦上添花意味著有它不多，沒它不少。這里可不一樣，加上它不但“多了”，而且還帶來了負(fù)面效應(yīng)。就好像一條寬敞平坦的公路，硬要從當(dāng)中挖斷而修一座橋。會帶來什么后果呢？增加了車輛爬坡的汽油消耗量，萬一橋面出現(xiàn)情況就會影響交通，比如突然天降大雪，由于濕滑而導(dǎo)致汽車爬不上去，即使上去了下坡時又會有撞車的危險。這就導(dǎo)致了交通中斷。UPS也是這樣：增加了投資和占地面積、增加了功耗和多了一個故障點。這就是花錢買不可靠因素，這也是誰都不愿做的事情??！
另外一個危害就是如果加了這個變壓器，當(dāng)多機(jī)并聯(lián)時，就使得本來沒有環(huán)流的高頻機(jī)型UPS（如圖5（b）所示），出現(xiàn)了環(huán)流，如圖5（a）所示。

（a） 有輸出變壓器的UPS并聯(lián)原理圖

（b）沒有輸出變壓器的UPS并聯(lián)原理圖
圖5 有和沒有輸出變壓器的UPS并聯(lián)情況
從圖5（a）可以看出，兩個UPS變壓器次級電壓由于各種參數(shù)的差異是不一樣的，由于面壓器內(nèi)阻是毫歐級數(shù)值，也會導(dǎo)致環(huán)流。而且由于這個環(huán)流路徑上幾乎沒有任何障礙，即使是很小的電壓差也會導(dǎo)致可觀的電流；沒有變壓器的高頻機(jī)型UPS就不同了，即使有和變壓器相同的電壓差，由于路徑上的重重障礙（如圖（b）中虛線所示），早把這點電壓吃掉了。因此，高頻機(jī)型UPS的并機(jī)環(huán)流就不用去考慮。
有關(guān)如何提高電能質(zhì)量的有路可尋方法
標(biāo)志我國電能質(zhì)量的主要指標(biāo)和國家標(biāo)準(zhǔn)是:
(1) 可用率。目前情況下電力需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電力供給,全國各**準(zhǔn)不同,但可用率理想標(biāo)準(zhǔn)是1,若是0.999886,則一年有1小時不可用。
(2) 電壓偏差。允許在額定電壓±10%內(nèi)變化。電力系統(tǒng)根據(jù)電壓等級的高低,不同的網(wǎng)絡(luò)(對用戶而言)規(guī)定:35kV以上系統(tǒng)為±5%,10kV以下系統(tǒng)為±7%,低壓照明及非重要用戶為+5%～-10%。
(3) 頻率偏差。允許在50±0.5Hz變動,電力系統(tǒng)的考核標(biāo)準(zhǔn)為50±0.2Hz(事故處理過程中不在此限)。
(4)三相不平衡。較高一相的電壓不得**電壓較低一相的電壓10%。
(5)電壓波形。為正弦交流波形,不同電壓等級的網(wǎng)絡(luò)電壓總波形畸變率(即波形中含有諧波分量的多少)限值不同,如380V系統(tǒng)是5%,10kV系統(tǒng)對應(yīng)的電壓波形畸變率限值是4%,而110kV系統(tǒng)波形畸變不大于2%。還有就是暫態(tài)的電壓閃變,目前各國和地區(qū)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
2   **或提高電能質(zhì)量的途徑
電能質(zhì)量**出標(biāo)準(zhǔn)會對發(fā)電廠、電力網(wǎng)、電力用戶產(chǎn)生不同類型的損害或負(fù)面影響,但如何**或提高電能質(zhì)量,是發(fā)、供、用各級部門認(rèn)真思考的問題,采取何種措施與方法,要科學(xué)論證,合理選擇,以求取得較大的安全和經(jīng)濟(jì)利益。
  電壓偏差、頻率偏差、三相不平衡度與電力系統(tǒng)密切相關(guān);電壓閃變、諧波、三相不平衡度與用戶的電力負(fù)荷特性息息相關(guān),電力系統(tǒng)與電力用戶之間又相互影響,所以各方要對電能質(zhì)量有一個客觀的認(rèn)識。
  **電壓穩(wěn)定的通常方法有:一是改變電源或發(fā)電機(jī)端電壓,調(diào)整發(fā)電機(jī)勵磁電流使發(fā)電機(jī)端電壓偏離額定值不**過±5%,這是較經(jīng)濟(jì)的首要選擇手段;二是改變電源布局或改變無功補償裝置的安裝位置,使線路盡量減少無功輸送,實現(xiàn)無功功率的就地補償;三是改變變壓器的變比或調(diào)整變壓器分接頭開關(guān)的方法來實值繆溝牡髡?四是改變電力線路的參數(shù),如串聯(lián)電容器或增加導(dǎo)線截面,降低線路電壓損耗。使用的無功補償裝置有電力電容器和調(diào)相機(jī)以及目前市面上的新型電力穩(wěn)壓裝置。對**高壓線路還要布設(shè)電抗器吸收系統(tǒng)無功功率而**電壓穩(wěn)定。

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