零地电压处理

计算机机房UPS供电零地电压问题的解决艾默生网络能源公司UPS产品部温顺理随着计算机技术日新月异的发展，计算机内部芯片的工作电压越来越低，能耗越来越小。为了服务器正常工作需要，IBM、HP、SUN等厂家的新型服务器对UPS输出零地电压提出了更高要求：Vn-g<1V。如果现场零地电压达不到要求，服务器厂家工程师往往拒绝上电开机。首先分析一下零地电压产生的原理：图1零线电压Vn=In´ZnIn为零线电流零线电抗Zn=ρ×L÷Sρ为导线电导率，L为线长，S为导线截面积如果In=60A、Zn=0.1欧姆，Vn将为6V。在高频谐波下，导线之间不在是一个纯电组性元件，而是一个集电感、电容、电阻为一体的混合体，如下图所示：图2其中感抗为XL=2fC，容抗为Xc=1/2fC因为线间存在耦合电感和电容，高次谐波将在零线、地线产生一定的高频电流。也可能抬升零地电压。分析了零地电压产生的原理，就可以找到解决方法：1、缩短零线长度，增大零线截面积可减小零线电抗，从而将低零地电压，此种方法解决方案的优点是效果明显，从零线电抗计算公式Zn=ρ×L÷S看，当线长L减小，导线载面积增大，Zn随之减小，零地电压也同时降低。但受到现场实际情况限制，不太容易实现。需在机房初期设计阶段充分考虑，否则很难更改。2、对于双变换真在线的UPS，当逆变器工作时，UPS输入端零线电流理论上应该为零。但由于机房输入配电柜内所有的电缆走的都是大电流，这些电流包括UPS，机房的逆变器，本楼层的照明，空调，等等。每一根电缆都含有大量的电磁干扰，所有的这些电缆被捆扎在一起走长线，使得这些高频干扰互相串扰，高频干扰电流在零线、地线上流过带来了零地之间的压降。从测试波形上看零地之间的高频成分呈非固定频率的杂波，也可以反映干扰为多种设备电流的电磁骚扰叠加。下图为在某机房实测的UPS输出零地电压波形：

要避免硬件故障发生，服务器管理人员就必须注意服务器的使用环境完全正常。比较重要的服务器除必须在恒温、恒湿的环境之下工作外，电源环境也要符合标准，不仅要采用UPS，还必须配备良好的接地系统，以保障零地电压低于2伏。零地电压的控制

因为零地电压是影响机器运行可靠性的重要因素，零地电压高会造成机器故障或损害，所以必须对它加以控制。因为零地电压的形成原因很复杂，所以控制要有针对性。主要考虑的问题和解决的途径如下：

保障负载均衡。如果三项用电不平衡，零线N上的电流就会加大，零线N两端的电压差就会直接造成零地电压。因此，在可能的条件下要尽量配平三相负载，并定期根据负载的使用变化进行必要的调整。此外，还可以通过增加零线截面积，减少零线的线路电压损失，从而在一定程度上降低零地电压。建立良好的接地系统，尽量降低接地电阻。接地电阻一高，很小的电流就会产生零地电压，所以一定要降低。在计算地线线径问题时，在考虑了系统可能的最大用电量和安全的基本需求后，需要特别计算电缆长度，对不同高度楼层使用的不同线径的地线，需要给予明确规定。尽量选用绿色的、谐波干扰符合国家规定的用电设备。必要时还可安装相应抑制高次谐波的设备，以从根本上净化电网。同时还必须加强定时、定期和有针对性的设备维护保养，才能确保设备正常运行，降低高次谐波。

选用有零地电压控制能力或零地电压值较小的UPS。在机房中，大量负载为服务器、交换机等类型的负载，这些负载本身因为电路原因产生大量谐波，谐波导致电缆发热，还会导致输入电源的零地电压超过服务器所要求的小于2V的指标，在选购UPS时，需要考虑零地电压的控制问题。有些类型的UPS经过特殊的设计，甚至可以使输出的零地电压小于1伏。对于供配电二次装修涉及到的电气施工的监管要严格。由于二次装修的工程量大小不一，如果管理不好，也会影响施工质量和供电系统安全。

加装隔率变压器也是降低零地电压的有效措施。在零地电压过高，一般方法无法控制零地电压的情