计算机机房UPS供电零地电压问题的解决
<P><b>计算机机房UPS供电零地电压问题的解决</b></P><P >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，<FONT face="Times New Roman">IBM</FONT>、<FONT face="Times New Roman">HP</FONT>、<FONT face="Times New Roman">SUN</FONT>等厂家的新型服务器对<FONT face="Times New Roman">UPS</FONT>输出零地电压提出了更高要求：<FONT face="Times New Roman">Vn-g </FONT><<FONT face="Times New Roman"> 1V</FONT>。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。<p></p></P>
<P>首先分析一下零地电压产生的原理：</P>
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图1</P>
<Palign=left>零线电压<B>Vn=In </B><B>´</B><B> Zn</B>In为零线电流<p></p></P>
<P >零线电抗<B>Zn=ρ×L÷S ρ</B>为导线电导率，L为线长，S为导线截面积<p></p></P>
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<P >如果In=60A、Zn=0.1欧姆，Vn将为6V。<B> </B><p></p></P>
<P>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：</P>
<P><v:shapetype> </v:shapetype></P>
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<P> 图2</P>
<Palign=left>其中感抗为X<SUB>L</SUB>= 2p f C，容抗为Xc=1/2p f C<p></p></P>
<P>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。
</P> <P >分析了零地电压产生的原理，就可以找到解决方法：<p></p></P>
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<P ><B><FONT face="Times New Roman">1</FONT></B><B>、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，</B><p></p></P>
<P >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<FONT face="Times New Roman">Zn=ρ×L÷S</FONT>看，当线长<FONT face="Times New Roman">L</FONT>减小，导线载面积增大，<FONT face="Times New Roman">Zn</FONT>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。<p></p></P>
<P ><B><FONT face="Times New Roman">2</FONT></B><B>、</B><B><FONT face="Times New Roman"> </FONT></B>对于双变换真在线的<FONT face="Times New Roman">UPS</FONT>，当逆变器工作时，<FONT face="Times New Roman">UPS</FONT>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<FONT face="Times New Roman">UPS</FONT>，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。<p></p></P>
<P ><FONT face="Times New Roman"><B> </B><p></p></FONT></P>
<P>下图为在某机房实测的UPS输出零地电压波形：</P>
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<P> 图3</P>
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<P ><B>将</B><B>UPS</B><B>的火线和零线、地线分开走线，两者的距离应该保证在</B><B>20cm</B><B>以上，最好能做到</B><B>40cm</B><B>。其他动力电缆也应该远离</B><B>UPS</B><B>零线。</B><p></p></P>
<P><B>如现场施工不能分开，零线和地线可考虑用铠装屏蔽电缆，可达到同样效果。</B></P>
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<P> 图4</P>
<Palign=left>这种解决方案的优点是可以不增加任何成本，由距离的增加来有效的衰减高频骚扰，消除零线高频电流的产生，从而达到了降低零地电压的目的。但是风险是只能降低零地电压，随着输入电压的变化，负载的变化，或者机房内任何配置的改变，电磁干扰环境可能随之改变，零地电压也可能漂移，不能做到彻底解决问题。<p></p></P>
<P><B>3、</B> <B>UPS</B><B>负载端加隔离变压器，并将隔离后的零线接地。</B></P>
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图5</P>
<Palign=left>这种解决方案的优点在于能够非常有效的解决负载端零地电压问题。因为隔离后的零线接地，可以保证负载的零地电压趋近于零。隔离变压器是一个非常成熟的产品，品种全，可以满足各种功率等级的要求，供货周期短，价格低廉，而且安全可靠，无风险。目前计算机机房用户多采用这种配电方式。<p></p></P>
<P >精密配电中心（PPC）集输出配电系统和双屏蔽隔离变压器于一体，是解决零地电压问题的最优选择。<p></p></P>
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<P> 综上所述，推荐使用UPS负载端加装隔离变压器方案，此方案可一劳永逸地解决零地电压问题。在某些场合方案3不能实施时，可考虑方案1、2为备选。</P> <P>有学到很多东西，谢谢斑竹</P> 看了！一知半解，可能我悟性太差。 <P>不错，还有什么好资料供学习的多多来点</P> <P>不错，还有什么好资料供学习的多多来点</P> <P>不错，还有什么好资料供学习的多多来点</P> <P>好贴</P> <P>对于楼主第2个方案不符合电气设计和施工规范,相线和零线是不能分开走线的,</P><P>我觉得第3条是一个很不错的方案,不仅可以有效抑制零地电压,还可以防止市电零线断开时(比如4P的ATS切换过程中)的零点漂移,不过是否需要加隔离变压器应根据UPS的型号来定,有些UPS自带输出隔离变压器,况且UPS的整流逆变部分是没有零的,在UPS内部贯通的零线是经过静态旁路连通的,所以大部分情况不需要加隔离变压器或者是在旁路柜上加.</P><P>另外我想问一下隔离变压器中性点接地的线径如何选择???</P> <P>GB50303-2002第9.1.4条</P> <p><b>将</b><b>UPS</b><b>的火线和零线、地线分开走线，两者的距离应该保证在</b><b>20cm</b><b>以上，最好能做到</b><b>40cm</b><b>。其他动力电缆也应该远离</b><b>UPS</b><b>零线。</b></p>
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<p>这个难实现，我单位是一根粗的3线电缆接到大功率负载和设备配电柜上。</p>
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<p>现在零地电压较高，又不能停设备加隔离变压器，还有什么好的办法？</p> <p></p>
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