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    • 日期: 2011-09-18
       零地電壓是困擾信息類設備使用的一個較突出問題,而且直接影響到了係統的穩定運行,以及設備的使用壽命。正確處理零地電壓問題,對於維護整個機房的安全、穩定運行至關重要。

    電能是生活中最重要能源之一。而且各個行業的用戶對供電的質量也提出了越來越高的要求,除了傳統的供電可靠性、電壓質量與頻率質量等衡量標準外,對零地電壓也提出了較高要求。

    零地電壓問題在計算機機房設計國標中沒有硬性規定,但在現實工作中又會經常遇到,它如何產生?有什麽危害?應控製在多大範圍內呢?

    零地電壓的形成

    我國發電廠的發電機組輸出額定電壓為3.15~20kV。為減少線路能耗,一般電能的輸出要經發電廠中的升壓變電所升壓至35~500kV,再由高壓輸電線傳送到受電區域變電所,降壓至6~10kV,經高壓配電線送到用戶配電變電所並降壓至380V低壓,以提供給用戶使用。

    對於任何一個用戶來講,為其提供電力設施的供電線路一般都很長,由於各輸電線路之間的電流並不相等,因此在用戶端、零地之間肯定存在零地電壓。不過,如果能夠把零地電壓控製在一定範圍之內,就不會對係統或者設備造成危害。

    但在某些場合,異常情況往往會導致零地電壓的偏大,例如:

    (1)三相電源配電時負載不平衡;

    (2)接地電阻不符合規範要求;

    (3)N(零)線、PE(地)線線徑不夠或斷路;

    (4)高頻諧波引起電位升高;

    (5)電磁場幹擾;

    (6)使用UPS、電子穩壓器等電子供電設備;

    (7)用的插線板不符合電器標準;

    以前,造成零地電壓偏高的主要原因是前三項。近些年來,隨著節能燈等氣體放電類光源的普遍使用,變頻技術、大容量可控矽整流裝置的廣泛應用,都使得零地電壓值產生了偏高。

    在以上產生零地電壓的因素中,第(6)、(7)兩項是用戶設備的問題,以使用UPS為例,UPS是由整流電路,開關電源等組成的,由於電子電路的特征以及電感和電容的存在,係統中UPS的應用會造成輸出零線與輸入零線之間存在電壓差,因而造成了輸出零線與地線之間的電壓差。

    零地電壓的危害

    零地電壓對負載的影響,主要表現在三個方麵:引起硬件故障,燒毀設備;引發控製信號的誤動作;影響通信質量。

    零地電壓過高可以引起硬件損壞。一般情況之下,零地電壓值不能超過2V。零地電壓過高的危害,除了引起電子設備硬件直接損壞外,還可能引發控製信號的誤動作,造成設備的誤啟動和誤關機。

     

    零地電壓過高,還可能造成誤碼率上升,丟包率增加,造成通信緩慢,傳輸速率下降。影響通信質量,延誤或阻止通信的正常進行。

    對於計算機設備而言,零地電壓過高則會導致服務器速度下降、網絡交換速度降低、服務器無故關機,甚至造成硬件損壞。

    有的時候,服務器在零地電壓高於某一值(比如2V)時就無法啟動。因此用戶安裝的某些負載(例如HP小型機、IBM服務器等),廠家的硬件安裝工程師在現場就會對安裝環境的零地電壓進行測量,一般情況下要求小於2V,大於此數值則不予加電開機。

    要避免硬件故障發生,服務器管理人員就必須注意服務器的使用環境完全正常。比較重要的服務器除必須在恒溫、恒濕的環境之下工作外,電源環境也要符合標準,不僅要采用UPS,還必須配備良好的接地係統,以保障零地電壓低於2伏。

    零地電壓的控製

    因為零地電壓是影響機器運行可靠性的重要因素,零地電壓高會造成機器故障或損害,所以必須對它加以控製。因為零地電壓的形成原因很複雜,所以控製要有針對性。主要考慮的問題和解決的途徑如下:

    保障負載均衡。如果三項用電不平衡,零線N上的電流就會加大,零線N兩端的電壓差就會直接造成零地電壓。因此,在可能的條件下要盡量配平三相負載,並定期根據負載的使用變化進行必要的調整。此外,還可以通過增加零線截麵積,減少零線的線路電壓損失,從而在一定程度上降低零地電壓。

    建立良好的接地係統,盡量降低接地電阻。接地電阻一高,很小的電流就會產生零地電壓,所以一定要降低。在計算地線線徑問題時,在考慮了係統可能的最大用電量和安全的基本需求後,需要特別計算電纜長度,對不同高度樓層使用的不同線徑的地線,需要給予明確規定。

    盡量選用綠色的、諧波幹擾符合國家規定的用電設備。必要時還可安裝相應抑製高次諧波的設備,以從根本上淨化電網。同時還必須加強定時、定期和有針對性的設備維護保養,才能確保設備正常運行,降低高次諧波。

    選用有零地電壓控製能力或零地電壓值較小的UPS。在機房中,大量負載為服務器、交換機等類型的負載,這些負載本身因為電路原因產生大量諧波,諧波導致電纜發熱,還會導致輸入電源的零地電壓超過服務器所要求的小於2V的指標,在選購UPS時,需要考慮零地電壓的控製問題。有些類型的UPS經過特殊的設計,甚至可以使輸出的零地電壓小於1伏。

    對於供配電二次裝修涉及到的電氣施工的監管要嚴格。由於二次裝修的工程量大小不一,如果管理不好,也會影響施工質量和供電係統安全。

    加裝隔離變壓器也是降低零地電壓的有效措施。在零地電壓過高,一般方法無法控製零地電壓的情況下,為保證負載可以正常開機運作,可以采用加裝隔離變壓器的辦法,來隔離輸入和輸出之間的電氣連接。不過,此方法隻適用於無內置隔離變壓器的UPS,一般采用在其輸出端加裝輸出隔離變壓器的方式。
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