不可小覷的零地電壓



零地電壓是困擾信息類設備使用的一個較突出問題，而且直接影響到了系統的穩定運行，以及設備的使用壽命。正確處理零地電壓問題，對于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*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？有什么危害？應控制在多大范圍內呢？


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并降壓至380V低壓，以提供給用戶使用。

對于任何一個用戶來講，為其提供電力設施的供電線路一般都很長，由于各輸電線路之間的電流并不相等，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制在一定范圍之內，就不會對系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）接地電阻不符合規范要求；

（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）電磁場干擾；

（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、大容量可控硅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，由于電子電路的特征以及電感和電容的存在，系統中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，主要表現在三個方面：引起硬件故障，燒毀設備；引發控制信號的誤動作；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，還可能引發控制信號的誤動作，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。

對于計算機設備而言，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于某一值（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，一般情況下要求小于2V，大于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系統，以保障零地電壓低于2伏。



零地電壓的控制

因為零地電壓是影響機器運行可*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制。因為零地電壓的形成原因很復雜，所以控制要有針對性。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，并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面積，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。

建立良好的接地系統，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，在考慮了系統可能的最大用電量和安全的基本需求后，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、諧波干擾符合國家規定的用電設備。必要時還可安裝相應抑制高次諧波的設備，以從根本上凈化電網。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。

選用有零地電壓控制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于2V的指標，在選購UPS時，需要考慮零地電壓的控制問題。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于1伏。

對于供配電二次裝修涉及到的電氣施工的監管要嚴格。由于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系統安全。

加裝隔率變壓器也是降低零地電壓的有效措施。在零地電壓過高，一般方法無法控制零地電壓的情況下，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，此方法只適用于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。