UPS零地电压的概念和降低方法

零地电压概念:    
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,各厂家的新型服务器对机房零地电压提出越来越高的要求。ups厂商承诺的零地电压小于多少,是指不额外增加的零地电压,即指机房输入配电柜上零地电压为0v时ups输出端的零地电压。假如用户本身的配电系统达不到要求,零线电流或者相间高次谐波耦合造成零线相对地线有一定的电压差,这样在ups的输入处,零地电压就会升高而到不到设备要求,这不是ups本身能彻底解决的问题。
如:某机房在ups旁路工作时,配电柜零地电压为1.8v,当ups逆变供电时,机房配电零地电压为2v,则其ups增加的零地电压为0.2v。ups厂商声称的零地电压低于1v就是指这个增加的零地电压。因为ups在双变换模式运行时,ups内部的开关器件以及emc的一些原理,会造成零地感应电压或者高频传导压降。
降低零地电压的办法包括:    
①缩短零线长度,增大零线截面积可减小零线电抗,从而降低零地电压。该解决方案的优点是效果明显,从零线电抗计算公式zn=ρl/s看,当线长l减小,导线截面积增大,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。零线和地线截面积应该保证在相线的1.5倍以上。
②对于非隔离双变换纯在线的ups,逆变器工作时ups输入端零线电流理论上应该为0v。但ups的输出中线电流是由粗在三相是否均衡来决定,所以尽可能将负载均分到三相上,也能减小零地电压。
③测量接地电阻是否符合国家标准。例如接地体的接地电阻不得大于4ω,联合接地体的布线电阻小于1ω等要求。检查地线接头处连接是否有松动或者上锈,从而加大了接触电阻。
④ups负载端加隔离变压器,并将隔离后的零线接地,即ppc或者pdu精密配电柜。该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的问题。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。目前计算机房用户多采用这种配电方式。但应注意不要将负载零线接到电网零线,同时一定要保证接地排的接地满足机房的接地规范并保证可靠性,由于接地排的不可靠可能会造成设备损坏甚至人身伤害。
⑤非完全隔离工频ups能有效解决零地电压是一种误解。很多用户认为工频输出有隔离变压器,所以降低零地电压,或者说可以直接将输出n线重新保护地短接,这其实是一种误解。因为工频机整流器采用scr整流,直流母线电压大部分取400v,逆变交流电压在160v左右,需要用变压器升压到220v才能使用,因此这个变压器本质上是用来作逆变电压使用,而且工频机的输出变压器只安装在逆变器的回路中,而旁路没有隔离变压器,所以工频机的输出n线并没有与输入n线隔离,输出n线也就不能直接短接地,来降低零地电压到零。要想完全解决零地电压问题,需要在旁路上增加隔离变压器,或者按照方法4,在总输出上增加隔离变压器,做到一二次侧n线完全隔离。
上述方法1-3对降低零地电压都有一定作用,但并不能完全有效地解决零地电压问题。


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