機(jī)房中供電系統(tǒng)零地電壓問題
admin
2013-12-16 00:00:00
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在數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)中,，零地電壓是個非常敏感的問題,，因為IT設(shè)備廠家在安裝他們 的設(shè)備之前,，先要測試供電電壓的零線與地之間的電壓,，并要求零地電壓必須小于某個限定 的數(shù)值,。例如IBM公司規(guī)定,，在零地電壓小于等于IV的情況下才能安裝他們的IT設(shè)備,。 于是,，零地電壓的大小就成為判定供電系統(tǒng)是否符合要求的標(biāo)志性參數(shù)之一,。但是,，IT廠 商為什么提出這個要求？零地電壓高時是否影響和如何影響IT設(shè)備工作的,？這既是個技術(shù) 問題,，也是個概念問題。概念的錯誤會導(dǎo)致技術(shù)應(yīng)用和工程實施過程中一系列的困惑,，用錯 誤的概念去解釋系統(tǒng)存在和發(fā)生的問題,，也必然會得出錯誤的結(jié)論。對于這個嚴(yán)肅的問題,， 必須先了解清楚以下幾個問題：
(1) 在供電系統(tǒng)中零地電壓是如何產(chǎn)生的,？
(2) 為什么零地電壓并不影響IT設(shè)備的正常運(yùn)行？
(3) IT廠商為什么要對供電系統(tǒng)零地電壓提出限制,？
(4) 業(yè)內(nèi)歸結(jié)為零地電壓高而產(chǎn)生的似是而非的問題,，產(chǎn)生這些問題的真正原因是 什么,？
1.供電系統(tǒng)中零地電壓是怎樣產(chǎn)生的
數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)如圖4. 22所示。
(1) 市電輸人系統(tǒng)中通常首先配置一臺10kV/380V A/Yo變壓器,，Yo側(cè)的中心點通過 接地網(wǎng)直接接地,，并形成TN-S接地系統(tǒng)。在系統(tǒng)接地極這一點,，零線與地線是同電位的,， 也就是說零地電壓絕對為零。
(2) 380V/220V以三相四線形式對數(shù)據(jù)中心各種設(shè)備供電,，包括UPS,、ATS、PDU,、空 調(diào)系統(tǒng),、照明及輔助設(shè)備等，在這些設(shè)備中以三相供電設(shè)備為主（照明等單相供電設(shè)備功 率很小),。
(3) UPS供電系統(tǒng)一般是三相輸入三相輸出,。
(4) IT設(shè)備一般是單相220V供電。
零地電壓是產(chǎn)生在零線與地線之間的電壓,。地線和零線的功能是不同的,，在數(shù)據(jù)中心 中，地線有幾種功能,，包括電源地,、保護(hù)地、邏輯地,、屏蔽地,、防雷地。幾種地線都在系統(tǒng) 接地極接在一起,。在常態(tài)下地線中是沒有工作電流流過的,，只有當(dāng)輸入市電中存在干擾電壓 (如雷擊感應(yīng)電壓、輸人市電瞬變電壓）時,，才可能通過線路中的共模干擾濾波環(huán)節(jié)形成地 線電流,。在常態(tài)下可認(rèn)為地線中不存在壓降問題，地線電位是穩(wěn)定不變的參考電位,。
而零線則不然,，零線中是有工作電流的，從變壓器的二次側(cè)接地點到IT負(fù)載的零線輸 人點N之間,，可能有很長的輸電距離,，當(dāng)負(fù)載投入運(yùn)行后，一定有大量的零線電流延零線 流回到各級母線，并在母線的零排處疊加,，疊加后未被抵消的部分將流回到接地點,。由于零 線阻抗的存在，在各級母線的零排之間就形成了電壓降,。這樣以接地點為參考點,，零線上的 各個點就形成了對地的電壓降，這就是所謂的“零地電壓”,。零地電壓從本質(zhì)上來說,，與其 他電壓沒有任何特別的地方，只是零線上的電壓降,。
零線阻抗的大小取決于零線的線路長度與線徑,，對于已經(jīng)建好的數(shù)據(jù)機(jī)房而言是個不變• 量；而零線中工作電流的大小則取決于下列運(yùn)行條件：
(1) 電網(wǎng)三相電壓幅值或相位的對稱度,；
(2) 三相負(fù)載電流大小和相位的對稱度,；
(3) 三相負(fù)載中是否有h次諧波的存在等,。
由上述三種因素所產(chǎn)生的零線電流,，在零線阻抗中就形成了零線電壓，相對于穩(wěn)定的地 電位就是零地電壓,。零地電壓數(shù)值直接取決于線路長度（阻抗）和零線電流的大小,。
