UPS零地電壓概念及降低方法

隨著計算機技術(shù)日新月異的發(fā)展，計算機內(nèi)部芯片的工作電壓越來越低，能耗越來越小。為了服務(wù)器正常工作需要，IBM、HP等廠家的新型服務(wù)器對機房零地電壓提出越來越高的要求。UPS廠商承諾的零地電壓小于多少，是指不額外增加的零地電壓，即指機房輸入配電柜上零地電壓為0V時UPS輸出端的零地電壓。加入用戶本身的配電系統(tǒng)達(dá)不到要求，零線電流或者相間高次諧波耦合造成零線相對地線有一定的電壓差，這樣在UPS的輸入處，零地電壓就會升高而到不到設(shè)備要求，這不是UPS本身能徹底解決的問題。如某機房在UPS旁路工作時，配電柜零地電壓為1.8V，當(dāng)UPS逆變供電時，機房配電零地電壓為2V，則其UPS增加的零地電壓為0.2V。 UPS廠商聲稱的零地電壓低于1V就是指這個增加的零地電壓。因為UPS在雙變換模式運行時，UPS內(nèi)部的開關(guān)器件以及EMC的一些原理，會造成零地感應(yīng)電壓或者高頻傳到壓降。

降低零地電壓的辦法包括：

1)縮短零線長度，增大零線截面積可減小零線電抗，從而降低零地電壓。該解決方案的有點是效果明顯，從零線電抗計算公式Zn=ρL/S看，當(dāng)線長L減小，導(dǎo)線截面積增大，Zn隨之減小，零地電壓也同時降低。但收到現(xiàn)場實際情況限制，不太容易實現(xiàn)。需在機房初期設(shè)計階段充分考慮，否則很難更改。零線和地線截面積應(yīng)該保證在相線的1.5倍以上。

2)對于非隔離雙變換純在線的UPS，逆變器工作時UPS輸入端零線電流理論上應(yīng)該為0V。但UPS的輸出中線電流是由粗在三相是否均衡來決定，所以盡可能將負(fù)載均分到三相上，也能減小零地電壓。

3)測量接地電阻是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)。例如接地體的接地電阻不得大于4Ω,聯(lián)合接地體的布線電阻小于1Ω等要求。檢查地線接頭處連接是否有松動或者上銹，從而加大了接觸電阻

4)UPS負(fù)載端加隔離變壓器，并將隔離后的零線接地，即PPC或者PDU精密配電柜。該解決方案的優(yōu)點在于能夠非常有效的解決負(fù)載端零地電壓的問題。因為隔離后的零線接地，可以保證負(fù)載的零地電壓趨近于零。隔離變壓器是一個非常成熟的產(chǎn)品，品種全，可以滿足各種功率等級的要求，供貨周期短，價格低廉，而且安全可靠、無風(fēng)險。目前計算機房用戶多采用這種配電方式。但應(yīng)注意不要將負(fù)載零線接到電網(wǎng)零線，同時一定要保證接地排的接地滿足機房的接地規(guī)范并保證可靠性，由于接地排的不可靠可能會造成設(shè)備損壞甚至人身傷害。

5)非完全隔離工頻UPS能有效解決零地電壓是一種誤解。很多用戶認(rèn)為工頻輸出有隔離變壓器，所以降低零地電壓，或者說可以直接將輸出N線重新保護地短接，這其實是一種誤解。因為工頻機整流器采用SCR整流，直流母線電壓大部分取400V，逆變交流電壓在160V左右，需要用變壓器升壓到 220V才能使用，因此這個變壓器本質(zhì)上是用來作逆變電壓使用，而且工頻機的輸出變壓器只安裝在逆變器的回路中，而旁路沒有隔離變壓器，所以工頻機的輸出 N線并沒有與輸入N線隔離，輸出N線也就不能直接短接地，來降低零地電壓到零。要想完全解決零地電壓問題，需要在旁路上增加愛隔離變壓器，或者按照方法 4)，在總輸出上增加隔離變壓器，做到一二次側(cè)N線完全隔離。

上述方法1)——3)對降低零地電壓都有一定作用，但并不能完全有效地解決零地電壓問題。