談零地電壓的產(chǎn)生原因與解決方法2010

1、談零地電壓的產(chǎn)生原因與解決方法2010-08-26 18:00出處：機(jī)房360作者：佚名【我要評(píng)論】 導(dǎo)讀零地電壓是通信設(shè)備使用過(guò)程中的一個(gè)較為突出的問(wèn)題，而且直接影響通信設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和設(shè)備的使用性能。正確處理零地電壓?jiǎn)栴}，對(duì)于整個(gè)通信系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。 隨著通信行業(yè)新業(yè)務(wù)、新技術(shù)的不斷發(fā)展，通信設(shè)備對(duì)供電電源的質(zhì)量和穩(wěn)定性提出了越來(lái)越高的要求，除了要求供電的可靠性、供電電壓和頻率等供電參數(shù)達(dá)標(biāo)外，對(duì)零地電壓也提出了較高的要求。零地電壓?jiǎn)栴}在計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)機(jī)房設(shè)計(jì)中沒(méi)有硬性規(guī)定，但在通信設(shè)備供電中又會(huì)經(jīng)常遇到。這里就其產(chǎn)生原因，對(duì)通信設(shè)備有什么危害，應(yīng)如何控制和解決，以確保通信

2、設(shè)備穩(wěn)定可靠的運(yùn)行進(jìn)行探討。1 零地電壓的產(chǎn)生原因通信局站由供電局供給l0kV交流高壓電源，并降低至380V低壓交流電源，以提供給通信設(shè)備使用。對(duì)于通信設(shè)備用交流電源來(lái)說(shuō)，由于交流配電機(jī)房與通信設(shè)備機(jī)房有一定的距離，為其提供的供電線路一般都較長(zhǎng)，又由于交流線道中有開(kāi)關(guān)電源、空調(diào)、照明等各種供電線，所以供電線路之間的三相交流電流不可能平衡。(1)若電力機(jī)房為了供電的安全性，兩交流屏并聯(lián)使用，但兩交流屏的零線沒(méi)有并聯(lián);(2)單相UPS輸入末接地線;(3)交流輸人電源線使用單股敷設(shè)方式。以上情況部會(huì)在通信設(shè)備供電端零地之間產(chǎn)生零地電壓?jiǎn)栴}。不過(guò)，若能把零地電壓控制在一定范圍之內(nèi)，就不會(huì)對(duì)通信系統(tǒng)和設(shè)

3、備造成危害，否則將造成通信設(shè)備損壞。2零地電壓的危害零地電壓對(duì)通信設(shè)備的影響，主要表現(xiàn)在：引起硬件故障，燒毀計(jì)算機(jī)接口設(shè)備;引發(fā)控制信號(hào)的誤動(dòng)作;影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。零地電壓過(guò)高時(shí)會(huì)引起硬件損壞，一般情況下，零地電壓值不能超過(guò)2V。零地電壓若超過(guò)2V，將引起計(jì)算機(jī)串口硬件直接損壞，還可能引發(fā)控制信號(hào)的誤動(dòng)作，造成計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)設(shè)備的誤啟動(dòng)和誤關(guān)機(jī)。3零地電壓的控制措施交流供電零地電壓是影響通信設(shè)備正常運(yùn)行的重要原因，零地電壓過(guò)高會(huì)造成數(shù)據(jù)設(shè)備和計(jì)算機(jī)設(shè)備的故障或損害，所以必須控制在2V之內(nèi)。由于零地電壓較高的形成原因非常復(fù)雜，所以要針對(duì)不同情況，進(jìn)行具體分析再做相應(yīng)的處理。其主要考慮的問(wèn)題和解決的

4、途徑如下：首先保證三相交流負(fù)載平衡，如果三相用電負(fù)載不平衡，零線上的電流就會(huì)加大，輸入、輸出零線兩端的電壓差就會(huì)增大，直接造成輸出零地電壓增高。因此，在初次加電時(shí)盡量保持三相交流用電負(fù)載平衡，并定期根據(jù)負(fù)載的使用變化情況進(jìn)行必要的調(diào)整。此外，還可以通過(guò)增加零線截面積，減少零線的線路電壓損失，比如：零線電壓U=IR，而零線電阻R=L/S，所以對(duì)于UPS設(shè)備交流輸入、輸出的零地線的線徑應(yīng)大于或等于相線線徑，減小零線長(zhǎng)度，從而在一定程度上降低零地電壓數(shù)值。另一方面必須有良好的接地系統(tǒng)，是降低零地電壓的保障，所以通信電源系統(tǒng)的接地電阻必須符合要求標(biāo)準(zhǔn)，否則接地電阻值一高，很小的電流就會(huì)產(chǎn)生很高的零地電

5、壓。在通信局站接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用時(shí)接地電阻必須符合要求標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)地線線徑問(wèn)題，要充分考慮到在系統(tǒng)的最大用電負(fù)荷及安全的前提下，對(duì)不同的設(shè)備和不同負(fù)荷，使用不同地線線徑。若條件允許的情況下，電源線和地線在不同的走線道單獨(dú)敷設(shè)至設(shè)備端。同時(shí)在UPS設(shè)備選型時(shí)，選擇諧波干擾符合國(guó)家規(guī)定的UPS。必要時(shí)還必須安裝相應(yīng)抑制各次諧波的濾波設(shè)備，從根本上解決零地電壓?jiǎn)栴}。也防止UPS諧波對(duì)柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組電機(jī)供電的干擾和影響。在通信機(jī)房中，由于負(fù)載為服務(wù)器、小型機(jī)等類(lèi)型的負(fù)載，這些負(fù)載本身因?yàn)殡娐吩虍a(chǎn)生大量諧波，諧波導(dǎo)致電纜發(fā)熱，還會(huì)導(dǎo)致輸出電源的零地電壓超過(guò)服務(wù)器所要求的小于2V的指標(biāo)。所以在選擇UPS時(shí)

6、，要充分考慮UPS諧波對(duì)零地電壓的影響。如果零地電壓過(guò)高，在一般方法無(wú)法控制零地電壓的情況下，為保證通信設(shè)備可靠的運(yùn)行，可以采用在負(fù)載端加裝隔離變壓器的辦法，來(lái)隔離輸人和輸出之間的電氣連接。一般采用在其輸出端加裝輸出隔離變壓器的方式。 -分頁(yè)欄-4零地電壓的解決方法對(duì)于數(shù)據(jù)設(shè)備而言，零地電壓過(guò)高會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器運(yùn)行速度降低、網(wǎng)絡(luò)傳輸速度降低、服務(wù)器無(wú)故關(guān)機(jī)，甚至造成硬件損壞。服務(wù)器廠家在零地電壓高于2V時(shí)就不敢加電。尤其是安裝小型機(jī)、服務(wù)器等設(shè)備時(shí)，廠家的硬件安裝工程師在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)測(cè)通信設(shè)備時(shí)，對(duì)供電電路的零地電壓進(jìn)行測(cè)量，一般情況下要求小于2V，大于此數(shù)值則不予加電開(kāi)機(jī)。通信局站零地電壓偏大的因素有

7、：(1)三相電源負(fù)載嚴(yán)重不平衡;(2)接地電阻值不符合規(guī)范要求;(3)單相UPS輸入末接地線;(4)兩交流屏并聯(lián)供電，但零線沒(méi)有并聯(lián);(5)交流輸人電源線使用單股線的敷設(shè)方式;(6)N(零)線、PE(地)線線徑不符合規(guī)范;(7)UPS工作時(shí)諧波引起的電位升高;(8)電源線的差模干擾和共模干擾。在以上產(chǎn)生零地電壓的因素中，第(3)、(4)、(5)、(8)項(xiàng)是供電方面的問(wèn)題，如：某個(gè)通信局站計(jì)費(fèi)小型機(jī)使用單相UPS供電，廠家在小型機(jī)加電時(shí)測(cè)量UPS輸出零地電壓，發(fā)現(xiàn)UPS輸出零地為90一110V交流電壓，拒絕給小型機(jī)加電。通過(guò)檢測(cè)知該局的地線電阻為0.45，單相UPS的輸人交流、直流電壓和輸出電壓

8、符合供電標(biāo)準(zhǔn)，UPS輸出屏的地線已接好，但是UPS本身地線末接，造成UPS輸出零地之間為90一1l0V交流電壓，當(dāng)在單相UPS外殼的地線處接一根地線后，測(cè)試單相UPS的輸出零地交流電壓為0.2一0.3V，符合小型機(jī)供電要求。又如：有個(gè)通信局站計(jì)算機(jī)用交流電源供電，在使用交流電供電的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)串口損壞的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，該系統(tǒng)計(jì)算機(jī)供電為兩交流屏分別供電，每個(gè)交流屏的交流輸入，分別從低壓配電兩個(gè)低壓開(kāi)關(guān)引人，在電力機(jī)房?jī)山涣髌敛⒙?lián)使用。通過(guò)測(cè)試地線電阻數(shù)值為0.6，交流電壓、頻率變化范圍符合標(biāo)準(zhǔn)要求，輸出交流線線徑符合供電設(shè)計(jì)要求，三相交流用電負(fù)載也基本平衡。交流零地線接觸牢固可靠。但在負(fù)載端檢

9、測(cè)交流零地電壓為2.7一3V，在低壓配電輸入端檢測(cè)為0.1一0.3V，在電力機(jī)房?jī)山涣髌亮憔€之間測(cè)試電壓為2.7一3V，通過(guò)兩個(gè)交流屏零線并聯(lián)后，在兩并聯(lián)交流屏輸出零地電壓降到0.2V左右，在用電負(fù)載端測(cè)試零地電壓為0.5V左右。從此使用交流電源的計(jì)算機(jī)和服務(wù)器運(yùn)行正常。再以UPS為例，UPS由六脈沖(12脈沖)整流電路、逆變電路和控制電路等組成，由于電路結(jié)構(gòu)的特性和大型電感和電容的存在，系統(tǒng)中UPS的應(yīng)用會(huì)造成輸出零線與輸入零線之間存在電壓。尤其是UPS交流輸人電源線的單股敷設(shè)方式，對(duì)UPS輸出零地電壓的影響更為嚴(yán)重。因而會(huì)造成UPS輸出零線與地線之間的電壓。如:某大型IDC機(jī)房使用6臺(tái)30

10、0kVAUPS供電，由于UPS機(jī)房與低壓配電機(jī)房距離較遠(yuǎn)，UPS交流輸人電源線需要200m左右，UPS交流輸人電源線線徑為240mm2，采用TN一S三相五線制單股線敷設(shè)方式。該通信樓的接地為聯(lián)合接地方式，接地電阻為0.43。6臺(tái)300kVAUPS交流輸人電源線和交流輸出線及零地線線徑符合設(shè)計(jì)要求。6臺(tái)300kVAUPS的供電為雙母線供電方式，每臺(tái)UPS交流輸人電源線通過(guò)本UPS交流配電屏、濾波器到UPS，UPS輸出到本UPS的交流輸出屏，UPS輸出屏各分路輸出到IDC機(jī)房電源列頭柜，電源列頭柜的分路輸出到IDC的集裝柜供電。在6臺(tái)300kVAUPS單獨(dú)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在1、2臺(tái)UPS加

11、載240kW時(shí)輸出零地電壓為6.2V和6.7V;3、4臺(tái)UPS輸出零地電壓為2.3V和2.7V;5、6臺(tái)UPS輸出零地電壓為0.9V和1.lV。UPS旁路帶載試驗(yàn)1、2臺(tái)UPS輸出零地電壓為6.7V和6.9V;3、4臺(tái)UPS輸出零地電壓為2.4V和2.8V;5、6臺(tái)UPS輸出零地電壓為1.lV和1.2V。各臺(tái)UPS空載加電測(cè)試，1、2臺(tái)UPS輸出零地電壓為1.9V和1.8V;3、4臺(tái)UPS輸出零地電壓為0.62V和0.61V;5、6臺(tái)UPS輸出零地電壓為0.l2V和0.13V。同時(shí)在UPS加載240kW時(shí)，在UPS輸入屏測(cè)試最大的零線電流為30.92A;地線最大電流為40.3lA。這已經(jīng)證明了

12、在交流輸入線中產(chǎn)生了電磁干擾，即共模和差模千擾所造成的零地線上的電流。由于UPS交流輸人電源線距離長(zhǎng)且又是弟股線，在電力線道里按布線美觀的方式敷設(shè)，6臺(tái)UPS交流輸人電源線共計(jì)30條電纜和空調(diào)及開(kāi)關(guān)電源電纜存線道里混放，所以在加電后它們之間產(chǎn)生了電磁干擾，從諧波分析上看到不同頻率的雜波，從而產(chǎn)生了零地線上的電流，進(jìn)而造成了零地電壓高的現(xiàn)象。又由于這些電纜在線道里捆綁在一起敷設(shè)，使得它們?cè)诹憔€上的諧波分量不盡相同，所以在6臺(tái)UPS交流輸出端產(chǎn)生的零地電壓各不相同。針對(duì)上述情況，對(duì)交流輸出零地電壓大的UPS進(jìn)行了分段測(cè)試，在UPS輸出配電屏接上假負(fù)載，開(kāi)啟UPS測(cè)試檢測(cè)零地電壓，檢測(cè)結(jié)果零地電壓為6.9V。甩開(kāi)UPS輸出配電屏，在UPS輸出端子上接假負(fù)載測(cè)試零地電壓為6.5V，最后在UPS交流輸入屏甩開(kāi)UPS和UPS輸出配電屏，UPS交流輸入屏直接接假負(fù)載進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試零地電壓為6.5V，證明UPS和UPS輸出屏對(duì)輸出零地電壓的影響不大。為了更好地確定UPS輸人交流電源線的干擾問(wèn)題，在UPS交流輸入的低壓配電室單獨(dú)引人一根5芯電纜，對(duì)輸出零地電壓高的UPS進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果UPS輸出零地電壓在加載240kW負(fù)載的情況下，UPS輸出零地電壓為1.05V。通過(guò)上述測(cè)試情況可以證明，UPS交流電出入單股電源線在線道里的敷設(shè)方式，會(huì)造成零地電