科华UPS电源供电系统的接地及零地电压对负载的
2023-11-25
零地电压是UPS输出电压的重要技术指标，会直接影响负载的稳定运行。而正确处理UPS输出的零地电压，有利于设备的稳定运行，提高负载的使用寿命。
1.接地的基本概念
将电气设备或用电保护装置的外壳用导线(又称接地线)与接地体连接简称接地。直接与大地接触的金属导体或金属导体组称为接地体。接地线和接地体总称为接地装置。
(1)对地电压
电气设备的接地部分(如接地外壳、接地线和接地体等)与大地零电位点(在距接地体或接地处10m以外的地方)之间的电位差称为接地时的对地电压。
(2)接地电阻
接地体对地电阻和接地线电阻的总和称为接地装置的接地电阻。
(3)接地体作用
接地目的是为了安全，防止电气设备损坏和保证人身安全，保证电气设备的正常运行。为了保证人身安全，所有电气设备都应安装接地装置。若该电气设备一旦因绝缘损坏或感应带电，则电流可以经过接地线和接地体流入大地中去，不产生危险电压以保证人身安全。
(4)接地装置的安装
接地装置包括接地体和接地线两部分。
①接地体
接地体可尽量利用自然接地体，如敷设在地下的各种金属管道，一般自然接地体不能满足接地电阻要求时，可采用人工接地体。人工接地体可采用下述方法：在地表下挖长5m，深3m的沟槽，底部平铺一层粗砂，砂层上放入煤渣层，放入由钢管、角钢或铜管做成的铜排，角钢接地体一般为40mm×40mm×4mm或50mm×50mm×5mm，长2.5m以上，导电排与接地线要用卯接或焊接方式联接，然后在铺上煤渣层，平均撒上工业用盐，最后在平铺砂层填土压时，这样才能满足接地电阻小于4Ω的要求。禁止在地下用裸铝导体作为接地体，但可用钢管或粗铜线作接地体。
②接地线
接地线主要采用扁钢(截面积应大于48mm2)焊接，也可采用扁铜线。
③接地电阻值的测量
可以采用接地电阻测试仪，对接地装置的接地电阻进行测量，接地电阻测试仪属摇表类型。一般接地电阻要小于4Ω。
2.零线的定义
发电机和变压器的三相低压绕组采用Y型连接，连接后的中点引出的导线称中线，在三相四线制供电线路中，中线通常在变压器输出点直接接地，接地的中线称为零线。在380/220V供电线路中，相线与零线之间的电压为220V，理论上零地电压为0V。
3.产生零地电压过高的原因
由于三相电流不平衡，在用户端零地之间肯定存在零地电压。但只要把零地电压控制在2V以下，就不会对系统或者设备造成危害。产生零地电压过高的原因有以下几点：
(1)三相电源负载不平衡;
(2)接地电阻过大;
(3)零线和地线的线径太细或断路;
(4)高频谐波或电磁场*引起电位升高;
(5)使用UPS、电子稳压器等电子供电设备;
(6)用的插线板不符合电器标准;
其中前三项是造成零地电压偏高的主要原因，第(5)、(6)两项是用户设备的问题，只要合理选择UPS设备，正确选型和配线，就不会因设备问题造成UPS输出零地电压过高。
4.零地电压对负载的影响
零地电压对负载的影响，主要表现在三个方面：
(1)引起硬件故障
一般要求UPS输出零地电压值不超过2V。零地电压过高可能引发控制信号的误动作，造成设备的误启动和误关机。还可能造成误码率上升，丢包率增加，造成通信缓慢，传输速率下降，影响通信质量，延误或阻止通信的正常进行。
(2)烧毁设备
对于计算机设备而言，零地电压过高则会导致服务器速度下降、网络交换速度降低、服务器无故关机，甚至造成硬件损坏。
(3)引发控制信号的误动作
有的时候，服务器在零地电压高于某一值(比如2V)时就无法启动。因此用户在安装设备时，厂家的硬件安装工程师在现场就会对安装环境的零地电压进行测量，一般情况下要求小于2V，大于此数值则不予加电开机。
(4)影响通信质量
零地电压有时会直接导致硬件损坏。因此，高频设备供电不仅要采用在线式UPS，还必须配备很好的接地系统，以保证零地电压低于2伏。
5.零地电压过高的改进
因为零地电压是影响UPS后续设备运行可靠性的重要因素，一般要求零地电压控制在2V以下，为此可从以下几方面加以控制：
(1)保证三相电力负载尽可能均衡。如果三相用电不平衡，零线上的电流就会加大，零线N两端的电压差就会直接造成零地电压过高。因此，要尽量配平三相负载，定期根据负载的使用变化进行必要的调整。此外，还可以通过增加零线截面积，从而有效降低零地电压。
(2)建立独立、良好的接地系统，尽量降低接地电阻，接地电阻不能超过4Ω。接地线和接地体要符合电力设施规范，最好请专业人员做接地线且用仪器测量，务必使接地电阻符合要求。
(3)UPS零线输入端不能加装开关。UPS输入端零线不能装开关，任何时间不能让零线断路，特别是对UPS做蓄电池放电维护时，可断开火线但不能断开零线，否则会使UPS输入的零线悬空造成输出零地电压升高。
(4)选用零地电压值较小的UPS。在选购UPS时，需要考虑零地电压的控制问题。有些类型的UPS经过特殊的设计，甚至可以使输出的零地电压小于1伏。
(5)UPS输出端加装隔率变压器。当UPS输入的零地电压不高，而输出零地电压过高时，可以采用在UPS输出端加装隔率变压器的办法来隔离输入和输出之间的电气连接，同时在隔离变压器输出的零线端直接做接地处理。
6.结束语
零地电压是UPS输出电压的重要技术指标，直接影响负载的稳定运行。正确处理UPS输出的零地电压，制作符合规范的接地装置，接地电阻必须小于4Ω，保证UPS输出的零地电压小于2V，这样才能有效促进设备的稳定运行，避免造成重大损失。
