UPS供电零地电压问题的解决.doc

计算机机房UPS供电零地电压问题的解决艾默生网络能源公司 UPS产品部 温顺理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，IBM、HP、SUN等厂家的新型服务器对UPS输出零地电压提出了更高要求：Vn-g 1V。如果现场零地电压达不到要求，服务器厂家工程师往往拒绝上电开机。首先分析一下零地电压产生的原理：零线排地线排Zn负载电流地线电流ZgCXc=1/2p f CL高频噪声路径图1零线电压Vn=In Zn In为零线电流零线电抗Zn=LS 为导线电导率，L为线长，S为导线截面积如果In=60A、Zn=0.1欧姆，Vn将为6V。 在高频谐波下，导线之间不在是一个纯电组性元件，而是一个集电感、电容、电阻为一体的混合体，如下图所示：图2其中感抗为XL= 2p f C，容抗为Xc=1/2p f C因为线间存在耦合电感和电容，高次谐波将在零线、地线产生一定的高频电流。也可能抬升零地电压。分析了零地电压产生的原理，就可以找到解决方法：1、缩短零线长度，增大零线截面积可减小零线电抗，从而将低零地电压，此种方法解决方案的优点是效果明显，从零线电抗计算公式Zn=LS看，当线长L减小，导线载面积增大，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。2、 对于双变换真在线的UPS，当逆变器工作时，UPS输入端零线电流理论上应该为零。但由于机房输入配电柜内所有的电缆走的都是大电流，这些电流包括UPS，机房的逆变器，本楼层的照明，空调，等等。每一根电缆都含有大量的电磁干扰，所有的这些电缆被捆扎在一起走长线，使得这些高频干扰互相串扰，高频干扰电流在零线、地线上流过带来了零地之间的压降。从测试波形上看零地之间的高频成分呈非固定频率的杂波，也可以反映干扰为多种设备电流的电磁骚扰叠加。下图为在某机房实测的UPS输出零地电压波形：图3将UPS的火线和零线、地线分开走线，两者的距离应该保证在20cm以上，最好能做到40cm。其他动力电缆也应该远离UPS零线。如现场施工不能分开，零线和地线可考虑用铠装屏蔽电缆，可达到同样效果。图4这种解决方案的优点是可以不增加任何成本，由距离的增加来有效的衰减高频骚扰，消除零线高频电流的产生，从而达到了降低零地电压的目的。但是风险是只能降低零地电压，随着输入电压的变化，负载的变化，或者机房内任何配置的改变，电磁干扰环境可能随之改变，零地电压也可能漂移，不能做到彻底解决问题。3、 UPS负载端加隔离变压器，并将隔离后的零线接地。零线排地线排Zn负载电流ZGCl图5这种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。目前计算机机房用户多采用这种配电方式。精密配电中心（PPC）集输出配电系统和双屏蔽隔离变压器于一体，是解决零地电压问题的最优选择。综上所述，推荐使用UPS负载端加装隔离变压器方案，此方案可一劳永逸地解决零地电压问题。在某些场合方案3不能实施时