原创 零地电压：电子设备稳定运行的关键因素

电能是生活中最重要能源之一。而且各个行业的用户对供电的质量也提出了越来越高的要求，除了传统的供电可靠性、电压质量与频率质量等衡量标准外，对零地电压也提出了较高要求。

零地电压问题在计算机机房设计国标中没有硬性规定，但在现实工作中又会经常遇到，它如何产生？有什么危害？应控制在多大范围内呢？

零地电压的形成

我国发电厂的发电机组输出额定电压为3.15～20kV。为减少线路能耗，一般电能的输出要经发电厂中的升压变电所升压至35～500kV，再由高压输电线传送到受电区域变电所，降压至6～10kV，经高压配电线送到用户配电变电所并降压至380V低压，以提供给用户使用。

对于任何一个用户来讲，为其提供电力设施的供电线路一般都很长，由于各输电线路之间的电流并不相等，因此在用户端、零地之间肯定存在零地电压。不过，如果能够把零地电压控制在一定范围之内，就不会对系统或者设备造成危害。

但在某些场合，异常情况往往会导致零地电压的偏大，例如：

（1）三相电源配电时负载不平衡；

（2）接地电阻不符合规范要求；

（3）N（零）线和E（地）线的线径不够或断路；

（4）高频谐波引起电位升高；

（5）电磁场干扰；

（6）使用UPS、电子稳压器等电子供电设备；

（7）用的插线板不符合电器标准；

以前，造成零地电压偏高的主要原因是前三项。近些年来，随着节能灯等气体放电类光源的普遍使用，变频技术、大容量可控硅整流装置的广泛应用，都使得零地电压值产生了偏高。

在以上产生零地电压的因素中，第（6）、（7）两项是用户设备的问题，以使用UPS为例，UPS是由整流电路，开关电源等组成的，由于电子电路的特征以及电感和电容的存在，系统中UPS的应用会造成输出零线与输入零线之间存在电压差，因而造成了输出零线与地线之间的电压差。

零地电压的危害

零地电压对负载的影响，主要表现在三个方面：引起硬件故障，烧毁设备；引发控制信号的误动作；影响通信质量。

一般情况之下，零地电压值不得超过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。

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。

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。因此用户安装的某些负载（例如HP小型机、IBM服务器等），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。

零地电压甚至直接导致硬件损坏。要避免硬件故障发生，服务器管理人员就必须注意服务器的使用环境完全正常。比较重要的服务器除必须在恒温、恒湿的环境之下工作外，电源环境也要符合标准，不仅要采用UPS，还必须配备良好的接地系统，以保障零地电压低于2伏。

零地电压的控制

因为零地电压是影响机器运行可靠性的重要因素，零地电压高会造成机器故障或损害，所以必须对它加以控制。因为零地电压的形成原因很复杂，所以控制要有针对性。主要考虑的问题和解决的途径如下：

保障负载均衡。如果三相用电不平衡，零线N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。因此，在可能的条件下要尽量配平三相负载，并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，减少零线的线路电压损失，从而在一定程度上降低零地电压。

建立良好的接地系统，尽量降低接地电阻。接地电阻一高，很小的电流就会产生零地电压，所以一定要降低。在计算地线线径问题时，在考虑了系统可能的最大用电量和安全的基本需求后，需要特别计算电缆长度，对不同高度楼层使用的不同线径的地线，需要给予明确规定。

尽量选用绿色的、谐波干扰符合国家规定的用电设备。必要时还可安装相应抑制高次谐波的设备，以从根本上净化电网。同时还必须加强定时、定期和有针对性的设备维护保养，才能确保设备正常运行，降低高次谐波。

选用有零地电压控制能力或零地电压值较小的UPS。在机房中，大量负载为服务器、交换机等类型的负载，这些负载本身因为电路原因产生大量谐波，谐波导致电缆发热，还会导致输入电源的零地电压超过服务器所要求的小于2V的指标，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。

对于供配电二次装修涉及到的电气施工的监管要严格。由于二次装修的工程量大小不一，如果管理不好，也会影响施工质量和供电系统安全。

加装隔率变压器也是降低零地电压的有效措施。在零地电压过高，一般方法无法控制零地电压的情况下，为保证负载可以正常开机运作，可以采用加装隔离变压器的办法，来隔离输入和输出之间的电气连接。