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零接地电压的产生和误解

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-09-24 0:17:46 * 浏览: 0
零接地电压一直是数据室中一个有争议的问题。服务器供应商和机房维护人员对电源供应商和电源专家的意见不同。本文在以往研究的基础上,试图系统地找出零接地电压与机房之间的关系,并提出建议。 var_bdhmProtocol =((“ https:” == document.location.protocol)?” https://”:“ http://”),document.write(unescape(“零接地电压在数据室有争议的问题。一方是服务器设备供应商和机房维护人员。它认为零接地电压对机房的正常运行有很大的影响。必须将机房的零电压控制在2V甚至1V以下。该视图基于“案例”,并考虑了机房设备。零接地电压高时,服务器容易崩溃,通信设备运行缓慢,通信速度降低。零接地电压降低到合理水平后,上述现象恢复正常。另一方是电源设备的供应商和电源专家,并认为零接地电压不会直接影响机房。仅需确保零接地电压低于10V。该观点基于“推论”理论,也就是说,从电路的逻辑来看,零接地电压不会影响负载的路径。在研究的基础上,系统地找出零接地电压与机房设备之间的关系,并提出建议。 1产生零接地电压的原因是为了解释零接地。在产生电压之前,首先要澄清一个问题:线阻抗对高频电流和低频电流的影响。图1显示了线路电阻和电感电抗。以开关频率为6kHz的200kVA UPS为例。相电流300A,输入AWG3 / 0电缆,典型长度为50m,N线和PE线直径加倍,N线电缆电阻为0.0021Ω,线电感约为10μH。为了简化计算,将工频电流,工频电压,工频阻抗与高频电流,高频电压,高频阻抗去耦。从表1可以看出,如果是工频电流,则需要476A的电流在N线上产生1V工频电压。如果N线工频电流为相电流的1/3(100A),则仅产生约0.2V的电压降;如果N线为24kHz高频电流,则仅需660mA电流即可产生1V 。高频电压降。在接线规格的情况下,从上述计算可以看出,对于小于1/3相电流的N线工频电流,或小于1/10相电流的N线三次谐波电流,对线路电压降几乎没有影响,可以忽略不计,但是对于开关频率水平的高频电流,或者对于开关频率倍增器的高频电流,即使很小的电流也会对线路电压降产生更大的影响。下面分析TN-S系统中UPS的零接地电​​压。在图2中,设置RAO,RBA,RCB AO,BA和CB段的N线(零线)阻抗,ROX,RXY和RYZ是OX,XY和YZ PE的阻抗线(地面)。在负载侧可以看到负载侧的零接地电​​压。零接地电压与零接地阻抗和零接地电流有关。该行的每个部分的效果将在下面详细描述。 (1)AO段i1是隔离变压器与UPS之间的N线电流,包括N线上输入的三相不平衡所形成的工频电流,以及三相高压所形成的高频电流。 N线上的低频纹波电流。当前。对于当前的三相UPS,通常输入的三相电流是平衡的,并且N线工频电流非常小,不到相电流的5%。根据先前的分析,此数量级的工频电流对N线电压降影响很小,可以忽略不计。高频电流不容忽视。对于UPS输入,高频N线电流是影响N线压降的主要因素。图3是高频UPS的输入电流图。该波形是正弦波,但包含开关频率的高频纹波。三相高频纹波无法消除,并且在N线上形成高频电流。 (2)BA段i2还包括UPS输出的工频N线电流,三次谐波电流和高频N线电流。高频N线电流对N线压降的影响不容忽视,但对于工频电流而言是3倍。谐波电流,或以200kVA以上的UPS为例。在三相负载不平衡的情况下,工频N线电流可以达到300A的相电流。使用非线性负载时,N线三次谐波电流可能达到相电流的两倍,约为600A,并且可以看到UPS输出的N线电流。功率频率分量和三次谐波分量均会影响N线电压降。也就是说,对于BA段线,N线工频电流(包括三次谐波电流)和高频电流对N线压降有较大影响。 (3)CB段CB段的N线工频电流等于相电流。因此,CB段类似于BA段。 N线工频电流和高频电流对N线压降有很大影响。 (4)OX,XY,YZ段i4,i5,i6主要是UPS和ICT设备中PE的Y电容电流和其他泄漏电流。安全法规通常要求电源泄漏电流小于3.5mA,但大多数电源都很大。设备的漏电流,漏电流大于3.5mA,甚至在操作过程中达到1A或更高。这部分电流的主要成分是高频电流,OX,XY和YZ段的地线电压降主要由高频泄漏电流引起。通过以上分析,图4显示了接地电压为零i1〜i6的原因,而相应的线路阻抗是接地电压为零的原因。 2零接地电压对ICT设备的影响零接地电压过高会对负载EMI电路构成一定的威胁,这可能导致EMI电路烧坏。当零接地电压非常苛刻并且足以击穿Y电容器时,就会发生这种情况。那么低于20V的零接地电​​压会影响ICT负载吗?图5是ICT设备的典型图。在实际应用中,出于抗*和EMC的考虑,ICT电源的大多数12V接地都连接到了地线(PE),因此PE干扰会影响ICT设备。如图5所示,热线和N线的高频电流纹波通过Y电容器和寄生阻抗耦合到接地层,并且接地层具有一定的感抗,并且接地层每个设备的芯片干扰都会引起高频干扰,而高频干扰会影响DSP和通信线路,从而使DSP容易掉线并且通信错误率会上升。此外,设备之间的接地层还具有一定的电感电抗,因此设备之间的高频电流不同将导致两个设备之间的接地电压差,这将导致接地环路流动,这也将影响通讯线路。值得一提的是,地平面的工频波动对ICT设备影响不大。大多数ICT机房的接地层是由高架地板形成的,电阻(对应于工频阻抗)极小,但寄生电感与线路周围环境有关,感测值在μH电平,这对高频电流有很大影响。因此,在图4的电路中,只有i5和i6的高频波动对ICT设备有一定影响,而其他i1到i4产生的零接地电​​压对ICT设备没有影响。 3高频机和工频机零频电压对ICT设备影响的比较在上面分析的系统中,只有i5和i6 wi的高频波动会对ICT设备产生一定的影响。那么,在零接地电压下,工频机和高频机有何区别?从图6可以看出,工频机具有一个输出隔离变压器,输入N连接到隔离变压器的中性点,因此输入N不包括工频和高频分量(实际上, UPS输出N的高频分量仍将耦合到输入N,但内容极小,可以忽略不计,并且其他地方的零接地电​​压与高频机相同。即,工频机的零接地电​​压主要由i2〜i6和相应的线阻抗确定,而高频机的零接地电​​压由i5〜i6和相应的线阻抗确定。因此,在相同情况下,大多数功率频率机都需要测量。零接地电压低于高频机的零接地电​​压,尤其是在测量点为A和X时。根据先前的结论,零接地电压不会直接影响ICT负载。图6中只有i5和i6会影响ICT负载的正常运行。工频机和高频机的i5,i6和线路阻抗没有区别。因此,工频机和高频机对ICT负载的影响机理是相同的,优点和缺点之间没有区别。 UPS输出线(即负载电源输入线)上的高频纹波直接影响i5和i6。为了降低成本,一些高频机制造商使用较小的滤波电感,并且输出电压高频纹波滤波不完全,导致高频机在机房产生*问题,但从原理上讲从观点来看,工频机通过输出隔离变压器的漏感作为滤波电感,存在高频纹波滤波不完全的问题。因此,机房中的高频机与高频机零接地电压之间没有区别。 4配电系统与零接地电压之间的关系上面的分析主要基于TN-S系统,它是家用数据机房中最常见的配电系统。实际上,对于国外或某些县局,将使用其他分发。电气系统,而其他配电系统中的零接地电​​压和TN-S系统中的零接地电​​压,无论是因果还是因果,都不尽相同。根据IEC和GB的定义,有五种配电系统:IT,TT,TN-C,TN-S和TN-CS。 TN-CS是TN-C和TN-S的组合。分析。 (1)在IT系统IT系统中(参见图7),UPS设备外壳直接接地,电源的中性点未接地或高阻接地。不建议设置零线。对于具有中性线的IT系统,由于N和PE之间的关系。高电阻,因此接地电压可能为零或十伏。 (2)TT系统在TT系统中(参见图8),电源的中性点已接地,设备外壳也已接地,并且两个接地点均未电气连接。中国许多小型通讯局都使用这种配电系统。在实践中,由于设备外壳的接地不规范或没有可靠的接地,设备的零接地电​​压达到几十伏到几百伏,但是如此高的零接地电​​压并没有直接损害。连接到EMC电路,并且不会引起设备异常。 。 (3)TN-C系统在TN-C系统中(见图9),N和PE共用一条线路,因此零接地电压为零。北美中型和大型数据机房是480V TN-C系统,机房负载是120V单相电源输入。因此,需要将降压隔离变压器添加到列标题中。同时,隔离变压器会将TN-C系统转换为TN-S系统。该架构中的负载靠近隔离变压器,并且存在基本lly没有零接地电压问题。 TN-S系统是家用机房中最常见的配电系统。已经进行了先前的分析,在此不再重复。 5零接地电压的错误和建议通过前面的分析,我们可以看到对当前零接地电压的一些误解:误解1:使用零接地电压作为判断UPS对设备影响的标准指标确定输入前的UPS和输入后的零电流和阻抗。 UPS输入之后,只有接地电流和阻抗会对负载产生影响。零接地电压可以用作参考,但零接地电压可以用作判断UPS对设备影响程度的标准指示器。不科学。另外,不同配电系统的零接地电​​压也不同。例如,IT系统具有一定的零接地电​​压,但对机房没有影响。对于配电系统引起的零接地电​​压以及UPS输入侧的零接地,影响很小,只要低于10V,就可以正常使用。误区二:认为工频机的零频小,对机房的影响小。实际上,对于真正影响负载的接地平面高频电流,工频机和高频机是相同的,没有区别。目前,大多数高频机的零接地电​​压均低于2V。对于数据室,在“零地电压对数据通信设备的影响分析”一文中[1],华为和中国电信的联合测试结果表明,地电压和*电压的反*电平。服务器和通信设备的接地高于2.5V。零接地电压的反*电平高于15V。根据先前的分析,建议:1零接地电压低于10V,可以认为没有影响。 2如果零接地电压高于10V,请检查设备之间的接地电压。如果接地电压低于2V,则可以考虑影响。小,