关于供电线路中零地电压的形成,危害与控制

；　藩　辑　周　源　关于供电线路中零地电压的　形成◆危害与控制　文／中国人民银行清算总中心　王力坚李风　随　着工农业生产的机械化、自化，高科地系统为例，在变电站（或类似变电站　（６）使用ＵＰＳ、电子稳压器等电子　■　技产业和第三产业的发动　的供电点）变压器次级绕组的中性点一　供电设备；　展，以及生活质量和生活水平的提高，■　　般和大地相连，然后由此引出两条线，　（７）插线板不符合电器标准等。　各行各业对电能的依赖性越来越强，对　■　即一条零线Ｎ和一条地线ＰＥ，在此将　以前，造成零地电压偏高的主要原　供电的质量也提出了越来越高的要求。■　　接地作为交流参考点，由零线Ｎ和相线　因是前（１）、（２）、（３）项。近些年来，　除了传统的供电可靠性、电压质量与频　■　Ｌ一起作为设备的供电电源。ＴＮ—Ｓ系　随着节能灯等气体放电类光源的普遍使　率质量等传统衡量标准外，对零地电压　统是把工作零线Ｎ和地线ＰＥ严格分开　用，变频技术、大容量可控硅整流装置　也提出了要求。　的供电系统，用户侧零地线不允许再　的广泛应用，从而产生高次谐波电流并　次短接。由于供电线路很长，Ｎ线和ＰＥ　注入到供电系统中，在系统的阻抗上产　零地电压的形成　线上的电流不相等，在用户端，零地之　生出相应频率的高次谐波电压，使系统　间是肯定存在零地电压的。只要零地　的电压波形发生畸变。高次谐波不仅增　我国发电厂的发电机组输出额定　电压控制在一定水平之内，就是可以　加系统损耗，同时由于附加在正常供电　电压为（３．１５～２０）ｋＶ。为了减少线　接受的。但在某些场合，异常情况会导　电流中，加大了电流流量，破坏了三相　路能耗，经发电厂中的升压变电所升　致零地电压偏大，例如：　负荷的平衡，使中性点产生偏移，产生　压至（３５～５００）ｋＶ，再由高压输电线　（１）三相电源配电时负载不平衡；　零序电流，使零线电流有可能增加到接　传送到受电区域变电所，降压至（６～　（２）接地电阻不符合规范要求；　近相线电流值。在采用三相五线制的供　１０）ｋＶ，最后经高压配电线送到用户　（３）Ｎ线、ＰＥ线线径不够或断路；　配电系统中，必将产生很高的零地线电　配电变电所降压至３８ＯＶ低压，供用电　（４）高频谐波引起电位升高；　压。因此，（４）、（５）两项引起的零地　设备使用。以机房最常用的ＴＮ—Ｓ接　（５）电磁场干扰；　电压问题日渐突出。　：　皇ｉ！　５　Ｆｉｎａｎｃｉａｌ　ｃｏｍｐｕｔｅ￣ｉｎｇ　ｒ　维普资讯 http://www.cqvip.com

金；　屯　　ｉ　第（６）、　）两项是用户　备的问　的正常进行。机。例如，电源系统与信息系统共用同　一；题，以使用ＵＰＳ为例，ＵＰＳ是由整流　电路、矸戋电源等组成，为了抑制差模　和　模干扰，对零线和项线都作了电器　隔离。由于电子电路的特征和电感电容　由链接可以看到零地电压过高可　接地干线，系统的屏蔽层、信号的参　以引起硬件损坏。在人民银行卫星网　考点与ＰＥ线等电位，如果ＰＥ线对Ｎ线　的建设过程中，也有过因零地电压过　有很高的压差，当ＰＥ线为高电位，Ｎ线　高，频繁烧毁卫星室外单元和室内单　元电源模块的事例。对此，总中心领导　非常重视，曾专门举行了多次技术讨　为低电位，则信号有可能被湮没，反之　则信号有可能误发生。　笔者曾于２００１年分别在Ｘ州和Ｘ　的存在，会造成输出零线与输人零线之　间存在电压差，因而造成了输出零线与　地线之间的电压差。　论会，后下发文件，要求再建卫星小站　时，零地电压不能超过２Ｖ，超过２Ｖ将　＝、零地电压的危害　视为不具备建站条件。对于已建小站，　要采取必要技术措施，将零地电压控　零地电压对负载的影响，主要表现　制在２Ｖ以下。采取上述措施后，卫星　在三个方面：　设备的安全得以保证。　◆引起硬件故障、烧毁设备；　零地电压过高的危害，除了引起电　◆引发控制信号的误动作；　子设备硬件直接损坏外，还引发控制信　◆影响通信质量，延误或阻止通信　号的误动作，造成设备的误启动和误关　对于ＸＸＸ基站开关电源模块多次烧毁的故障原因．可做如下分析。　根据用户手册．开关电源整流模块交流输入电路第一部分即为ＥＭＩ电　路．该电路结构形式如图所示。该电路起到两方面的作用：避免电网中含　有的共模和差模噪声对开关电源产生干扰；减少开关电源整流电路对外界　电网的电磁干扰。其模干扰的抑制是通过相线、零线与地Ｉ机壳）之　间并联电容实现。由此可知．过高的相线　零线对地电压和零线高次谐波　对电容影响较大。　■●■■■●■：：■■●　■■■■＿　当达到一定程度后　…Ｊ　…．｜＾，一　４６金　乞ｉ，己　Ｆｉｎａｎｃｉａｌ　ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｉｎｇ　市分行维修过卫星电视会议系统。前者　是卫星链路不能建立，重新对星和更换　设备也没能解决问题；后者是视频图像　差，常常死机。工程维修小组在分行同　志的配合下，分析问题测量环境后，发　现故障均与零地电压有关。前者因为卫　星电视会议系统设在分行新建的大楼　中，大楼的装修还没有完全完工，运料　的临时施工电梯、电焊等对零地电压影　响很大。后者是卫星室内单元与电视会　议系统不在一个楼内，两者之间没有共　地，零地电压无法保证。采取了相应的　技术措施后，问题全部解决。　零地电压对通信系统的影响，除　了卫星系统外，其他的远程数据通信　设备（如ＤＴＵ、ＲＡＳ、ＦＲＡＭＥ适配　器、Ｘ．２５适配器、ＬＯＯＰ等）对零地　电压要求十分严格，不同设备要求零　地电压不同，原则上越小越好。因为，　零地电压过高，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。在某机房的磁盘阵列柜，　硬盘连续损坏了两个，经专家分析是　由于一些环境因素如：温度、湿度、电　压（零地电压的影响最大）造成这种情　况的发生。有的服务器在零地电压高　于某一值（比如２Ｖ）时就无法启动。因　此用户安装某些负载时（例如ＨＰ小型　机、ＩＢＭ服务器等），厂家的安装硬件　维普资讯 http://www.cqvip.com

一■■●■　金　屯　　工程师在现场就会对安装环境的零地　相关规定都应得到严格执行。如插座接线应符合下列规定：　（１）单相两孔插座，面对插座的右　子　ｆ　电压进行测量，一般情况下要求小于　２．建立良好的接地系统，尽量降低　２Ｖ，大于此数值则不予加电开机。要避　接地电阻。接地电阻一高，很小的电流　孔或上孔与相线连接，左孔或下孔与零　　免硬件故障发生，服务器管理人员必　就会产生零地电压，所以一定要降低。须注意服务器的使用环境完全正常。　线连接；单相三孔插座，面对插座的右　在接地系统中，特别要注意的是地线截　孔与相线连接，左孔与零线连接。　（２）单相三孔、三相四孔及三相五　比较重要的服务器除必须在恒温、恒　面积问题，因为电阻的大小与长度成正　湿的环境外，电源环境也要符合标准，　比，与截面积成反比。我单位在××年　孔插座的接地（ＰＥ）或接零（ＰＥＮ）线　不仅要采用ＵＰＳ，还必须接良好的地　线，零地电压低于２伏。在机器的使用　过程中，如遇到设备损坏，厂家维修工　程师一般也首先测量场地环境，若使　用环境的零地电压超出范围，要求免　费维修时会遇到很多麻烦。　三、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。又因为零地电压的形成原因很　复杂，所以控制要有针对性。具体到零　地电压对负载的影响，则应当具体问　题具体讨论。主要考虑的问题和解决　的途径有：　１．负载平衡问题。三项用电不平　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。　对由此原因产生中性点偏移而引起零地　电压过高的防治措施，除了从设备维护　管理着手，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　进行必要地调整。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线电　压，减小中性点偏移。ＧＢ５００５４－９５（《低　压配电设计规范　“第２．２．６条：在三相　四线制配电系统中，中性线的允许截流　量不应小于线路中最大不平衡负荷电　流，且应计入谐波电流影响。第２．２．７　条：以气体放电灯为主要负何的回路　中，中性线截面不应小于相线截面”的　为控制零地电压过高问题的下发文件　中，在计算地线线径问题时，考虑了系　统可能的最大用电量和安全的基本需要　后，专门计算了电缆长度，对不同高度　的楼层使用的不同线径的地线给予了明　确规定。　３．尽量选用绿色的、谐波干扰符　合国家规定的用电设备。对照明器具　如电子镇流器　节能灯等气体放电灯　及大功率可控硅整流变频设备等高次　谐波的产生源，严格进行相关的技术　测试，减少高次谐波的产生源及危害　性。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。　４．选用有零地电压控制能力或零　地电压升小的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　电源的零地电压大于超过服务器所要　求的小于２Ｖ的指标，在选购ＵＰＳ时需　要考虑零地电压控制这个问题。有些　类型的ＵＰＳ经过特殊的设计可以使输　出的零地电压小于１伏。也有些类型的　ＵＰＳ零地电压压升很小，从而避免上　述Ｉ司题。　５．供配电二次装修时电气施工的　监管要严格。由于二次装修的工程量　大小不一，施工单位素质参差不齐，如　果管理不好会影响施工质量和供电系　统安全。　接在上孔。插座的接地端子不与零线端　子连接。同一场所的三相插座，接线的　相序一致。　（３）接地（ＰＥ）或接零（ＰＥＮ）线　在插座间不串联连接。我单位最近就因　为使用了零相接反的插座，加之不共　地，烧毁了一块电视会议控制板。　６．加装隔率变压器也是降低零地电　压的有效措施。当零地电压过高，一般　手段无法控制零地电压时，为保证负载　可以正常上电开机。通常的做法是采用　加装隔离变压器的办法，来隔离输入和　输出之１司的电气连接，在变压器副边零　地短接，从而达到降低零地电压的目　的。此方法只适用于无内置隔离变压器　的ＵＰＳ，一般采用在其输出端加装输出　隔离变压器的方式。该连接方式构成的　ＵＰＳ供电系统一般不会对电网和负载　造成负面影响。　但应注意的是，采用这种方法后，　原来ＴＮ—Ｓ的配电系统，就变成实际　的ＴＮ—Ｃ系统，ＴＮ—Ｓ系统的优点将　荡然无存。加装隔离变压器后严禁把　负载零线Ｎ连接到电网零线Ｎ，由于接　地的不可靠可能会造成设备损坏甚至　人身伤害，所以一定要保证接地系统　满足机房的接地规范要求并保证使用　中的可靠性。　零地电压问题是近年来困扰信息类　设备使用的一个较突出问题，关于这方　面我们的认识还很肤浅，有些案例我们　还没有能力进行定量分析，此文只是希　望该问题能引起大家的重视，并起到一　个抛砖引玉的作用。园　童　ｉ４７　Ｆｉｎａｎｃｉａｌ　ｃｏｍｐｕｔｅｎｚｉｎｇ