零地電壓是UPS輸出電壓的重要技術(shù)指標(biāo),直接影響負(fù)載的穩(wěn)定運(yùn)行。正確處理UPS輸出的零地電壓,能有效保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行,提高負(fù)載工作的可靠性。

　　1 接地的基本概念

　　將電氣設(shè)備或用電保護(hù)裝置的外殼用導(dǎo)線(又稱接地線)與接地體連接簡稱“接地”。直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體或金屬導(dǎo)體組稱為“接地體”。接地線和接地體總稱為“接地裝置”。

　　(1)對(duì)地電壓

　　電氣設(shè)備的接地部分(如接地外殼、接地線和接地體等)與大地零電位點(diǎn)(在距接地體或接地處10m以外的地方)之間的電位差稱為接地時(shí)的“對(duì)地電壓”。

　　(2)接地電阻

　　接地體對(duì)地電阻和接地線電阻的總和稱為接地裝置的“接地電阻”。

　　(3)接地體作用

　　接地目的是為了安全,防止電氣設(shè)備損壞和保證人身安全,保證電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。為了保證人身安全,所有電氣設(shè)備都應(yīng)安裝接地裝置。若該電氣設(shè)備一旦因絕緣損壞或感應(yīng)帶電,則電流可以經(jīng)過接地線和接地體流入大地,不產(chǎn)生危險(xiǎn)電壓以保證人身安全。

　　(4)接地裝置的安裝

　　接地裝置包括接地體和接地線兩部分。

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　　接地體可盡量利用自然接地體,如敷設(shè)在地下的各種金屬管道,一般自然接地體不能滿足接地電阻要求時(shí),可采用人工接地體。人工接地體可采用下述方法:在地表挖長5m,深3m的溝槽,底部平鋪一層粗砂,砂層上放入煤渣層,放入由鋼管、角鋼或銅管做成的銅排,角鋼接地體一般為40mm×40mm×4mm或50mm×50mm×5mm,長2.5m以上,導(dǎo)電排與接地線要用鉚接或焊接方式連接,然后在鋪上煤渣層,均勻地撒上工業(yè)用鹽,最后在平鋪砂層填土壓實(shí),這樣才能滿足接地電阻小于4Ω的要求。禁止在地下用裸鋁導(dǎo)體作為接地體,但可用鋼管或粗銅線作接地體。

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　　接地線主要采用扁鋼(截面積應(yīng)大于48mm2)焊接,也可采用扁銅線。

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　　可以采用接地電阻測(cè)試儀,對(duì)接地裝置的接地電阻進(jìn)行測(cè)量,接地電阻測(cè)試儀屬搖表類型。

　　2 零線的概念

　　發(fā)電機(jī)和變壓器的三相低壓繞組采用Y型聯(lián)接,連接后的中點(diǎn)引出的導(dǎo)線稱中線,在三相四線制供電線路中的中線通常在變壓器輸出點(diǎn)直接接地,接了地的中線稱零線,在380/220V供電線路中,相線與零線之間的電壓為220V,理論上零地電壓為0V。

　　3 產(chǎn)生零地電壓過高的原因

　　由于三相電流不平衡,在用戶端、零地之間肯定存在零地電壓。但只要把零地電壓控制在2V以下,就不會(huì)對(duì)系統(tǒng)或者設(shè)備造成危害。產(chǎn)生零地電壓過高的原因有以下幾點(diǎn):

　　(1)三相電源負(fù)載不平衡;

　　(2)接地電阻過大;

　　(3)零線和地線的線徑太細(xì)或斷路;

　　(4)高頻諧波或電磁場(chǎng)干擾引起電位升高;

　　(5)使用UPS、電子穩(wěn)壓器等電子供電設(shè)備;

　　(6)用的插線板不符合電器標(biāo)準(zhǔn)。

　　其中前三項(xiàng)是造成零地電壓偏高的主要原因,第(5)、(6)兩項(xiàng)是用戶設(shè)備的問題,只要合理選擇UPS,正確選型和配線,就不會(huì)因設(shè)備問題造成UPS輸出零地電壓過高。

　　4 零地電壓對(duì)負(fù)載的影響

　　零地電壓對(duì)負(fù)載的影響,主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:

　　(1)引起硬件故障

　　一般要求UPS輸出零地電壓值不超過2V。零地電壓過高可能引發(fā)控制信號(hào)的誤動(dòng)作,造成設(shè)備的誤啟動(dòng)和誤關(guān)機(jī)。還可能造成誤碼率上升,丟包率增加,造成通信緩慢,傳輸速率下降,影響通信質(zhì)量,延誤或阻止通信的正常進(jìn)行。

　　(2)燒毀設(shè)備

　　對(duì)于計(jì)算機(jī)設(shè)備而言,零地電壓過高會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器速度下降、網(wǎng)絡(luò)交換速度降低、服務(wù)器無故關(guān)機(jī),甚至造成硬件損壞。

　　(3)引發(fā)控制信號(hào)的誤動(dòng)作

　　有時(shí),服務(wù)器在零地電壓高于某一值(比如2V)時(shí)無法啟動(dòng)。因此用戶在安裝設(shè)備時(shí),廠家的硬件安裝工程師在現(xiàn)場(chǎng)就會(huì)對(duì)安裝環(huán)境的零地電壓進(jìn)行測(cè)量,一般情況下要求小于2V,大于此數(shù)值則不予加電開機(jī)。

　　(4)影響通信質(zhì)量

　　零地電壓有時(shí)會(huì)直接導(dǎo)致硬件損壞。因此,高頻設(shè)備供電不僅要采用在線式UPS,還必須配備良好的接地系統(tǒng),以保證零地電壓低于2V。

　　5 零地電壓過高的改進(jìn)

　　因?yàn)榱愕仉妷菏怯绊慤PS后續(xù)設(shè)備運(yùn)行可靠性的重要因素,為此可從以下幾方面加以控制:

　　(1)保證三相電力負(fù)載盡可能均衡。如果三相用電不平衡,零線上的電流就會(huì)加大,零線N兩端的電壓差就會(huì)直接造成零地電壓過高。因此,要盡量配平三相負(fù)載,定期根據(jù)負(fù)載的使用變化進(jìn)行必要的調(diào)整。此外,還可以通過增加零線截面積,從而有效降低零地電壓。

　　(2)建立獨(dú)立、良好的接地系統(tǒng),盡量降低接地電阻,接地電阻不能超過4Ω。接地線和接地體要符合電力設(shè)施規(guī)范,最好請(qǐng)專業(yè)人員做接地線且用儀器測(cè)量,務(wù)必使接地電阻符合要求。

　　(3)UPS輸入端零線不能裝開關(guān),任何時(shí)間不能讓零線斷路,特別是對(duì)UPS做蓄電池放電維護(hù)時(shí),可斷開火線但不能斷開零線,否則會(huì)使UPS輸入的零線懸空造成輸出零地電壓升高。

　　(4)選用零地電壓值較小的UPS。在選購UPS時(shí),需要考慮零地電壓的控制問題。有些類型的UPS經(jīng)過特殊的設(shè)計(jì),甚至可以使輸出的零地電壓小于1V。

　　(5)UPS輸出端加裝隔離變壓器。當(dāng)UPS輸入的零地電壓不高,而輸出零地電壓過高時(shí),可以采用在UPS輸出端加裝隔離變壓器的辦法來隔離輸入和輸出之間的電氣連接,同時(shí)在隔離變壓器輸出的零線端直接做接地處理。

　　6 事故案例分析

　　湖北某銀行分理處下設(shè)的幾個(gè)儲(chǔ)蓄所反映柜臺(tái)通信交換機(jī)總是掉線。實(shí)地檢測(cè)結(jié)果表明UPS輸出零地電壓高達(dá)36V,故障原因是:經(jīng)過查看接地線發(fā)現(xiàn)該分理處下設(shè)的幾個(gè)儲(chǔ)蓄所的接地線都是用一根6mm2的導(dǎo)線植入地下,由于干旱接地電阻加大所致。該所后來單獨(dú)做了規(guī)范的地線再也沒有出現(xiàn)類似的故障。

　　河北唐山某銀行分理處反映在對(duì)UPS蓄電池做放電維護(hù)時(shí)零地電壓高達(dá)40V,機(jī)房管理員在對(duì)蓄電池放電時(shí)斷開了市電雙刀開關(guān),使輸入零線懸空,造成UPS零地電壓過高,采用在雙刀開關(guān)零線側(cè)短接零線的改進(jìn)措施,保持零線常通,從而UPS輸出的零地電壓正常。

　　7 結(jié)束語

　　零地電壓是UPS輸出電壓的重要技術(shù)指標(biāo)，直接影響負(fù)載的穩(wěn)定運(yùn)行。正確處理UPS輸出的零地電壓，制作符合規(guī)范的接地裝置，接地電阻必須小于4Ω，保證UPS輸出的零地電壓小于2V，這樣才能有效地促進(jìn)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，避免造成重大損失。