为什么零地电压小于1V是一个荒谬的概念？

IT负载机柜输入点的零地电压才是“可怕”的零地电压
数据机房用户通常非常关心UPS输出端的零地电压高低，也非常关心楼层输出配电柜的零地电压高低，但是唯从从不关心机柜内部IT负载设备输入端的零地电压高低。如果零地电压真的对IT负载有影响的话，不管你在UPS的输出端、楼层输出配电柜上采取什么样的降低零地电压措施，只要IT负载设备输入端的零地电压UN-G2不小于1V的话，其“严重的危害”就依然存在。而IT负载机柜输入端的零地电压是所有UPS输入零线压降、UPS输出零线压降及楼层配电零线压降的叠加，可谓是零地电压的前哨“重灾区”。
1、UPS输出零地电压－U N2-G
UPS输出零地电压等于UPS输入零地电压加UPS产生的零线电压增益，即U N2-G＝UNI-G＋UN-UPS
对于不同的UPS而言，无论是现代的高频机还是将要淘汰的老式工频机UPS，在其内部零线与地线都是直通的；只要其输出滤波器得到正确的设计，UPS自生产生的零线电压增益UUPS N都可以得到很好的抑制，反之如果设计得不好，则这两种UPS都会产生较高的零地电压增益。如伊顿IGBT整流的9395 UPS，其零地电压增益甚至优于同容量的工频机。
2、UPS楼层输出配电柜上的零地电压－U N3-G
楼层配电输出的零地电压等于UPS输出零地电压加UPS输出到楼层配电柜之间的零线电压增益，即U N3-G＝UN2-G＋UN3-N2＝UNI-G＋UN-UPS＋UN3-N2
楼层配电柜输出的零地电压高低往往是数据机房用户关心的终结零地电压，当UPS到楼层配电柜之间的输电距离很长的时候，尽管UPS输出端的零地电压已经做到了小于1V，但是楼层配电输出的零地电压却仍然高达3~5V以上。为了消除这一问题，许多迷信零地电压的用户采取在楼层配电柜里加一△/Yo隔离变压器，并将变压器输出的中心点重新接地，即形成新的接地点G2和接近于0V新的零地电压。
3、IT负载输入端的零地电压
就目前的数据中心机房而言，楼层输出配电柜到负载机柜之间通常采用单相配电，这样在这一配电区间内的零线电流就等于机柜负载电流I4，此时在楼层配电与IT负载之间产生的零线电压增益为UN-N3=I4*ZN-N3,由于I4较大，而配电的线路又较细，这一电压依然可能大于1V。例如，对于一个负载为3500W的机柜，从如果楼层配电柜的分路配电到机柜的电缆为2.5 mm²，电缆长度为20m(假设为较远端的机柜)，此时的零线电阻为0.15Ω，满载零线电流为16A，则产生的零线压降就达2.4V。
对于楼层配电柜里设置了隔离变压器的系统，见图2，此时的IT负载输入端的零地电压就等于IT设备输入端的N点对新的接地点G2的电压差，也等于零线上产生的零线压降2.4V。
可见，即使对于楼层配置了变压器，且楼层配电输出端的零地电压等于0V的配电系统，实际IT负载输入端的零地电压依然达2.4V,远大于1V。

而对于在楼层配电柜里没有设置隔离变压器的系统，那么IT负载输入端的零地电压等于IT设备输入端的N点对原接地点G的电位差，依据图1，其相应的零地电压计算如下：
UN-G= UNI-G＋UN-UPS＋UN3-N2＋UN-N3＝UNI-G＋UN-UPS＋UN3-N2＋2.4V
此时的实际IT负载输入端的零地电压显然会远2.4V。
四、零地电压对IT负载的影响
从前的分析可见，对于数据机房IT负载的实际输入端而言，零地电压就象“幽灵”一样很难消除零，除非在每一个IT机柜上再加一隔离变压器，显然这是非常荒唐的措施。那么零地地电压对IT负载是否真的有影响呢？
要了解零地电压对IT负载是否有影响，关键的问题是零地电压是否能真正传到了IT内部的CPU、存储芯片等核心部件。实际上，通过分析IT负载内部的结构不难得到，UPS输出的电压只是给IT负载内部的电源模块供电，这一电源模块的输出才向IT内部的核心部件供电。这样，零地电压对IT负载的影响问题就简单化为零地电压对这一电源模块的输出影响问题。
当前IT负载内部的输入电源模块基本采用两种制式，即ATX标准和SSI标准。这两种电源的主电路如图3所示。
分析这一电源的工作原理可以看出，无论是ATX还是SSI电源，UPS输出的220V交流电进入IT负载内部后，都经四级变换，后转换成稳定的12V、5V、3.3V的直流电压，提供给IT负载内部的CPU、内存、存储设备、网络通信芯片等“真正的负载”使用。这四级变换如下图所示，分别为：
级：桥式整流器，将220V交流电变为约200~300V的直流电；
第二级：高频逆变器，将直流电再转换成几十到几百KHZ稳压的高频交流电；
第三级：高频隔离变压器，将高频交流电降压并隔离；
第四级：高频整流器，将稳定的高频交流电转换成稳定的直流12V(或5V、3.3V)输出。

1、零地电压在IT电源内的传播途径
从上图可见，具有数伏零地电压的220V交流电，进入IT负载的电源后，从到第二级，也许我们还能“追寻”到这一电压的存在踪迹，但是经过第三级后，由于变压器的隔离作用，这一共模电压在变压器的二次侧被消除，后面的电路已经没有了零线，只有直流的正、负极，所以也就不再存在所谓的零地电压及产生的干扰。此外，无论是ATX还是SSI电源，都在其输入端设有共轭电抗器与Y电容，这一部件基本就可将共模的零地电压阻隔在IT电源的级以外。
可见，零地电压进入IT负载内部后，从传播途径看，经共轭电抗器抑制后，终结于内部变压器的前端，根本达不到真正的IT内部CPU、RAM、EPROM、硬盘等的供电端，所以无论是多高的零地电压都根本不可能对数据系统造成任何影响。
有必要指出的是IT负载电源输出的12V直流电压，就是经第三级高频逆变器的高频变换得到的，其变换频率通常高达50KHZ~150KHZ，远高频机UPS的变换频率，所以高频变换是IT电源自身的根本，IT负载不惧怕“高频”。
2、“零地电压”与“相地电压”
“零地电压”已经广为人知，而“相地电压”的概念却似乎有点好笑。但是，如果我们能简单地分析一下相线和零线在IT负载内部的传播途径，我们就会得出非常惊奇的结果。由于ATX和SSI的变换结构几乎相同，所以我们以SSI制式电源为例来说明。
具有零地电压的UPS输出AC 220V电压进入IT负载的电源后，在输入电源的正半周，经第二级的整流后，相线L与第三级高频逆变器的正母线连通，而零线N则与负母线连通，见图4(a)；而在输入电源的负半周，则刚好相反，零线N与正母线连通，而相线L则与负母线连通，见图4(b)。
由此可见，在IT负载的第二级后，相线与零线具有完全相同的功能与流通线路。这样，如果“零地电压”高将影响IT负载的正常运行，那无疑“相地电压”高也会对IT负载产生致命的影响。而零地电压我们可以通过技术手段让它小于1V甚至等于0V，但是，如果我们让相地电压也控制到小于1V以下的话，那么IT负载的输入就没电了，数据机房也就直接瘫痪了。因此，从这一反例也可看出，强调零地电压小于1V是一个荒谬的概念！电话：/88329782 传真：
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