CSB蓄電池HRL12500W 中國臺灣技術服務支持

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UPS供電系統的接地及零地電壓對負載的影響

零地電壓是UPS輸出電壓的重要技術指標，會直接影響負載的穩定運行。而正確處理UPS輸出的零地電壓，有利于設備的穩定運行，提高負載的使用壽命。
　　
　　1.接地的基本概念
　　
　　將電氣設備或用電保護裝置的外殼用導線（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體或金屬導體組稱為接地體。接地線和接地體總稱為接地裝置。
　　
　　（1）對地電壓
　　
　　電氣設備的接地部分（如接地外殼、接地線和接地體等）與大地零電位點（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的對地電壓。
　　
　　（2）接地電阻
　　
　　接地體對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，防止電氣設備損壞和保證人身安全，保證電氣設備的正常運行。為了保證人身安全，所有電氣設備都應安裝接地裝置。若該電氣設備一旦因絕緣損壞或感應帶電，則電流可以經過接地線和接地體流入大地中去，不產生危險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。
　　
　　①接地體
　　
　　接地體可盡量利用自然接地體，如敷設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，可采用人工接地體。人工接地體可采用下述方法：在地表下挖長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，導電排與接地線要用卯接或焊接方式聯接，然后在鋪上煤渣層，平均撒上工業用鹽，后在平鋪砂層填土壓時，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體作為接地體，但可用鋼管或粗銅線作接地體。
　　
　　②接地線
　　
　　接地線主要采用扁鋼（截面積應大于48mm2）焊接，也可采用扁銅線。
　　
　　③接地電阻值的測量
　　
　　可以采用接地電阻測試儀，對接地裝置的接地電阻進行測量，接地電阻測試儀屬搖表類型。一般接地電阻要小于4Ω。
　　
　　2.零線的定義
　　
　　發電機和變壓器的三相低壓繞組采用Y型連接，連接后的中點引出的導線稱中線，在三相四線制供電線路中，中線通常在變壓器輸出點直接接地，接地的中線稱為零線。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，就不會對系統或者設備造成危害。產生零地電壓過高的原因有以下幾點：
　　
　　（1）三相電源負載不平衡；
　　
　　（2）接地電阻過大；
　　
　　（3）零線和地線的線徑太細或斷路；
　　
　　（4）高頻諧波或電磁場干擾引起電位升高；
　　
　　（5）使用UPS、電子穩壓器等電子供電設備；
　　
　　（6）用的插線板不符合電器標準；
　　
　　其中前三項是造成零地電壓偏高的主要原因，第（5）、（6）兩項是用戶設備的問題，只要合理選擇UPS設備，正確選型和配線，就不會因設備問題造成UPS輸出零地電壓過高。
　　
　　4.零地電壓對負載的影響
　　
　　零地電壓對負載的影響，主要表現在三個方面：
　　
　　（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控制信號的誤動作，造成設備的誤啟動和誤關機。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，影響通信質量，延誤或阻止通信的正常進行。
　　
　　（2）燒毀設備
　　
　　對于計算機設備而言，零地電壓過高則會導致服務器速度下降、網絡交換速度降低、服務器無故關機，甚至造成硬件損壞。
　　
　　（3）引發控制信號的誤動作
　　
　　有的時候，服務器在零地電壓高于某一值（比如2V）時就無法啟動。因此用戶在安裝設備時，廠家的硬件安裝工程師在現場就會對安裝環境的零地電壓進行測量，一般情況下要求小于2V，大于此數值則不予加電開機。
　　
　　（4）影響通信質量
　　
　　零地電壓有時會直接導致硬件損壞。因此，高頻設備供電不僅要采用在線式UPS，還必須配備良好的接地系統，以保證零地電壓低于2伏。
　　
　　5.零地電壓過高的改進
　　
　　因為零地電壓是影響UPS后續設備運行可靠性的重要因素，一般要求零地電壓控制在2V以下，為此可從以下幾方面加以控制：
　　
　　（1）保證三相電力負載盡可能均衡。如果三相用電不平衡，零線上的電流就會加大，零線N兩端的電壓差就會直接造成零地電壓過高。因此，要盡量配平三相負載，定期根據負載的使用變化進行必要的調整。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）建立獨立、良好的接地系統，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施規范，*請專業人員做接地線且用儀器測量，務必使接地電阻符合要求。
　　
　　（3）UPS零線輸入端不能加裝開關。UPS輸入端零線不能裝開關，任何時間不能讓零線斷路，特別是對UPS做蓄電池放電維護時，可斷開火線但不能斷開零線，否則會使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，需要考慮零地電壓的控制問題。有些類型的UPS經過特殊的設計，甚至可以使輸出的零地電壓小于1伏。
　　
　　（5）UPS輸出端加裝隔率變壓器。當UPS輸入的零地電壓不高，而輸出零地電壓過高時，可以采用在UPS輸出端加裝隔率變壓器的辦法來隔離輸入和輸出之間的電氣連接，同時在隔離變壓器輸出的零線端直接做接地處理。
　　
　　以下舉例說明：湖北鐘祥某銀行分理處下設的幾個儲蓄所反映柜臺通信交換機總是掉線。實地檢測結果表明UPS輸出零地電壓高達36V，故障原因是UPS輸出零地電壓過高所致，查看接地線發現該分理處下設的幾個故障所的接地線都是用一根6mm2的導線植入地下，由于干旱，其接地電阻加大所致。該所后來單獨做了規范的地線，就再也沒有出現類似故障。
　　
　　河北唐山某銀行分理處反映在對UPS蓄電池做放電維護時零地電壓高達40V，機房管理員在對蓄電池放電時斷開了市電雙刀開關，使輸入零線懸空，造成UPS零地電壓過高，采取了在雙刀開關零線側短接零線，保持零線常通的改進措施，UPS輸出的零地電壓也正常了。
　　
　　6.結束語
　　
　　零地電壓是UPS輸出電壓的重要技術指標，直接影響負載的穩定運行。正確處理UPS輸出的零地電壓，制作符合規范的接地裝置，接地電阻必須小于4Ω，保證UPS輸出的零地電壓小于2V，這樣才能有效促進設備的穩定運行，避免造成重大損失。