关于数据中心供电系统省去工频隔离变压器的探讨

3.地线电位差是IT设备的干扰因素
　　
3.1使电位稳定需要接地
　　
大地的体积大，电容大，所以电位稳定;其面积大，所以影响广，可作为基准电位。通信设备的电子电路或器件、信号传输的线路等电器在末接地时，依靠对大地介布电容及漏电阻来稳定电位;但对地阻抗大，易受干扰。若将它们(需要接到基准电位的端子)经金属"接地体"来接地，则对地阻抗小，不易受干扰。
　　
3.2地线电位差异对通信的干扰
　　
(1)电信局站之间的通信常用两线制或三线制，其申一条信号线两端是接地的，为的是对地电位稳定，不易受干扰。但是地线(的"各点位")到接地体，接地体再到大地，两部分的电位差也会受到不同骚扰;两个相隔有距离的基站，以上这些电位差的骚扰也不同;分配到传输信号的地线两端的电位差就要叠加到信号输入端，成为传输信号的干扰电压。
　　
(2)御测试结果:按照相应测试数据分析，当通信系统分散而采用R5232和同轴电缆传输信息时，由于"地电位"的差异(注意:不是指"零地电压"的差异)导致了对数据通信的影响。

(3)通信局站(48V)到用户电话的信号线，由于用户端"地线"的接地点接触不良等，受干扰的慨率增大。
　　
3.3地电位受干扰的原因
　　
(1)如果零线较长(超过50m)，用了"二次"接地，这对电力系统来说，电器故障短路时，零线对地电压不至于过大，减小了危险性;但对通信设备来说，二次接地处，即使零线不与通信工作地线百接接触，由于零线两端的电压加在两个接地体的由大地连通的接地电阻上，形成地线的"受骚扰"的电压。所以，在通信局站建设初期，建筑和设备的市局规划中，要使配电变压器位置适当，尽量缩短零线长度，并尽量采用等电位平面联合接地的办法来减小骚扰。
　　
这涉及到UPS输出端是否需要重复接地的问题。为避免上述骚扰现象的出现，主功率电路中没有隔离变压器的高频型UPS，其输出不应该二次接地(指输人和输出不是接在同一个地上)。
　　
(2)如果零线与地线"混"接、错接所造成的干扰，不该怨"零线"和"零地电压"，要找出真实原因。
　　
(3)与零线和地线相连的电器往往有"入地"骚扰电流，例如高频开关电源、各种电器的运行和操作、各种通信设备、计算机等，只要有电压和(或)电流的变动，幅度大、频率高、脉冲的陡度大，则骚扰的能量也大。不要小看电信设备的骚扰能力，在电信局站中，电信设备是消耗电功率的主力。数据通信是什么?从骚扰角度来说:"是电脉冲"!
　　
(4)单一接地体会不会也通过"人地"电流?也有些!通常是分布参数造成对地通路的影响。万物之间郡有分布电容，电线、电路器件等物(在没有金属屏蔽的情况下)对大地也有分布电容，带电部分对大地能有漏电电阻，常会有潜在的、相应的等效接地功能，与骚扰电压串联后形成"人地"电流通路，在接地电阻上产生骚扰电压。
　　
注:零线中的电流主要是流经供电系统的，与经过接地体流人大地的"人地"电流是两回事，两者无简单的关系。
　　
(5)杂散磁场有分布的互感作用，如并行的导线(地线、零线、相线)之间，高频电流在导线周围产生的高频磁场，会在另一根导线中产生高频的感应电势
　　
(6)辐射骚扰:例如，无线电波在导线(地线)上的感应电势。
　　
(7)大地的电位分布受周围接地体的人地电流、地电流、化学成分所引起的极化电势等因素影响。
　　
4.等电位"平面"联合接地是解决干扰问题的重要措施
　　
4.1联合接地
　　
(1)联合接地的功能
　　
接地的用途分为:功能性接地(交流工作接地、直流工作接地、信号接地)、保护接地(防雷接地、防电击接地、防静电接地、屏蔽接地等)。为使设备和人身的安全，联合接地就是将所有用途的接地共用同一组接地装置。
　　
①避免了分散接地方式下各接地体之间的电位差，使设备和人身更为安全。
　　
②本局站只有一个接地装置，就不存在两个接地装置才能形成的地下通路参与的骚扰电流回路，消除了相应的"人地"骚扰电流，使地电位较稳定。

③接地装置可利用的面积显著增大，大规模的接地装置的接地电阻很小。
　　
(2)联合接地的构成
　　
新建的电信局站应尽量采用等电位联合接地，整个大楼建筑的墙壁、柱子和(各层)地板中的钢筋总体设计成笼形，钢筋交叉之处采用良好的焊接，构成电阻很小的网状等电位体，利用大楼的基础和笼形钢筋构成接地电阻很小(应≤1Ω，例如:0.24Ω、0.15Ω等)的接地装置。
　　
4.2电位"平面"
　　
(1)由于建筑物钢筋的截面大，数量多网状结构，从任何位置、任何方向看，郡能看到大量的并联通路，使电阻和电感变得很小，远比单根导线电阻和电感小。本层楼板钢筋视为等电位的基准平面，简称等电位"平面"。由墙壁和柱子中的钢筋将各层楼板钢筋连接成为的等电位"平面"。
　　
(2)也可将本层楼板敷设的金属网视为等电位"平面"
　　
将各层楼板的基准平面与接地干线连接，使各层的基准平面电位相一致(或近似一致)，组合成为总的等电位"平面"。
　　
注:"平面"的引号，只是关系到结构上是多层的，电气上是单层的或近似的。
　　
4.3等电位平面的功能
　　
(1)山零线和地线缩短
　
各种电源设备、电信设备的"零线"和"地线"的电位和电流都用这个等电位"平面"来传导，各种设备的"零线"和"地线"的端口用短引线就近接到这个等电位"平面"上。也就是零线和地线只剩下短引线了，零线电压和零地电压也就很小了。不会出现零线过长，不需要二次接地，也不需要隔离变压器。
　　
(2)三相电压的对称性改善
　　
零线电流山等电位平面来传递时，零线压降很小，三相电压的对称性改善。
　　
(3)高频型UPS可以二次接等电位干面，而不需要外接工频隔离变压器
　　
高频型UPS(内部没有隔离变压器的UPS，其输入零线与输出零线在UPS内部是一根导线相连的方案)，输人电压取自相线和等电位平面(即第一次接等电位平面)，输出电压的零线是否也可接同一等电位平面(即第二次接等电位平面)呢?可以的，因为不等于二次接地。整个大楼只有一个联合接地，不存在(前述)二次接地的错误。
　　
(4)减小对大地的分布电容建筑中导电良好的笼形结构钢筋，使室内空间起到相当的屏蔽作用(只有窗是屏蔽差的部分)，具有骚扰电压的电器和导体对"窗外"大地的分布电容相应减小，骚扰回路对大地的分布阻抗相应增大，大楼接地装置的人地电流减小，接地点与大地间的骚扰电压减小，对抗干扰有利。
　　
4.4等电位平面要关注的问题
　　
"等电位"只是理论的极限、概念的趋向。耍做的事就是减小误差，要减小对地电位的骚扰电压应关注下列问题：
　　
(1)要关注的是电力变压器的零线接到接地干线上或建筑物钢筋柱子上"等电位连接端子"的位置，与电信设备接到接地干线上"等电位连接端子"的位置之间的距离要小。电力变压器还要就近接该"端子"，电力变压器应安装在建筑物内的适当位置。