数据中心零地电压问题研究

在零地电压过高，上面一般方法无法控制零地电压的情况下，为保证IT设备负载可以正常运行，如8-18图示可以采用在靠近IT设备端的PDU或精密配电柜中加装隔离变压器，产生一个独立的电源系统(Separately derived source)，独立的电源系统就可以将变压器次级的零地接在一起,并就近接地,这样就可以大大降低IT设备端零地电压。

3.1.4.2. K factor隔离变压器

在下列IEEE 1100-2005 8.3.2.2.3标准中也提到可以选用K因数变压器（K factor）隔离变压器来降低零地电压。Ｋ型变压器是一种专为计算机负载布设计的、能消除谐波污染的特殊隔离变压器。衡量这种变压器质量高低的指标为Ｋ值。

式中的ｎ为谐波的次数，Ｉn为ｎ次谐波的电流分量的含量。Ｋ值越大，变压器消除谐波干扰的能力就越强。目前，常见的Ｋ型变压器，按它们Ｋ值变压器可分为K1、K４、K９、K１３、K２０等几个额定级别（虽然还有K30、K40、K50型号变压器，但从实际来看，K因数超过20的负载并不常见，大型计算机测得的K因数通常为4到9，高集中单相计算机和终端区测得的K因数通常为13到17）。

3.1.4.3 IEEE 1100-2005 8.3.2.2.3标准的翻译

推荐设计安装操作 IEEE Std 1100-2005

8.3.2.2.3电子负载设备分支电路的接口

推荐的做法是通过干式屏蔽隔离变压器（或其它电源增强设备），将电子负载设备的系统配置连接到大楼的配电系统上。当为电子负载设备供电的两个或多个独立的电力系统不能使用与电子负载设备相同的接地点时，这一做法尤为重要。隔离变压器提供匹配的系统电压，并创建独立的分支电源系统。推荐的做法是，在尽可能接近电子负载设备的分支电路配电盘的位置安装隔离变压器和相关的电子负载设备。此外，还应正确选择和安装隔离变压器。关于专为非线性电子负载设备（K 系数）供电的隔离变压器，请参阅 8.4.1 的详细信息。关于变压器正确接地的详细信息，请参阅 8.5.2。另外，隔离变压器还内置到配电单元 (PDU)中，作为配电单元 (PDU) 的一部分进行配备，配电单元还包含内部安装的分支电路配电盘。因此，也推荐使用 PDU 作为连接电子负载设备和配电系统接口。

3.2. 控制零地电压到多少伏：

3.2.1. IEEE 1100-2005 8.3.2.3.1标准中对零地电压要求

根据下列IEEE 1100-2005 8.3.2.3.1标准描述,通过在尽可能接近负载的位置安装独立的分支电源系统（如，变压器、PDU），以尽量减少在负载测得的零地电压。

在靠近计算机类IT负载端的PDU或精密配电中心加装隔离变压器，并将隔离后的零线接地。这种解决方案的优点在于能够非常有效的解决负载端零地电压共模噪声问题。因为将变压器次级零线接地，这样可以使负载端的零地电压趋近于0V。如果配置K-Factor变压器，则具备消除100％谐波污染的工作能力，能满足最恶劣的计算机负载的需要。

根据以上2.2章节的分析及IEEE标准要求, 可以得出控制零地电压到多少幅度的要求

3.2.1.1 通过在尽可能接近负载的位置安装独立的分支电源系统（如，变压器、PDU），以尽量减少在负载测得的零地电压, 使负载端的零地电压越小越好。

3.2.2.2 零地电压最大值不超过CPU等半导体芯片最小工作电压,例如导体芯片最小工作电压是1.5V时,零地电压不宜超过1V。

3.2.2.IEEE 1100-2005 8.3.2.3.1标准的翻译

8.3.2.3.1 专用电路

为了给电子负载设备供电，最佳做法是安装电子负载设备的专用分支电路。专用分支电路是具有独立零线的电路，连接一个或多个设备，并有一条设备接地导线 EGC,这条ECG可能(或不可能)与其他前端或后端设备共地。应使用完整导线，避免或尽可能减少拼接。专用接地电路应包括一条绝缘 设备接地导线EGC，并应在该电路上铺设专用的有效接地金属线槽或金属电缆套件，以最大限度减少与其他电路不必要的互相电磁噪声干扰。当使用线槽运送大量电缆线时，各个支路的相线、零线和 地线应捆绑在一起。通过在尽可能接近负载的位置安装独立的分支电源系统（如，变压器、PDU），以尽量减少在负载测得的零地电压。出于经济原因，相似的负载，若设计可相互兼容，可以共用电路。例如在办公室工作站区域，应为电子负载设备设计提供单独的专用分支电路接线和插座，而为日用负载或高冲击负载（如电动卷笔刀、便携式电器）却应提供另外单独的接线和插座。

3.2.3.服务器安装工程师关注零地电压

由于零地电压共模噪声电压过高会干扰计算机等IT负载的数据传输,甚至使这些IT负载无法正常开机。因此在用户安装的某些负载（例如HP小型机、IBM服务器等）时候, 服务器安装工程师非常关注零地电压。当有经验的服务器安装工程