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关于数据中心供电系统不设置工频隔离变压器的探讨

关于数据中心供电系统不设置工频隔离变压器的探讨

点击数:7554 次   录入时间:03-04 11:37:01   整理:http://www.55dianzi.com   防雷保护技术
  
2.5"零地电压"难以准确判断"零线可靠接通"
  
(1)零线可靠接通"的重要性
  
三相电路中存在单相供电时,若零线末接通,在开机过程中及开机后,常处在严重不对称的状态。极限情况举例:
  
三相负载全末开机时,三相都无电流,此时,某一相负载先开机"合闸"时,原以为输大有相电压(如220V)的,可实际上为OV或只有些干扰电压(条件是:负载的额定电流之和远大于干扰电流),即"开不通"。原因是:零线末接通,其他两相的负载末合闸。相电压(如220V)没加在负载设备上而加到"断开了的"零线与三相交流电源的"零,点"(中点)之间了。此时,其他两相的"相电压"却加上了"线电压"(如380V)了。在这种情况下,如果再将功率小得多的负载(额定电压为220V的)在已经过电压到近似线电压(如380V)的一相上合闸,那将多么危险!
  
(2)为了判断n零线可靠接通"
  
lT设备开机之前测量"零地电压",是IT设备厂商为保证"零线可靠接通"为目的,而用的简单测试方法。方法虽简单,但问题也不少。
  
(3)"1V零地电压"判断"零线可靠接通"的确定性
  
①零地电压超出lV就认为零线没有接通、接好,"误判"的概率甚大。实际上零线是接通、接好了,而往往是零线受干扰的电压相对其大,而"误判为"零线没有接好。为此,而要增设大功率的工频隔离变压器是"冤枉"的,并增加成本。
  
②测得"零地电压"小于lV时,能代表零线接好了吗?不一定!因为还不知道"零线"与三相交流电源的"零点"(中点)之间是否接好,所以还要用别的办法来检测。
  
③测得"零地电压"小于lV时,是否能确定零线与地线之间一定连通了?不一定!"零地电压"若大于1V,此电压来自骚扰电压;如果骚扰电压较小,也可能出现。在零线与地线之间"不连通"的情况下,"零地电压"小于1V,而判为"连通"了,岂非错哉!

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④出现以上问题的原因:是"经验"方法的不严格性!只测电压,不侧电流。电流是随意的!是难以掌握的"骚扰"电流。误差大!结论是"对"是"错"都说不定。
  
极限状态举例:两根没受骚扰电压的导体,两导体相"连通"时,测得两导体间的电压为"零";而两导体"断开"时,测得两导体间的电压也为"零"。两个都是"零",无法判断"通"或"断"!
  
(4)选用或组合而形成可靠的测试方法判断"零地的接通、接好",是测电阻物理量。"接通、接好"时,测得小电阻值;要测大电流和小电压。断开时,测得大电阻值,要测大电压和小电流。测试方法举例:
  
①测试"通不通",应该在被测试的线路上通以远大于"骚扰"电流的"测试电流",用测电流、电压法,可求得线路电阻或阻抗,判断是否符合设计要求。
  
②用测试电阻的仪表来测试线路电阻。但要注意被测电阻很小时,仪表的误差,仪表受干扰的影响。
  
③单相试加负载法:用不易损坏的器件作负载,例如:利用照明电器,如白炽灯(在0-230V郡可用,很宽的电压范围邵能看出亮度的变化,可估计电压的高低)、荧光灯仰光灯)(在0-230V也安全,但较宽的低电压区是不亮的)等;作为单相试加负载。若发现各相电压不正常(如上面山小段所述),则零线是断的,要注意电路申有的相电压有过高的危险;若各相电压正常,零线电压在压降容许范围内(主要以设计为准,或大致估算如下,测得的零线电压后,要推算出零线长度5Om、单相满载和其他两相空载时零线电压,应不超过11V)。为减小误差,测试时负载电流应远大于"骚扰"电流。
  
为全面可靠起见,应先后对每相部做该项试验。并且长时间加载,验证线路温升和连接处的温升。

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。

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(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。

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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。

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