引 言
在弱电机房防雷防静电检测中，时常会碰到当机房的零——地电位差偏大的情况，用户(特别是银行、保险公司、证券公司、医院等单位)要求帮助分析原因和提供解决办法，这常使我们不少同志感到为难。其实，我国电力设施的供电线路一般都很长，由于各输电线路之间的电流并不相等，因此在用户端零——地之间就会存在零——地电位差。通常，供电部门会把零地电位差控制在一定范围之内，不会对系统或者设备造成危害。但有些电子信息设备基于电磁兼容的要求，要求工作在较低零——地电位差的供配电系统中(比如≤2V)。特别是银行、保险公司、证券公司等有较多的远程数据通信设备，而这些设备对零-地电位差要求较高(如调制解调器要求不大于5V，卫星通信技术要求小于3V，个别重要服务器甚至要求小于1V)。如果不符合要求零——地电位差要求，不但直接影响到设备的安全使用，而且还影响到系统的稳定运行。笔者根据自己的检测、施工经验，综合分析了零地电位差的危害、形成原因及对策，供广大同仁交流。
1 零——地电位差较大对电子信息设备的危害
1.1可以引起硬件损坏，甚至烧毁设备;
1.2会引发控制信号的误动作，造成设备的误启动和误关机;
1.3可能造成误码率上升，丢包率增加，造成通信缓慢，影响通信质量。传输速率下降，延误或阻止通信的正常进行。
1.4有些设备在零地电位差高于某一值(比如2V)时就无法启动。因其自带自检程序，当检测到零——地电位差大于此数值则不予加电开机。
2 产生零——地电位差较大的原因分析
2.1 三相电源配电时负载分配严重不平衡，造成中性线电流过大。机房配电一般为TN-S系统(图1)，由于中线阻抗的存在，中线电流在阻抗上就会产生电位差。中性线上远离进线端的点，相对于地电位就可能较高。
2.2 三相不平衡且中性线断线、未接好或阻抗较大导致中性点位移。如图2所示，三相不平衡的TN-S系统中，中线完好时，N1点为负荷中性点，因为此时N1至U1、V1、W1电位差绝对值相等，但由于某种原因使中线断线或接地不良，这时N1点不再为中性点，这种现象称为中性点位移。这时，各相负荷承受的电位差变大或变小，N1点电位发生变化。
2.3 中性线(零线)中有较多高次谐波电流流过。由于谐波电流必然在零线上产生压降，而使零地电位差抬高。
2.4 电磁场干扰
当零线与其它线路构成较大回路，且受电磁场干扰，零线中会产生感应电位差。这在设备未开机，零线线缆较长时表现更为明显。当逆变器工作时，UPS输入端零线电流理论上应该为零。但由于机房输入配电柜内所有的电缆走的都是大电流，这些电流包括UPS，机房的逆变器，本楼层的照明，空调等等。每一根电缆都含有大量的电磁干扰，所有的这些电缆被捆扎在一起走长线，使得这些高频干扰互相串扰，高频干扰电流在零线、地线上流过带来了零地之间的压降。
2.5 接地电阻不符合要求
共用接地时中性线接地电阻、地线重复接地电阻要求小于4欧姆，若接地电阻太大或与大地接触不良，受电流在接地电阻上产生电位差降的影响，零地电位差可能抬高。
2.6 PE线中存在较大的电流
正常工作时，PE线中不应有电流，但若出现以下情况都可能导致PE线中有电流，从而有电位差降存在。那么，沿PE线，各点零、地电位差会出现不一致现象。
2.6.1 PE线与N线接错或在某一点PE与N线短接。PE线与N线混接时，PE线中杂散电流最大，在N线中的一部分工作电流也会流过PE线。
2.6.2 PE线附近有直流大电流流动(如地铁附近)。杂散电流会通过大地流入PE线。
2.7 接地时使用了不同材料的接地极
施工时为了降低工作接地的接地电阻，采用铜作接地极，而PE线重复接地时，为降低工程造价，采用角钢作接地极，这时不同材料会在土壤中呈现不同电位，从而造成电位差。如表1，工作接地用铜，重复接地用铁，则两极之间就会产生0.777V的电位差。0.777V的电位差对于某些零地电位差要求较高的设备来说不可忽视。
2.8 UPS选用不当
UPS的功率因数较低，因而有较多的谐波成分，而上面已提到谐波电流可导致零地电位抬高。此外，有些UPS不带有隔离变压器也不能有效的抑制零地电位漂移。
3 降低零地电位差的对策
因为零地电位差的形成原因很复杂，所以采取的对策要有针对性。
3.1 三相负荷不平衡造成零线电流较大时，须保障负载均衡：在可能的条件下要尽量配平三相负载，定期根据负载的使用变化进行必要的调整。
3.2 仔细检查中线有无接触不良或断线，可设置中性线断线保护装置。有必要时也可通过加粗零线，来降低零线阻抗。
3.3 使用电力谐波滤波器等方法来防止和减少谐波电流。
3.4 改善电磁场环境条件，降低电磁场干扰源强度：
3.4.1 机房屏蔽(含建(构)筑物的屏蔽)和设备屏蔽。
3.4.2 选用各类屏蔽线缆或穿金属管布设。
3.4.3 为减少不同类线缆相互间的耦合，合理布线十分重要。
3.4.4 采取多点接地，缩小可能产生的回路面积，降低回路感应电位差和感应电流。
3.5 降低接地电阻值，保证工作接地与重复接地接地良好。
3.6 可采取以下方法减小地线中的电流：
3.6.1.加强相线间绝缘，防止设备的漏电流通过PE线形成回路。
3.6.2.杜绝零-地混接以减小杂散电流，信息技术设备的供电制式为TN-S制，所有电源插座满足“左零右相上为地”的规范接法。
3.6.3各重复接地的位置不能置于不同的电位处，应处在同一电位的参考点上。
3.6.4在有较大直流电流过的附近，应该使地线对大地绝缘，并使其单点接地。
3.6.5对因电磁辐射干扰引起的PE线中流过电流时，除考虑接地线材料规格及布线方式外，尚应考虑接地线长度，越短越好。
3.7 对零地电位差要求非常高的机房，供配电系统中的重复接地宜和中性线接地采用同一接地极，最好都使用铜材料。
3.8根据不同信息技术设备的要求选用与之相匹配的UPS电源
可选用具有隔离变压器的UPS来控制零地电位差。或采取对无内置隔离变压器的UPS，在其输出端加装输出隔离变压器。
4 结束语
综上所述，对机房检测时除对所用电源线路部分的SPD、接地外，还要对其零地电位差进行检测，当其零地电位差超过规定范围时，应查明原因，告之用户，并视具体情况提供可采取的相应方法，以降低或消除零地电位差，满足信息技术设备的要求。
参考文献
[1] GB50057-94，建筑物防雷设计规范(2000年版)[S].
[2] GB50174-1993，电子计算机机房设计规范[S].
[3] 杨仲江.防雷工程检测审核与验收[M]. 北京：气象出版社，2005.10.
[4] 叶佩生.计算机机房环境技术[M].北京：人民邮电出版社,1999.2.
