摘要:本文通過分析數(shù)據(jù)機(jī)房電源零地電壓的形成機(jī)理，論述了零地電壓產(chǎn)生的不可避免性和對IT負(fù)載可能的影響， 建議數(shù)據(jù)機(jī)房用戶應(yīng)該正確地看待零地電壓問題，走出零地電壓的技術(shù)誤區(qū)，避免不必要的資源浪費(fèi)。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)機(jī)房 IDC(數(shù)據(jù)中心) 零地電壓 UPS不間斷電源
一、 引言
長期以來，在國內(nèi)機(jī)房數(shù)據(jù)中心電源的設(shè)計、建設(shè)與應(yīng)用過程中，“零地電壓”被忽悠得神乎其神，甚至成為了機(jī)房供電電源品質(zhì)的首要指標(biāo)。近年來這種趨勢愈演愈烈，令人難以置信的是這一反科學(xué)的的“零地電壓”居然被寫進(jìn)了某些國家級標(biāo)準(zhǔn)，如某GB級的機(jī)房設(shè)計規(guī)范要求“UPS供電系統(tǒng)的零地電壓的有效值控制在小于2V的范圍內(nèi)”等，許多廠商與用戶都習(xí)慣于將數(shù)據(jù)系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種問題歸給于零地電壓引起的。目前，國內(nèi)業(yè)界忽悠的根據(jù)“統(tǒng)計數(shù)據(jù)”“零地電壓”過高對IT設(shè)備，如主機(jī)、小型機(jī)、服務(wù)器、磁盤存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)路由器、通信設(shè)備等的影響可概括為下列幾種：
可能導(dǎo)致IT設(shè)備中的微處理器CPU芯片出現(xiàn)“莫名其妙”地致命損壞；
可能導(dǎo)致IT設(shè)備出現(xiàn)死機(jī)事故的概率增大；
可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸誤碼率的增大，網(wǎng)速減慢；
可能導(dǎo)致存儲設(shè)備存儲設(shè)備損壞、數(shù)據(jù)出錯等。
某些知名IT廠商規(guī)定零地電壓大于1V不給開機(jī)等。
但是綜觀國際的IEC和UL電源標(biāo)準(zhǔn)，卻根本沒有“零地電壓”這一名詞，遍尋IEEE的文章也沒有檢索到任何“零地電壓對IT負(fù)載影響的相關(guān)文獻(xiàn)”。有趣的是筆者曾陪同歐美的電源專家訪問一些中國數(shù)據(jù)機(jī)房用戶，有些用戶提出了零地電壓的問題，可憐這些搞了幾十年電源并參與美國UL電源標(biāo)準(zhǔn)起草的專家們根本就聽不懂，經(jīng)過反復(fù)解釋才基本明白了所謂的“零地電壓”的含義，但他很驚訝地反問：“在中國，有這一電壓對IT負(fù)載影響的確鑿證據(jù)嗎？”。
盡管零地電壓對IT負(fù)載的影響還沒有任何確鑿的科學(xué)依據(jù)（絕大部分是把地電位與零地電壓混為一談），但是為了解決這一可怕而神秘的“零地電壓”問題，國內(nèi)許多用戶卻不惜投入大量的資金。如某通信數(shù)據(jù)機(jī)房采購了數(shù)十臺變壓器柜安置在各個樓層機(jī)房的輸入端來降低零地電壓，這不僅導(dǎo)致了大量的資源浪費(fèi)，降低了機(jī)房供電系統(tǒng)的可靠性，而且也大幅度增加了機(jī)房的運(yùn)行成本，使本來就不太盈利的IDC業(yè)務(wù)更是雪上加霜。
為此，筆者認(rèn)為系統(tǒng)地討論機(jī)房供電系統(tǒng)的“零地電壓”產(chǎn)生、傳遞機(jī)理，特別是對IT負(fù)載的影響問題，使機(jī)房數(shù)據(jù)中心電源的設(shè)計、建設(shè)與使用者對 “零地電壓”問題有一科學(xué)的認(rèn)識是非常必要的。
二、輸配電線路零地電壓的產(chǎn)生機(jī)理
在380V交流供電系統(tǒng)里，由于線路保護(hù)的需要，通常將三相四線制的中心點通過接地裝置直接接地。當(dāng)前數(shù)據(jù)機(jī)房配電系統(tǒng)的典型構(gòu)架如圖1所示，系統(tǒng)中通常配置一臺或數(shù)臺10KV/380V △/Yo變壓器，Yo側(cè)的中心點通過接地網(wǎng)直接接地，如圖1中的G點。
從變壓器到各IT負(fù)載之間，為了安全運(yùn)行和維護(hù)管理考慮，通常將這一距離中的線路分成三級配電母線，即UPS輸入配電母線或稱市電輸入母線L1（含柴油發(fā)電機(jī)切換后輸入），UPS輸出配電母線L2，樓層配電母線L3，樓層配電再分路到列頭柜（也有將樓層配電與列頭柜合而為一的），然后單相接入機(jī)架PDU對IT負(fù)載進(jìn)行供電。
這樣，從變壓器的二次側(cè)接地點G到IT負(fù)載的零線輸入點N之間，有很長的輸電距離，當(dāng)負(fù)載投入運(yùn)行后，一定有大量的零線電流從N點流回到各級母線，在母線的零排處疊加，疊加后未被抵消的部分將流回到G點。由于零線阻抗的存在，在各級母線的零排之間就形成了電壓降。這樣以G為參考點，零線上的各個點就形成了對地的電壓降，這就是所謂的“零地電壓”。零地電壓從本質(zhì)上來說，它與其它電壓沒有任何特別的地方，只是零線上的電壓降。
圖1 數(shù)據(jù)機(jī)房配電系統(tǒng)的典型構(gòu)架圖
下面，以UPS輸入母排點，即UPS輸入零地電壓為例來闡述零地電壓的形成機(jī)理：
UPS輸入零地電壓－U N1-G可以表示如下，
U N1-G＝I1*ZN1-G
這里I1為零線上流過的電流，ZN1-G為N1零排到接地點的零線阻抗。可見，零線壓降完全取決與零線電流I1和零線阻抗的ZN1-G大小，當(dāng)I1或ZN1-G為零時，零線上的電壓降為零，即UPS的輸入零地電壓為零，但這通常不可能做到。
零線阻抗的大小取決于零線的線路長度與線徑，對于數(shù)據(jù)機(jī)房而言是個不變量；而零線電流的大小則取決于下列運(yùn)行條件：
電網(wǎng)三相電壓、相位的對稱度；
三相負(fù)載電流大小的對稱度；
三相負(fù)載相位的對稱度；
三相負(fù)載中是否有3n次諧波的存在等。
其中，電網(wǎng)三相電壓、相位的不對稱對數(shù)據(jù)機(jī)房用戶來說，屬于不可控、不可管的“正�，F(xiàn)象”，在此不作討論。
1. 三相負(fù)載電流大小不平衡時產(chǎn)生的零線電流I1-1
當(dāng)L1母線三相配電系統(tǒng)中各相負(fù)載大小不相同時，就會出現(xiàn)三相不平衡電流，這一不平衡電流匯流到N1零排時，就合成為零線電流I1-1,如圖2(a)所示。
最極端的情況，當(dāng)A、C兩相的負(fù)載全部跳開時，此時的零線電流I1-1就等于B相的電流IB，達(dá)到該條件下零線電流的最大值，如圖2(b)所示。
圖2 零線電流的合成
2. 三相負(fù)載電流相位不對稱時產(chǎn)生的零線電流I1-2
當(dāng)I段母線三相配電系統(tǒng)中各相負(fù)載的輸入功率因素不相同時，三相電流IA、IB、IC的相位不再符合相差120°的相位關(guān)系，此時也會導(dǎo)致不平衡電流的出現(xiàn)，同樣在N1零排處，匯合成零線電流I1-2，如圖2(C)所示。
3. 三相負(fù)載中的3n次諧波電流的存在產(chǎn)生的零線電流I1-3
由于非線性負(fù)載的存在，導(dǎo)致了零線中不僅有基本電流流過，還可能有三次及三的倍數(shù)次諧波流過。其基波電流可表示為
iA=IAmsin100πt
iB=IBmsin(100πt-120°)
iC=ICmsin(100πt＋120°)
相應(yīng)的各相三次諧波電流為
iA3=IA3msin300πt
Ib3=IB3msin(300πt-360°)
iC3=IC3msin(300πt＋360°)
可見盡管基波電流相差120°，但是其三次諧波電流剛好同相位，在N1零排處直接相加成為同相的零線電流。
由上述三種因素所產(chǎn)生的零線電流，流過N1零排到變壓器之間的零線，就形成了零線壓降，出現(xiàn)了我們通常所說的UPS輸入零地電壓，這一零地電壓可計算為
UNI-G＝(I1-1+I1-2)*Zn1-G+I1-3* Zn1-G3
如果線路較長、負(fù)載的不平衡度很高或含有三次諧波的非線性負(fù)載較多，就可能使UPS的輸入零地電壓很高。
由此可見，可以總結(jié)如下：
零地電壓與通常的電壓完全相同，只是不平衡電流和三次諧波電流流過零線產(chǎn)生的壓降；
越是在供電鏈路的末端，其零地電壓越高。
三、UPS產(chǎn)生零線電壓增益的機(jī)理
前面我們分析了由配電線路產(chǎn)生的UPS輸入零地電壓的形成機(jī)理，但是UPS產(chǎn)生的零線電壓增益的機(jī)理與此有所不同。接下來我們就來分析一下老式的具有升壓變壓器UPS（所謂的工頻機(jī)）和新一代的無需升壓變壓器UPS（所謂的高頻機(jī)）的零線電壓增益的產(chǎn)生機(jī)理。
1.具有有升壓變壓器UPS（所謂的工頻機(jī)）零地電壓增益的產(chǎn)生
所謂的工頻機(jī)（如圖3所示）采用可控硅相控整流將交流變成432V直流電，再通過IGBT高頻逆變器將這一直流電還原成成交流，但這一雙轉(zhuǎn)換后的線電壓只有190V，為了滿足負(fù)載輸出380V/220V的需要，不得不在逆變器的輸出端（注意：不是在UPS輸出，不含旁路輸出端）加一１:2的升壓變壓器將190V的線電壓升高到380V；同時，通過這一變壓器的△/Y0接法生成零線，以實現(xiàn)UPS三相四線制的輸出要求。所以對于所謂的工頻機(jī)而言，輸出升壓變壓器是必加的標(biāo)準(zhǔn)件，否則就根本無法正常工作。
對于本文討論的主題零地電壓而言，我們從圖3不難看到，即使有了這一隔離變壓器，但是零線與地線在UPS內(nèi)部從輸入到輸出是直通的，UPS關(guān)機(jī)時，我們很容易量測到UPS輸入零地電壓絕對等于輸出零地電壓，所以這一隔離變壓器在UPS內(nèi)部沒有起到任何的隔離作用。在UPS正常開機(jī)工作時，由于旁路關(guān)斷，其零線上也不會有電流流過，所以由零線電流產(chǎn)生的零地增益在UPS內(nèi)部基本是不存在的。
但是如果UPS輸出的濾波器設(shè)計不好或電容故障，就會導(dǎo)致逆變器輸出的PWM高頻電壓成份會部分溢出感應(yīng)在零線上，產(chǎn)生一定的零線電壓增益，其大小完全取決于濾波器參數(shù)的優(yōu)劣，通常可達(dá)3~5V，頻率上明顯含有高頻成份。如果設(shè)計得到好，這一電壓增益通常應(yīng)為0.5~1V。
圖3 工頻機(jī)的零地電壓
2.無需升壓變壓器UPS的（所謂的高頻機(jī)）產(chǎn)生的零線電壓增益
所謂的高頻機(jī)（如下圖4所示）則采用先進(jìn)成熟的IGBT升壓整流技術(shù)將交流變成600V左右的直流電，再通過IGBT高頻逆變器將這一直流電直接還原成380V/220V三相四線制的交流電，所以無需所謂工頻機(jī)的升壓變壓器。這是21世紀(jì)以來現(xiàn)代電力電子技術(shù)最偉大的技術(shù)進(jìn)步之一，它使UPS的變換效率大幅度提高，內(nèi)部損耗發(fā)熱大幅度減少，器件的可靠性得以明顯提高。
從圖4可以看到，就零、地線而言，高頻機(jī)UPS與工頻機(jī)UPS完全一樣，都是在UPS內(nèi)部從輸入到輸出是直通的，不會產(chǎn)生零線電流產(chǎn)生的零地增益。但是，對于早期的高頻機(jī)或某些高頻機(jī)技術(shù)起步較晚的廠商，出于降低成本的設(shè)計考慮，其濾波器設(shè)計容量偏小，導(dǎo)致了較高的PWM高頻電壓成份溢出感應(yīng)在零線上，產(chǎn)生一定的零線電壓增益，其值達(dá)3~5V,并伴有明顯的高頻成份�，F(xiàn)在許多廠商已經(jīng)認(rèn)識到中國用戶對零地電壓的關(guān)心，所以改進(jìn)了輸出濾波器設(shè)計，其零線電壓增益通常僅為0.5~1V,而且這一波形中不含高頻成份。實測某IDC伊頓9395高頻機(jī)UPS的零地電壓，顯示為電壓0.6V,頻率50HZ,不含任何的高頻電壓成份。
圖4 高頻機(jī)的零地電壓
由此可見，可得到如下結(jié)論：
高頻機(jī)與工頻機(jī)具有同樣的零線電壓增益產(chǎn)生機(jī)理，零線與地線在兩種UPS內(nèi)部都是直通的；
只要濾波器設(shè)計得好，兩者都可以很好地解決零地電壓問題，并使零地電壓不含有高頻成份，反之，兩種UPS都會產(chǎn)生較高的零地電壓。
四、IT負(fù)載機(jī)柜輸入點的零地電壓才是“最可怕”的零地電壓
數(shù)據(jù)機(jī)房用戶通常非常關(guān)心UPS輸出端的零地電壓高低，也非常關(guān)心樓層輸出配電柜的零地電壓高低，但是唯獨(dú)從從不關(guān)心機(jī)柜內(nèi)部IT負(fù)載設(shè)備輸入端的零地電壓高低。如果零地電壓真的對IT負(fù)載有影響的話，不管你在UPS的輸出端、樓層輸出配電柜上采取什么樣的降低零地電壓措施，只要IT負(fù)載設(shè)備輸入端的零地電壓UN-G2不小于1V的話，其“嚴(yán)重的危害”就依然存在。而IT負(fù)載機(jī)柜輸入端的零地電壓是所有UPS輸入零線壓降、UPS輸出零線壓降及樓層配電零線壓降的疊加，可謂是零地電壓的最前哨“重災(zāi)區(qū)”。
1、UPS輸出零地電壓－U N2-G
UPS輸出零地電壓等于UPS輸入零地電壓加UPS產(chǎn)生的零線電壓增益，即
U N2-G＝UNI-G＋UN-UPS
2、UPS樓層輸出配電柜上的零地電壓－U N3-G
樓層配電輸出的零地電壓等于UPS輸出零地電壓加UPS輸出到樓層配電柜之間的零線電壓增益，即
U N3-G＝UN2-G＋UN3-N2＝UNI-G＋UN-UPS＋UN3-N2
這里，UPS輸出到樓層配電柜之間的零線電壓增益UN3-N2的形成機(jī)理與UPS輸入零地電壓完全相同，在此不再鰲述。
但往往樓層配電柜輸出的零地電壓高低通常也是數(shù)據(jù)機(jī)房用戶關(guān)心的核心問題，特別是當(dāng)UPS到樓層配電柜之間的輸電距離很長的時候，盡管UPS輸出端的零地電壓已經(jīng)做到了小于1V，但是樓層配電輸出的零地電壓卻仍然高達(dá)3~5V以上。
為了消除這一問題，許多迷信零地電壓將影響或損壞IT負(fù)載的用戶就不得不在樓層配電柜里加一△/Yo隔離變壓器，并將變壓器輸出的中心點重新接地，即形成新的接地點G2，如圖5所示，這樣就在樓層配電柜的輸出零排上生成了新的零地電壓，而且此時的零、地線是“緊密”地連接在一起的，所以其新的零地電壓一定小于1V，符合了用戶所能接受的零地電壓要求。有些廠家為了迎合用戶的需求，專門將這一配電柜美其名為“精密配電柜”。
圖5 樓層配電柜的零地電壓
3、IT負(fù)載輸入端的零地電壓
就目前的數(shù)據(jù)中心機(jī)房而言，樓層輸出配電柜到負(fù)載機(jī)柜之間通常采用單相配電，這樣在這一配電區(qū)間內(nèi)的零線電流就等于機(jī)柜負(fù)載電流I4，此時在樓層配電與IT負(fù)載之間產(chǎn)生的零線電壓增益為UN-N3=I4*ZN-N3,由于I4較大，而配電的線路又較細(xì)，這一電壓依然可能大于1V。例如，對于一個負(fù)載為3500W的機(jī)柜，從如果樓層配電柜的分路配電到機(jī)柜的電纜為2.5 mm²，電纜長度為20m(假設(shè)為較遠(yuǎn)端的機(jī)柜)，此時的零線電阻為0.15Ω.，滿載零線電流為16A，則產(chǎn)生的零線壓降就達(dá)2.4V。
(1)樓層配電柜中配置了隔離變壓器的IT機(jī)柜端的零地電壓
對于樓層配電柜里設(shè)置了隔離變壓器的系統(tǒng)，見圖6，此時的IT負(fù)載輸入端的零地電壓就等于IT設(shè)備輸入端的N點對UPS后端的隔離變壓器輸出接地點G2的電壓差，就等于零線上產(chǎn)生的零線壓降：
UN-G2= UN-N3+UN3-G2＝2.4V+0V=2.4V >1V
可見，即使對于樓層配置了變壓器，且樓層配電輸出端的零地電壓等于0V的配電系統(tǒng)，實際IT負(fù)載輸入端的零地電壓依然達(dá)2.4V,遠(yuǎn)大于1V。
圖6 機(jī)柜端的零地電壓
(2)樓層配電柜中沒有配置變壓器的IT機(jī)柜端的零地電壓
如果在樓層配電柜里沒有設(shè)置隔離變壓器，那么IT負(fù)載輸入端的零地電壓等于IT設(shè)備輸入端的N點對UPS前端的高壓10KV/380V變壓器輸出接地點G的電壓差，如圖7所示，其相應(yīng)的零地電壓計算等效電路如下圖所示。
UN-G= UNI-G＋UN-UPS＋UN3-N2＋UN-N3＝UNI-G＋UN-UPS＋UN3-N2＋2.4V
此時的實際IT負(fù)載輸入端的零地電壓顯然會遠(yuǎn)高于2.4V。
圖7 沒有配置樓層變壓器的機(jī)柜端零地電壓
從上面的分析可見，可以得到如下兩點結(jié)論：
IT負(fù)載輸入端的零地電壓才是真正可能對IT負(fù)載產(chǎn)生“可怕影響”的關(guān)鍵零地電壓；
即使在UPS輸出，甚至樓層配電輸出的零地電壓做到小于1V，實際IT負(fù)載輸入端仍可能有大于1V的零地電壓。因此，要保證每個機(jī)柜IT負(fù)載的零地電壓小于1V是不可能的，除非在每一個機(jī)柜上再安裝一臺隔離變壓器。所以，僅保證UPS輸出端或在樓層配電端加隔離變壓器來實現(xiàn)零地電壓小于1V的做法，不過是自欺欺人的自我安慰而已。
五、零地電壓對IT負(fù)載的影響
零地電壓對IT負(fù)載是否真的有影響，關(guān)鍵的問題是零地電壓是否真正傳到了IT內(nèi)部的CPU、存儲芯片等核心部件。實際上，通過分析IT負(fù)載內(nèi)部的結(jié)構(gòu)不難得到，UPS輸出的電壓只是給IT負(fù)載內(nèi)部的電源模塊供電，這一電源模塊的輸出才向IT內(nèi)部的核心部件供電。
所以，要了解零地電壓是否對IT負(fù)載有影響或影響的大小，關(guān)鍵是零地電壓對這一電源模塊的輸出電壓是否有影響或產(chǎn)生多大的影響。關(guān)于這一點，我們只需要分析一下IT負(fù)載內(nèi)部電源模塊的電路工作原理，就會得出理性的結(jié)論。
當(dāng)前IT負(fù)載內(nèi)部的輸入電源模塊采用兩種制式，即ATX標(biāo)準(zhǔn)和SSI標(biāo)準(zhǔn)。ATX標(biāo)準(zhǔn)是Intel公司在1997年推出的一個電源規(guī)范，輸出功率一般在125瓦～350瓦之間；SSI（Server System Infrastructure）規(guī)范是Intel聯(lián)合一些主要的IA架構(gòu)服務(wù)器生產(chǎn)商在ATX標(biāo)準(zhǔn)上推出的新型服務(wù)器電源規(guī)范。這兩種電源的主電路如圖8所示。
分析這一電源的工作原理可以看出，無論是ATX還是SSI電源，UPS輸出的220V交流電進(jìn)入IT負(fù)載內(nèi)部后，都必須經(jīng)四級變換，最后轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的12V、5V、3.3V的直流電壓，提供給IT負(fù)載內(nèi)部的CPU、內(nèi)存、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信芯片等“真正的負(fù)載”使用。這四級變換如下圖所示，分別為：
第一級：橋式整流器，將220V交流電變?yōu)榧s200~300V的直流電；
第二級：高頻逆變器，將直流電再轉(zhuǎn)換成幾十到幾百KHZ穩(wěn)壓的高頻交流電；
第三級：高頻隔離變壓器，將高頻交流電降壓并隔離；
第四級：高頻整流器，將穩(wěn)定的高頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流12V(或5V、3.3V)輸出。
（a）ATX標(biāo)準(zhǔn)
（b）SSI標(biāo)準(zhǔn)
圖8 IT負(fù)載的輸入電源
1.零地電壓在IT電源內(nèi)的傳播途徑
從上圖可見，具有數(shù)伏零地電壓的220V交流電，進(jìn)入IT負(fù)載的電源后，從第一到第二級，也許我們還能“追尋”到這一電壓的存在蹤跡，但是經(jīng)過第三級后，由于變壓器的隔離作用，這一共模電壓在變壓器的隔離輸出端被徹底消除，后面的電路已經(jīng)沒有了零線，只有直流的正、負(fù)極，所以也就不再存在所謂的零地電壓及產(chǎn)生的干擾。此外，無論是ATX還是SSI電源，都在其輸入端設(shè)有共軛電抗器與Y電容，這一部件基本就可將共模的零地電壓阻隔在IT電源的第一級以外。
可見，零地電壓進(jìn)入IT負(fù)載內(nèi)部后，從傳播途徑看，經(jīng)共軛電抗器抑制后，終結(jié)于內(nèi)部變壓器的前端，根本達(dá)不到真正的IT內(nèi)部CPU、RAM、EPROM、硬盤等的供電端，所以無論是多高的零地電壓都根本不可能對數(shù)據(jù)系統(tǒng)造成任何影響。
有必要指出的是IT負(fù)載電源輸出的12V直流電壓，就是經(jīng)第三級高頻逆變器的高頻變換得到的，其變換頻率通常高達(dá)50KHZ~150KHZ，遠(yuǎn)高于高頻機(jī)UPS的變換頻率，所以高頻變換是IT電源自身的根本，IT負(fù)載不懼怕“高頻”。
2.“零地電壓”與“相地電壓”
“零地電壓”已經(jīng)廣為人知，而“相地電壓”的概念卻似乎有點好笑。但是，如果我們能簡單地分析一下相線和零線在IT負(fù)載內(nèi)部的傳播途徑，我們就會得出非常驚奇的結(jié)果。由于ATX和SSI的變換結(jié)構(gòu)幾乎相同，所以我們以SSI制式電源為例來說明。
具有零地電壓的UPS輸出AC 220V電壓進(jìn)入IT負(fù)載的電源后，在輸入電源的正半周，經(jīng)第二級的整流后，相線L與第三級高頻逆變器的正母線連通，而零線N則與負(fù)母線連通，見圖9(a)；而在輸入電源的負(fù)半周，則剛好相反，零線N與正母線連通，而相線L則與負(fù)母線連通，見圖9(b)。
由此可見，在IT負(fù)載的第二級后，相線與零線具有完全相同的功能與流通線路。這樣，如果“零地電壓”高將影響IT負(fù)載的正常運(yùn)行，那無疑“相地電壓”高也會對IT負(fù)載產(chǎn)生致命的影響。而零地電壓我們可以通過技術(shù)手段讓它小于1V甚至等于0V，但是，如果我們讓相地電壓也控制到小于1V以下的話，那么IT負(fù)載的輸入就沒電了，數(shù)據(jù)機(jī)房也就直接癱瘓了。因此，從這一反例也可看出，強(qiáng)調(diào)零地電壓小于1V是一個荒謬的概念！
分析這一電路的交流輸入部分，還可以得出一個更有趣的結(jié)果，由于輸入電路的完全對稱性，如果我們讓“零地電壓”等于AC 220V，而讓“相地電壓”等于0V，這一IT電源的輸出將不受任何影響地正常工作。所以，從理論上說，IT負(fù)載的安全零地電壓應(yīng)為AC 220V，問題是這時如果相地電壓也等于220V的話，輸入IT負(fù)載的相零電壓就等于0V或440V了， IT負(fù)載就出現(xiàn)了斷電或高壓事故！如果我們能設(shè)計一具有零地電壓、相地電壓和“相零電壓”都等于220V的“特殊UPS”向IT負(fù)載供電，則IT負(fù)載將不受任何影響。
(a)正半周時，相、零線在IT電源的位置
(b)負(fù)半周時，相、零線在IT電源的位置
圖9 零地電壓與相地電壓概念
3.零地電壓對服務(wù)器等IT設(shè)備及通信設(shè)備的影響測試
中國電信電磁防護(hù)支撐中心聯(lián)合華為技術(shù)有限公司的技術(shù)專家，對服務(wù)器等IT設(shè)備、DTU數(shù)據(jù)通信設(shè)備進(jìn)行了零地電壓加擾測試，同時對中國電信120多個機(jī)房的121臺在網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行了抽檢調(diào)研，得出的結(jié)論如下：（詳見參考文獻(xiàn)1）
“（1）從對機(jī)架式服務(wù)器和刀片式服務(wù)器的加擾測試結(jié)果來看，22V以下的零地電壓對這兩種服務(wù)器無影響。
（2）10V以下的零地電壓差對DTU數(shù)據(jù)通信設(shè)備無影響。但在通信系統(tǒng)分散的情況下，零地電位差會對數(shù)據(jù)通信產(chǎn)生影響，其原因是零地電位差會在數(shù)據(jù)通信線路的設(shè)備端口之間造成地電位差。（筆者注：根據(jù)筆者對整個測試報告和報告中所給出的線路圖的分析，準(zhǔn)確地說，應(yīng)該是當(dāng)采用RS232和同軸電纜通信時，由于地電位的差異導(dǎo)致了對數(shù)據(jù)通信的影響。這里的地電位實際上與輸入電源的零地電壓無關(guān)，它們是完全不同的兩個概念，換句話說，如果兩臺通信設(shè)備的地電位差異較大，即使兩臺通信設(shè)備的輸入零、地電壓等于0，也會對通信有影響。另外，如果采用光纖通信，就不會有影響了。）
（3）通過對122個在網(wǎng)通信機(jī)房的調(diào)查，在保證設(shè)備正常運(yùn)行的情況下，設(shè)備的零地電位差分布在10V以下，建議：數(shù)據(jù)通信設(shè)備的零地電位差應(yīng)在10V以下。”
從本節(jié)的分析可見，可小結(jié)如下：
由于IT電源內(nèi)部的共軛電抗器和Y電容的抑制,特別是高頻變壓器的隔離，零地電壓止于變壓器的輸入端，根本無法到達(dá)12V的直流輸出端，所以無法對對IT負(fù)載構(gòu)成影響。
對IT負(fù)載而言，“零地電壓”與“相地電壓”對于IT負(fù)載具有同等的“干擾”地位，因此消除零地電壓，也就應(yīng)該同時消除相地電壓，這是非�；闹嚨慕Y(jié)論。
從IT負(fù)載電源的對稱性分析，理論上看，零地電壓與相地電壓一樣可達(dá)220V對IT負(fù)載無影響。
六．結(jié)論
零線與地線在在所謂的工頻機(jī)與高頻機(jī)內(nèi)部都是從輸入端到輸出端直接貫通的，其產(chǎn)生與消除的機(jī)理完全一樣，都可以使其小于1V以下，關(guān)鍵是廠商是否愿意投入這樣做。
不管在UPS輸出端還是在樓層配電輸出端采取什么樣的降低零地電壓的措施，都無法保證機(jī)柜IT負(fù)載輸入端的零地電壓滿足小于1V的要求，而IT負(fù)載端的零地電壓高低才是最可能引發(fā)前言中提到的“5大被忽悠的致命問題”的根源。
任何僅保證UPS輸出端或在樓層配電端加隔離變壓器來實現(xiàn)零地電壓小于1V的做法都不過是自欺欺人的自我安慰而已。
通過對IT負(fù)載電源4大變換級中的高頻變壓器變換級的分析，及“零地電壓”與“相地電壓”的技術(shù)比較，盡管對IT負(fù)載的正常工作而言，零地電壓可達(dá)220V對IT負(fù)載無影響，但是綜合中國電信的測試數(shù)據(jù)，筆直認(rèn)為20V以下的零地電壓對現(xiàn)代IT負(fù)載不會有任何影響（但需要關(guān)注此時的相地電壓是否正常）。
因此，本文的最后筆直建議數(shù)據(jù)機(jī)房用戶應(yīng)科學(xué)地看待零地電壓及其大小問題，走出零地電壓的技術(shù)誤區(qū)，以避免無謂的浪費(fèi)和對整個機(jī)房電源系統(tǒng)可靠性的損害。
