접지 전압이 0V라는 개념:
컴퓨터 기술의 급속한 발전으로 컴퓨터 내부 칩의 동작 전압은 낮아지고 에너지 소비량은 점점 줄어들고 있습니다. 서버의 정상적인 작동을 보장하기 위해 다양한 제조사의 새로운 서버들은 데이터센터에서 접지 전압 제로(zero ground voltage)에 대한 요구 사항을 점점 더 높이고 있습니다. UPS 제조사들이 약속하는 접지 전압 제로란, 추가적인 전압 상승 없이, 즉 컴퓨터실의 입력 배전반에서 접지 전압이 0V일 때 UPS 출력 단자에서도 접지 전압이 0V가 되는 것을 의미합니다. 만약 사용자의 배전 시스템이 이러한 요구 사항을 충족하지 못하면, 제로 라인 전류 또는 상간 고차 고조파 결합으로 인해 제로 라인과 접지 라인 사이에 일정 전압 차이가 발생할 수 있습니다. 이로 인해 UPS 입력단의 접지 전압이 상승하여 장비 요구 사항을 충족하지 못하게 됩니다. 이는 UPS 자체만으로는 완전히 해결할 수 없는 문제입니다.
예를 들어, 특정 전산실이 UPS 바이패스 모드로 작동할 때 배전반의 접지면 전압은 1.8V입니다. UPS를 역전 전원 공급 모드로 사용할 경우, 전산실 배전반의 접지면 전압은 2V가 되고, 여기에 UPS 자체의 접지면 전압이 0.2V 추가됩니다. UPS 제조업체가 접지면 전압이 1V 미만이라고 주장하는 것은 이 추가된 접지면 전압을 의미합니다. UPS가 이중 변환 모드로 작동할 때, UPS 내부의 스위칭 소자와 EMC(전자파 적합성) 관련 원리로 인해 접지면 유도 전압이나 고주파 전도 전압 강하가 발생할 수 있기 때문입니다. 접지면 전압을 줄이는 방법에는 다음과 같은 것들이 있습니다.
① 중성선의 길이를 줄이고 단면적을 늘리면 리액턴스를 감소시켜 접지 전압을 낮출 수 있습니다. 이 방법의 장점은 효과가 명확하다는 것입니다. 선로 리액턴스 Zn=ρ L/S 공식에 따르면, 선로 길이 L이 감소하고 전선의 단면적이 증가하면 Zn은 그에 따라 감소하고 접지 전압도 감소합니다. 그러나 실제 현장 상황에서 이를 구현하기는 쉽지 않습니다. 전산실 설계 초기 단계에서 이러한 점을 충분히 고려해야 하며, 그렇지 않으면 변경이 어렵습니다. 중성선과 접지선의 단면적은 상선 단면적의 최소 1.5배 이상이 되도록 해야 합니다.
② 비절연 이중 변환 순수 온라인 UPS의 경우, 인버터 작동 중 UPS 입력단의 제로 라인 전류는 이론적으로 0V여야 합니다. 그러나 UPS의 출력 중성선 전류는 3상 평형 여부에 따라 결정되므로, 제로 접지 전압을 낮추기 위해 부하를 3상에 최대한 균등하게 분산하는 것이 좋습니다.
③ 접지 저항이 국가 표준을 충족하는지 측정합니다. 예를 들어, 접지체의 접지 저항은 4Ω을 초과해서는 안 되며, 접지 접합부의 배선 저항은 1Ω 미만이어야 합니다. 접지선 접합부의 연결이 헐거워지거나 녹슬어 접촉 저항이 증가했는지 확인합니다.
④ UPS 부하단에 절연 변압기를 설치하고 절연 중성선을 접지하십시오. 즉, PPC 또는 PDU 정밀 배전반을 사용할 수 있습니다. 이 솔루션의 장점은 부하단의 접지 전압이 0V에 가까워지는 문제를 효과적으로 해결할 수 있다는 것입니다. 절연 중성선이 접지되어 있으므로 부하의 접지 전압이 0V에 가까워지도록 보장할 수 있습니다. 절연 변압기는 다양한 종류가 있어 다양한 전력 수준의 요구 사항을 충족할 수 있는 매우 성숙한 제품입니다. 공급 주기가 짧고 가격이 저렴하며 안전하고 신뢰할 수 있으며 위험 부담이 없습니다. 현재 컴퓨터실 사용자들은 대부분 이 배전 방식을 사용하고 있습니다. 그러나 부하 중성선을 전력망 중성선에 연결해서는 안 됩니다. 또한 접지봉의 접지가 컴퓨터실의 접지 규격을 충족하고 신뢰성을 확보하는지 확인해야 합니다. 접지봉의 접지 불량은 장비 손상이나 인명 피해를 초래할 수 있습니다.
⑤ 완전 절연되지 않은 전력 주파수 UPS가 접지 전압 0V 문제를 효과적으로 해결할 수 있다는 것은 오해입니다. 많은 사용자가 전력 주파수 출력단에 절연 변압기가 있으므로 접지 전압 0V를 낮추거나 출력 N선을 보호 접지에 직접 연결하면 문제가 해결된다고 생각하지만 이는 잘못된 생각입니다. 전력 주파수 기계의 정류기는 SCR 정류 방식을 사용하기 때문에 DC 버스 전압은 대부분 400V이고 인버터 AC 전압은 약 160V이므로 사용 전에 변압기를 통해 220V로 승압해야 합니다. 따라서 이 변압기는 주로 인버터 전압용으로 사용되며, 전력 주파수 기계의 출력 변압기는 인버터 회로에만 설치되고 바이패스에는 절연 변압기가 없습니다. 따라서 전력 주파수 기계의 출력 N선은 입력 N선과 절연되어 있지 않으며, 출력 N선을 접지에 직접 단락시켜 접지 전압 0V를 낮출 수 없습니다. 접지 전압이 0인 문제를 완전히 해결하려면 바이패스에 절연 변압기를 추가하거나 방법 4에 따라 전체 출력에 절연 변압기를 추가하여 1차 및 2차 N선의 완전한 절연을 달성해야 합니다.
위의 방법 1~3은 접지 전압이 0인 현상을 줄이는 데 어느 정도 효과가 있지만, 접지 전압이 0인 문제를 완전히 효과적으로 해결할 수는 없습니다.