计算机电源接线方式及接地保护

一、计算机对电源质量的基本要求

随着现代科学技术的不断进步，微型计算机系统应用已成为一种必不可少的生产控制，科研设计及办公自动化的现代工具。

但微型计算机对电源的质量要求较高，因为它直接关系到微型计算机寿命及安全可靠运行。防止数据丢失。一般地说，计算机对电源的要求有以下几个方面：

（1）电网的电压稳定度偏差不超过额定值的±10%，且要求一旦出现过或欠压最大好均有报警信号，以通知操作人员及时处理。

（2）电网供电电压杂波少，干扰少，以免造成微型计算机被电网干扰而误停，尤其是在工业控制系统中使用微型计算机时，还必须搞好屏蔽以防辐射磁场的干扰。

（3）电网必须在规定时间内连续供电。因为无规则的停电可能损坏微型计算机系统。在经常会发生无规则停电的运行环境中，必须配置不停电供电系统（UPS）。

（4）微型计算机电源系统最好不要与带有大容量感性负荷的电网并联运行，以免产生高压涌流和干扰，扰乱计算机的正常工作。

（5）人机接触频繁，须保证外壳对地电压不超过人体的安全电压，电网地线接地可靠。

因此，计算机房电源接线方式及保安接地方式的合理与否，直接关系到微型计算机的可靠运行与人的生命安全，必须引起高度的重视。下面就通常所见的几种电源接线及保安接地方进行分析比较。

二、采用TN-C（三相四线制）系统的分析

许多计算机用户为了便於与其它电气设备共用线路，通常机户采用TN-C系统供电，接线如图1所示：

根据目前我国供电设计标准，按对称负荷考虑三相四线制线路的压降不超过5%，特殊情况下可达到10%，中性线截面按相线载流量的50%选择，零序电流大时，中性线的电压降有可能加位达到10%以上，当电源中性线断时，只要各相上投入运行的计算机台数不相同，就有可能出现超过10%的过电压，这就出现不符合计算机运行要求的电压偏移。实际上，即使中性线未断线，各相投运台数不相同的，由于中性线有压降，也将使负载中性点移位，进而使某相电压过高，另外的相电压过低，还有可能出现共模干扰等，影响计算机的正常运行。

三、计算机房与其它负载群共用一路电源的情况分析

在微型计算机中常规定电源中性线与大地之间的电位差不应超过0.5V，如图2所示。其目的就是要限制负载中性点位移，如果在计算机未投入运行前中性点与大地之间的电位差超过0.5V，则当计算机投入运行时中性点位移将更大。

前面已经指出，许多计算机用户为了方便，往往将计算机房与其它设备共用一路三相四线制电源，电路如图4所示：

当其它用电设备投入运行时，将因负荷不对相而产生零序电压，由于TN-C制架空架线的允许电压损失为5%（甚至10%）、中性线上的电压降有可能大于5%（或10%），甚至为该值的一倍，足以引起麻电现象，使操作人员无法正常工操作。不仅如此，随着零序电流大小变化，进而使计算机电源电压匆高匆低，波动幅度和闪变值超过计算机的允许范围，这不利于计算机的正常工作。因此，为了保证电源电压的稳定，应该对机房设有专用电源线，杜绝干扰源。

四、计算机房保安接地分析

由于计算机操作时人们全神贯注，工作人员往往对触电毫无戒备，在这种情况下，如果不能确保机房外壳接地的可靠性，那么将是危险的，同时，地线还可以防止噪音的干扰。

在一般情况下，计算机房的电源采取TN-C系统或TN-S系统（三相五线制），因而保安接地常有以下几种。

（1）用中性线兼作保护接零干线如图1所示。

（2）采用专用保护零干线接零

（3）将机壳单独接地

（4）将计算机房的电源中性线进行反复接地

（5）将保护零干线重复接地

在图1方案中一旦中性线断线，将因中性线位位移，或在某相计算机绝缘击穿瞬间，使另外二相的计算机承受电压造成压击穿烧毁，另外不平衡电流在中性线上的压降有可能造成过电气设备外壳产生麻电感；在图5（a）中，三相不衡不会引起外壳麻电感，但当中性线断电时，有可能引起严重的过电压，在图5（b）中，不仅性线断会引起某相产生严重过电压击穿；而且还可能使绝缘击穿后，设备外壳对地电压超过安全电压，引起触电死亡事故，相比之下，图5（c）方案较好，它有以下优点：

（1）当中性线断线时负载中性点位移引起的过电压较小，一般不会超过相电压的1.5倍。

（2）当绝缘击穿时，外壳对地电压将小于人体安全电压。

（3）有利于消除电视天线等电波的干扰。

虽然图3（c）较好地解决了电压波动及电波干扰等问题，但其中性线的压降仍可能引起麻电感。因此，若选择图3（d）方案，不仅具备了图3（c）方案的优点，还克服图3（a）中可能引起麻电的缺点。也就是说，上述五种方案保安接地方案中，图3（d）的方案最佳。但是上述五种方案都不能消除因中性点位移而引起的1~2相过电压的缺点。

五、比较理想的电源接线方式选择

为了使计算机正常工作，电源必须符合计算机的要求，即电压偏移不超过允许值，谐波不超过允许值，从技术上保证不发生触电死亡事故等。通过上面的分析可知，采用TN-C、TN-S系统都是不理想的方案。对于具有较多台计算机的用户的机房，应该采取IT系统配电，其接线方式如图6所示，它的优点是：

（1）机房采用专用电源线路供电，以减少其他用电设备的干扰。

（2）采用隔离变压器将计算机机房变为小接地电流系统，并将设备外壳保护接地区以保证任何时候接触电压不超过安全电压及抗外界电波的干扰。

（3）计算机电源进线接于电网线电压上，即使发生断线也不会引过电压，同时采用了形接法还有利于消除三次谐波，克服了TN-C系统中性点偏移引起的过电压和欠电压，保证了电压的稳定性。