1、引言
在计算机网络电路中，均采用的是逻辑电路，工作电压为5V，3～5V为高电平，0～0.4V为低电平，无论高电平或是低电平均以电路中的工作地为参考点进行判断的。九江市某企业的生产控制系统，先后多次出现计算机系统数据错误或中止现象。另外，笔者在日常定期防雷检测中，也经常会被问到：“为什么我的计算机系统经常会出现传输数据错误、甚至死机现象，在完全切断电源，重新开机后又恢复正常”？
带着这个问题，笔者先后对问到过这类问题的单位或机房进行逐个检测其N-PE电位差，检测结果的共同点：N-PE电位差均超过2V，最高的可达几十伏。在三相系统中三相电压是对称的，三相对地电容可以看成是以地为中点的一组星形负荷，这样电源与地之间便形成一个具有两个节点的交流电路，用节点法按米尔曼定律可求得电源中性点N与地的电位相等为零。当各相对地电容不相等时，中性点电压Un不为零，Un称为中性点位移电压[1]。为解决上述问题，结合工作中的实例，进行以下分析。
2、检测数据来源
笔者在日常检测工作中部分N-PE电位差较大的数据如下表所示：
从上表中发现一个共同点：零（N）线接地电阻太大，且接地电阻均大超过4Ω，N-PE电位差均超过2V。
以上两单位均进行整改：即对变压器接地进行改造，使其接地电阻值均小于4Ω，同时对保护接地系统进行改造，也使其接地电阻值于4Ω，改造后没有再出现类似现象。
3、计算机配电系统的接地形式
要分析N-PE的电位差，首先要判断电源系统的接地方式。在我国现行的配电系统中，主要有TT、TN、IT接地形式，计算机网络的电源系统中主要是TN接地系统，而TN系统又分为TN−C、TN−C−S、TN−S系统，最常用的是TN−S和TN−C−S两种。
TN−S接地系统：要求PE、N不连接，始终是分开。如下图2-1所示[2]
TN−C−S接地系统：要求PE、N在低压配电室是合在一起的，之后分开，且不再连接。如下图2-2所示[3]
图 2-1：TN—S系统
图 2-2：TN—C—S系统
4、N-PE电位差形成的原因分析
3.1 接地电阻偏大或过渡电阻偏大
从图2-1可以看出，在TN--S中，PE线与N线是分开的，N线（变压器中性线），一般情况下是在变压器处接地，PE为保护接地，当两者的接地电阻值相差较大时，之间的电位差自然也大，笔者曾做过对比实验：当N线接地电阻值（工频）为26Ω，而PE线的接地电阻值（工频）为2.0Ω时，N-PE的电位为2.5V以上，这已经超过允许值2V的范围[4]。
从图2-2可以看出，PE线、N线先是连接在一起，之后分开的，在无其他原因造成N-PE的电位过大时，只有一个原因：PE线与N线连接时的过渡电阻太大（也就是PE线与N线接触不良），规范要求过渡电阻不大于0.24Ω[5]。
3.2 三相负载的不平衡
在三相四线制中，如三相负荷分布不均（相线对中性线），将产生零序电压，使零点移位，电工学上叫做零点电位漂移[6]，一相电压降低，另一相电压升高，增大了电压偏差。同样，线间负荷不平衡，则引起线间电压不平衡，增大了电压偏差，电压的偏差过大，同时零线上有电流，可能导致计算机设备最常见的死机现象，严重时会烧毁设备。
3.3 电磁干扰或高次谐波干扰
在TN-S系统中，当信息机房附近有大功率变压器时，由于变压器工作中会产生以工频为基数的各种电磁谐波，因总有与N线形成回路的其它线路，N线上必然产生感应电压，所以N-PE电压自然也会提升。另外，电网中谐波电流源也将在产生谐波电压降，谐波电流也会在N线上有电流，而产生电压降。
3.4 其它原因
(1) 在双馈电的系统中，两个交流屏并联使用，但两个交流屏的零线没有并联；
(2) 单相UPS输入末接地措施；
(3) 交流输入电源线使用单股敷设方式；
(4) N、PE线线径不符合规范；
(5) UPS工作时谐波引起的电位升高；
(6) 电源线路的差模干扰和共模干扰。
以上情况都会在N-PE之间产生过高的电压。
5、降低N-PE电压的措施
首先，要使三相交流负载平衡，否则零线上的电流就会加大，输入、输出零线两端的电压差就会增大[3]，直接造成输出N-PE电压增高。因此，在初次加电时尽量保持三相交流用电负载平衡，并定期根据负载的使用变化情况进行的调整。此外，还可以通过增加零线截面积，减少零线的线路电压损失，比如：零线电压U=IR，而零线电阻R=ρL/S，所以对于UPS设备交流输入、输出的N-PE线的线径应大于或等于相线线径，减小零线长度，从而在一定程度上降低N-PE电压数值。
其次，必须有良好的接地系统，是降低N-PE电压的保障，所以通信电源系统的接地电阻必须符合要求标准，否则接地电阻值一高，即使很小的电流也会产生较高的N-PE电压。在通信局站接地系统设计和使用时接地电阻必须符合要求标准，针对地线线径问题，要充分考虑到在系统的最大用电负荷及安全的前提下，对不同的设备和不同负荷，使用不同地线线径。若条件允许的情况下，电源线和地线在不同的走线道单独敷设至设备端。
第三，在UPS设备选型时，选择谐波干扰符合国家规定的UPS。必要时还必须安装相应抑制各次谐波的滤波设备，从根本上解决N-PE电压问题。
在信息机房中，由于负载为服务器、小型机等类型的负载，这些负载本身因为电路原因产生大量谐波，谐波导致电缆发热，还会导致输出电源的N-PE电压超过服务器所要求的小于2V的指标。所以在选择UPS时，要充分考虑UPS谐波对N-PE电压的影响。如果N-PE电压过高，在一般方法无法控制N-PE电压的情况下，为保证通信设备可靠的运行，可以采用在负载端加装隔离变压器的办法，来隔离输入和输出之间的电气连接。一般采用在其输出端加装输出隔离变压器的方法。
第四，信息机房应选择在远离变压器的地点，以减少或排除电磁干扰或高次谐波产生较高的N-PE电压。
6、结束语
对于数据数字设备而言，N-PE电压过高会导致服务器运行速度降低、网络传输速度降低、服务器无故关机，甚至造成硬件损坏。因此，在工程设计时要充分考虑上述导致高N-PE电压的因素，尽可能降低N-PE电压，使其符合要求，确保系统的正常运行。
参考文献
【1】 浅析高压交流输电系统短路电流零点漂移影响因素及对策 吕贤孟《城市建设理论研究》2012年32期
【2】《低压配电设计规范》 GB 50054-2011
【3】《电子计算机房设计规范》GB 50174-2017
【4】《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》GB50601—2010