一、引言
在数据中心的供配电系统中，零地电压是一个不容忽视的重要参数。它不仅关系到设备的稳定运行，还直接影响到数据中心的可靠性和安全性。
二、零地电压的定义与形成原因
零地电压，简单来说，就是零线与地线（N线与PE线）之间的电位差。其形成的主要原因包括：
1、三相负载不平衡
在数据中心供配电系统中，由于各类设备的用电需求不同，更多的是由于数据中心中单相设备较多，三相负载分配不均，当三相电流不对称时，零（N）线上会有电流通过，从而产生电压降，形成零地电压。
例如：
1) 某一相连接的设备数量较多或功率较大，而其他相连接的设备较少或功率较小。
2) 新增或移除设备时未合理规划其接入的相序，造成三相负载的动态变化不均衡。
2、谐波的影响
数据中心机房中的大量非线性负载，会产生谐波电流。这些谐波电流在零线上叠加，导致零（N）线电流增大，进而产生零地电压。
例如：
1) UPS（不间断电源）、变频空调、开关电源等非线性负载会产生谐波电流。这些谐波电流在零线上叠加，导致零线电流增大，从而产生零地电压。
2)高频开关电源产生的高次谐波会使零线上的电流变得复杂且数值增大。
3、接地系统问题
如果接地电阻过大、接地线接触不良或者接地系统设计不合理，都会导致地线电位不稳定，从而产生零地电压。
例如：
1)接地电阻过大，使得地线不能有效地将电流导入大地，导致地线电位升高，产生零地电压。
2)接地线连接不牢固、接触不良或存在锈蚀等情况，增加了接地回路的阻抗。
4、零线阻抗过大
在数据中心的配电系统中，设备的零线（N）和地线（PE）截面积设计不合理，会产生或增大零地电压。
例如：
1) 零线的线径选择过小，导致其电阻较大，在有电流通过时产生较大的电压降，形成零地电压。
2)零线过长或布线不合理，增加了线路的阻抗。
5、电磁干扰
数据中心内的电磁干扰可能会导致电路中的电流和电压发生波动。在零线上，如果电磁干扰引起了额外的电流波动，就可能会导致零线上出现电压降，从而产生零地电压。
例如：
强电线路与弱电线路之间的电磁耦合可能会引发这种情况。在布线时，如果强电的电力电缆与弱电的通信线缆没有进行有效的隔离和屏蔽，强电线路产生的电磁场可能会耦合到弱电线路中。弱电线路中的感应电流通过零线回流时，就可能导致零地电压的出现。这种情况下，为了减少电磁耦合的影响，通常会采取诸如增加线路间距、使用屏蔽线缆、合理布线等措施。
6、变压器中性点漂移
在三相电路中，变压器中性点漂移是指中性点的电位发生变化，不再保持为零。变压器的中性点接地不良或发生漂移，会导致零地电压的出现。
例如：
在TN-S系统中，前端N线出现接触不良或断线情况，当三相负载不平衡时，中性点电位会发生漂移，导致各相电压不平衡。在极端情况下，如果只有一相有负载，断点后的中性点电压可能会升高到相电压，从而使其他相电压降低。这种情况，不仅会引起较高的零地电压，还会导致设备损坏和触电事故。
三、零地电压对数据中心的影响
零地电压对数据中心的影响十分显著，主要体现在以下几个关键方面：
1、设备故障
零地电压过高可能导致服务器、存储设备等关键设备主板上的芯片、电容等电子元件损坏，影响设备的正常运行，增加设备的故障率。
例如，某数据中心由于零地电压过高，造成了一批服务器主板的烧毁，导致业务中断。
2、数据错误
影响数据的准确性和完整性，造成数据丢失或错误。
例如，在大规模数据备份或迁移过程中，零地电压波动可能导致部分数据无法完整传输。
3.、系统稳定性下降
过高的零地电压可能导致服务器、网络设备等频繁死机或自动重启，严重影响业务的连续性。
过高的零地电压可能使设备运行效率降低，处理数据的速度变慢，影响整个数据中心的服务质量。
4、降低电源效率
增加了供配电系统的能量损耗，降低了电源的使用效率，增加了数据中心的运营成本。
以UPS系统为例，零地电压过高会使其工作效率下降，增加能耗。
5、安全风险
过高的零地电压可能导致设备外壳带电，增加运维人员发生电击事故的风险。
过高的零地电压可能引发电气短路，增加火灾发生的可能性，对数据中心的物理设施和数据资产造成巨大威胁。
四、数据中心对零地电压的要求
在数据中心行业内，很多专家、学者、电源和服务器供应商、现场运维人员等关于数据中心对零地电压的要求（看法）众说纷纭，是数据中心机房内一个颇有争议的问题。
一方面，有观点认为零地电压对机房设备的正常运行影响重大，需要将其控制在2V甚至1V以下。这种观点通常基于案例分析，认为当零地电压较高时，服务器容易死机、通讯设备运行缓慢，而降低零地电压后，这些现象会得到改善。另一方面，也有电源设备供应商和专家认为零地电压对机房设备没有直接影响，只要保证零地电压在10V以下即可。他们通过电路逻辑推理，认为零地电压对负载不存在影响路径。但普遍的共识是应当将其控制在较低的水平。
在数据中心设计规范（GB 50174-2008）中，要求机房的零地电压应控制在2V以内。但在GB 50174-2017规范中，删除了零地电压应小于2V的技术要求，并没有对零地电压数值参数进行设限，只是在条文说明里提出了意见。
【8·1·10 中性线与PE线之间的电位差称为“零地电压”，当“零地电压”高于电子信息设备的允许值时，将引起硬件故障、烧毁设备；引发控制信号的误动作；影响通信质量，延误或阻止通信的正常进行。因此，当"零地电压”不满足负载的使用要求时(一般“零地电压”应小于2V)，应采取措施，降低“零地电压”。对于TN系统，在UPS的输出端配备隔离变压器是降低“零地电压”的有效方法选择隔离变压器的保护开关时，应考虑隔离变压器投人时的励磁涌流。】
GB 50174-2008
【8.1.10 中性线与PE线之间的电位差称为“零地电压”，当"“零地电压”不满足某些电子信息设备使用要求时，应采取措施，降低“零地电压”。对于TN-S系统，在UPS的输出端配备隔离变压器是降低“零地电压”的有效方法。选择隔离变压器的保护开关时，应考虑隔离变压器投入时的励磁涌流。】
GB 50174-2017
曾经IBM公司的服务器设备要求机房的零地电压应小于2V，后经澄清，该措施用于检查N线是否接好。
后来中国电信和华为一起联合做了《零地电压对数据通信设备影响的分析》试验。在试验中，模拟产生可调的零地电压差，分别对机架式服务器、刀片服务器、DTU等设备进行测试。
通过试验，在机架式服务器和刀片服务器的测试中，零地电压在22V以下时，对两种服务器无影响。在DTU的测试中，10V以下的零地电压差对DTU数据通信设备无影响，但在通信系统分散的情况下，零地电压差会对数据通信产生影响（其原因是零地电位差会在数据通信线路的设备端口之间造成地电位差）。最后，报告的结论是：建议数据通信设备的零地电位差应在10V以下。