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数据中心

. 数据中心配电系统谐波现状  

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为了满足大规模数据中心的运行需要,数据中心配电系统中的UPS使用容量在大幅上升。据调查,数据中心低压配电系统主要的谐波源设备为UPS 、开关电源、变频空调、计算机及服务器等。不同厂家的设备产生谐波电流含量有较大的差异,但普遍都偏高,THDi(电流总谐波畸变率甚至超过了50% 5次、7次、11次谐波严重,有时也含有较大份量的3次谐波。并且这些谐波源设备的位移功率因数极高。 

数据中心主要负载的谐波特性如下: 

UPS电源,单机容量大,大部分为6脉波的UPS不间断电源设备(3次、

5次、7次等

●开关电源,主要用于计算机等办公设备供电电源,数量多(3次、5次、7次等) 

●变频空调、电梯等,变频驱动设备为主要谐波源(5次、7次等) 

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. 数据中心配电系统谐波的危害     

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  数据中心配电系统中的谐波会对用电设备和配电设备造成不利的影响,主要的影响有如下几点: 

(1)干扰通信和数据传输: 

  谐波会对附近的通信系统产生干扰,引进噪声,降低通信质量,严重时还会丢失信息,使通信系统无法正常工作,同时影响电子设备工作精度 UPS等整流设备在整流充电过程中所产生的谐波还会影响到计算机网络中来,造成网络停机 

出错 

(2)谐波谐振造成设备损坏或开关误动作: 

   正常情况下,电力系统的参数设计使得电路谐振频率远离基波频率,但是如果电路中出现谐振现象,就会造成严重的后果 如果电路中出现了串联谐振,线路中的阻抗就会突然降低,线路电流接近于短路电流,这会造成线缆过热烧坏,进而出现系统短路 开关跳闸等电力故障;而出现并联谐振,会表现为线路阻抗突然增大,所以系统的谐波电压被放大,这将造成线路电缆、配电开关、补偿电容等用电设备的绝缘被高压击穿,系统就会出现严重的短路故障 

(3)增大变压器的负荷容量: 

   变压器会由于过大的谐波电流而产生涡流损耗和磁滞损耗,这些均会引起变压器铁芯温升过快,而造成设备工作效率降低;同时还会使绝缘损坏,甚至会造成设备短路故障为了抑制温升(对于变压器而言,温升每升高,寿命将减少50%),变压器需降容使用; 

(4)破坏继保装置的正常动作: 

   谐波电流会引起继保装置的发热量增加,这将造成热磁型断路器和热磁型继电器额定脱扣电流降低,电磁型断路器则由于涡流影响而脱扣困难 

(5)加速电缆老化,缩短使用寿命: 

   由于谐波电流,线缆中的实际电流有效值将大于基波电流;同时由于集肤效应,增加了导线的谐波电阻,增加了线路损耗,降低线路的传输能力,还可引起浸渍绝缘局部放电,加速电缆老化,缩短其使用寿命 

(6)引起电容器过载发热,增多击穿事故: 

   电容器的阻抗特性一方面与自身的容量有关,另一方面还与电源的工作频率成反比,这使电容器非常容易吸收谐波电流而引起过载发热,绝缘介质加速老化,严重时,还会被击穿甚至发生爆炸。此外,谐波电流还会降低发电机组的输出容量造成电度表等计量设备计量混乱,影响配电系统可靠运行,浪费电能,降低用电效率等问题 

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. 数据中心谐波治理现状 

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   在消除或抑制谐波危害方面,大型数据中心系统以往只是采取一些防范措施, 如根据负载确定电力变压器额定容量时,考虑谐波畸变而留有裕量;为易受干扰设备加装线路滤波器等,无法从根本上消除谐波危害。 

   还有两种方法为采取无源滤波器或有源滤波器进行谐波治理,无缘滤波器是由滤波电容器 电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置,与谐波源并联,除起滤波作用外,还兼顾无功补偿的需要,主要缺点是补偿特性受电网阻抗和运行状态影响,易和系统发生并联谐振,导致谐波放大,使LC滤波器过载甚至烧毁。此外,它只能补偿固定频率的谐波,补偿效果也不甚理想。 

   有源滤波器是指由电力电子器件构成的谐波补偿设备,它的基本工作原理是:检测补偿对象的电压和电流,经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号,该信号经补偿电流发生电路放大,得出补偿电流,补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消,最终得到期望的电源电流。有源滤波器具有滤波效果好,滤波效果不受系统阻抗的影响,并可以抑制系统中的串联谐振和并联谐振等优点。

. 解决方案

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LDAPF系列有源滤波器 

LDAPF系列有源电力滤波器是一种真正有效的谐波治理解决方案,采用最先进的有源谐波补偿技术,动态消除电网谐波。LDAPF实时检测非线性负载产生的电流波形,分离出谐波部分,再通过IGBT逆变电路输出等同反向的谐波电流,以抵消负载谐波,确保从电网吸取的电流为正弦波,实现谐波滤除功能。 此外,LDAPF还能提供超前或滞后的无功电流,用于改善电网的功率因数,实现动态无功补偿。