數(shù)據(jù)中心行業(yè)中使用了大量的現(xiàn)代化用電設(shè)備和裝置，如信用卡終端設(shè)備、通訊系統(tǒng)、計算機、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備、各種數(shù)碼辦公設(shè)備、燈光調(diào)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等。繁多的非線性電力負載，給供電系統(tǒng)帶來了嚴重的諧波干擾。惡劣的諧波環(huán)境對保證系統(tǒng)和設(shè)備的安全正常運行造成了很大的威脅，如：程序運行錯誤、數(shù)據(jù)錯誤、時間錯誤、死機、無故重新啟動，甚至造成用電設(shè)備的損壞，給大型的工作造成難以挽回的損失。因此，數(shù)據(jù)中心的諧波治理已越來越引起人們的關(guān)注。

數(shù)據(jù)中心負載分析

數(shù)據(jù)中心行業(yè)設(shè)備的諧波電流是由各類電力電子設(shè)備整流器輸入電路導(dǎo)致的。因為各類電力電子設(shè)備輸入端的整流電路阻抗不是一個定值，其阻抗隨著外加電壓的變化而變化，這就導(dǎo)致整流器從電網(wǎng)吸取的電流不是正弦波電流。其中主要的整流設(shè)備有以下幾種：

1、變頻設(shè)備

數(shù)據(jù)中心行業(yè)使用了大量變頻節(jié)能設(shè)備，如：變頻空調(diào)、變頻電梯、變頻水泵等。變頻類設(shè)備內(nèi)部工作基本均為整流逆變過程，因此會產(chǎn)生諧波。所產(chǎn)生的諧波種類與整流器脈數(shù)有關(guān)，諧波有5次、7次、11次和13次等。

2、UPS電源

數(shù)據(jù)中心對于重要機房的供電穩(wěn)定性要求很高，因此常常要應(yīng)用UPS不間斷電源。UPS電源的工作原理與變頻設(shè)備近似，因此產(chǎn)生諧波的方式和種類也較為相似。一般來說，6脈沖的UPS主要產(chǎn)生5、7次諧波，12脈沖的UPS主要產(chǎn)生11、13次諧波。

3、照明燈

節(jié)能燈電子鎮(zhèn)流器將50Hz電源轉(zhuǎn)換成大約38kHz的高頻，因此它將電燈閃爍降低到感受不到的水平。高頻電子鎮(zhèn)流器工作時由于非線性負載使得電流波形不是正弦波而產(chǎn)生諧波。一般來說，節(jié)能燈主要產(chǎn)生3次諧波。

數(shù)據(jù)中心諧波特點

供電系統(tǒng)中諧波可分為電網(wǎng)側(cè)諧波和負載側(cè)諧波。

1、電網(wǎng)側(cè)諧波

又稱低頻諧波，通常是指40次以下的諧波，尤以3、5、7、9等次諧波為代表，主要對供電系統(tǒng)產(chǎn)生危害，造成電網(wǎng)供電效率下降，電容器發(fā)熱甚至燒毀等。

2、負載側(cè)諧波

又稱高頻諧波，通常是指40次以上的諧波，頻率通常在2kHz以上，主要對用電設(shè)備產(chǎn)生危害，造成工作質(zhì)量下降、死機、損壞、壽命下降等。

大型數(shù)據(jù)中心的諧波又有其特點：

• 存在集中的諧波源，諧波的分布較密集；
• UPS下端的設(shè)備較多，大型數(shù)據(jù)機房較多，計算機類設(shè)備的分布很廣，需要對諧波進行治理；
• 諧波畸變率很高，一般高達40%~50%，遠高于國家標準。

數(shù)據(jù)中心電能質(zhì)量問題危害

1、節(jié)能損耗問題

變頻化的HVDC、UPS、變頻器、開關(guān)電源等產(chǎn)生大量容性無功和諧波，無功電流和諧波電流增加了線路及變壓器的損耗，約為用電量的5%；

2、對用電設(shè)備壽命的影響

無功電流和諧波電流加速絕緣老化，縮短設(shè)備（變壓器、電纜、電機等）壽命，預(yù)計降低3~6年；

3、對設(shè)備運行穩(wěn)定性的危害

諧波電流引起采樣數(shù)據(jù)（電壓、電流、輸出控制信號等）失真，引起保護或控制系統(tǒng)誤動或拒動，增加數(shù)據(jù)中心設(shè)備故障幾率，進而造成系統(tǒng)運行中斷，造成更大的經(jīng)濟損失；

4、用電安全性問題

諧波電流造成電網(wǎng)諧振、造成中性線等安全隱患，可能造成火災(zāi)甚至爆炸等事故；

5、供電電壓穩(wěn)定性問題

根據(jù)2021數(shù)據(jù)中心高質(zhì)量發(fā)展大會報告數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)中，幾乎 90%的電壓暫降/供電中斷直接或間接來自于配電設(shè)備故障，而配電設(shè)備故障大多由電能質(zhì)量問題引起的。

諧波、無功、電壓暫降等電能質(zhì)量問題成為了制約數(shù)據(jù)中心可靠性提高的關(guān)鍵因素。

解決方案

電能質(zhì)量問題的存在給數(shù)據(jù)中心帶來了嚴重危害，為此，東方博沃提供了一套完整的解決方案，具體如下：

諧波治理的用戶價值

1、減小諧波影響，避免諧波引起的電壓放大損壞電氣設(shè)備等各類故障，提高供電安全性，保障數(shù)據(jù)安全；

2、治理諧波，減小注入系統(tǒng)的諧波電流，滿足國家標準要求；

3、無功動態(tài)補償，功率因數(shù)達標，避免供電公司罰款；

4、消除UPS等電子產(chǎn)品諧波造成的變壓器發(fā)熱、供電電纜發(fā)熱和載流量下降及電壓波形畸變帶來的安全隱患；

5、改善機房空調(diào)等設(shè)備耗能狀況，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，達到節(jié)能降耗的目的。

應(yīng)用案例

1、BW-APF在百度數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

2、BW-APF在優(yōu)刻得數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用