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(jì)算機(jī)、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(fù)載,給供電系統(tǒng)帶來了嚴(yán)重的諧波干擾。惡劣的諧波環(huán)境對(duì)保證系統(tǒng)和設(shè)備的安全正常運(yùn)行造成了很大的威脅,如:程序運(yùn)行錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、時(shí)間錯(cuò)誤、死機(jī)、無故重新啟動(dòng),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?yàn)楦黝愲娏﹄娮釉O(shè)備輸入端的整流電路阻抗不是一個(gè)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(huì)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(duì)于重要機(jī)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(shí)由于非線性負(fù)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。
供電系統(tǒng)中諧波可分為電網(wǎng)側(cè)諧波和負(fù)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(duì)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(fù)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(duì)用電設(shè)備產(chǎn)生危害,造成工作質(zhì)量下降、死機(jī)、損壞、壽命下降等。
大型數(shù)據(jù)中心的諧波又有其特點(diǎn):
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(duì)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(jī)等)壽命,預(yù)計(jì)降低3~6年;
3、對(duì)設(shè)備運(yùn)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(hào)等)失真,引起保護(hù)或控制系統(tǒng)誤動(dòng)或拒動(dòng),增加數(shù)據(jù)中心設(shè)備故障幾率,進(jìn)而造成系統(tǒng)運(yùn)行中斷,造成更大的經(jīng)濟(jì)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(huì)報(bào)告數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),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。
電能質(zhì)量問題的存在給數(shù)據(jù)中心帶來了嚴(yán)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:
序號(hào) | 電能質(zhì)量問題 | 解決方案 |
1 | 諧波治理 | BW-APF BW-UPQC |
2 | 無功治理 | BW-SVG BW-UPQC |
3 | 電壓暫降治理 | BW-DVR |
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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求;
3、無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,功率因數(shù)達(dá)標(biāo),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(jī)房空調(diào)等設(shè)備耗能狀況,提高系統(tǒng)功率因數(shù),達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
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