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數據中心

. 數據中心配電系統諧波現狀  

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為了滿足大規模數據中心的運行需要,數據中心配電系統中的UPS使用容量在大幅上升。據調查,數據中心低壓配電系統主要的諧波源設備為UPS 、開關電源、變頻空調、計算機及服務器等。不同廠家的設備產生諧波電流含量有較大的差異,但普遍都偏高,THDi(電流總諧波畸變率甚至超過了50% 5次、7次、11次諧波嚴重,有時也含有較大份量的3次諧波。并且這些諧波源設備的位移功率因數極高。 

數據中心主要負載的諧波特性如下: 

UPS電源,單機容量大,大部分為6脈波的UPS不間斷電源設備(3次、

5次、7次等

●開關電源,主要用于計算機等辦公設備供電電源,數量多(3次、5次、7次等) 

●變頻空調、電梯等,變頻驅動設備為主要諧波源(5次、7次等) 

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. 數據中心配電系統諧波的危害     

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  數據中心配電系統中的諧波會對用電設備和配電設備造成不利的影響,主要的影響有如下幾點: 

(1)干擾通信和數據傳輸: 

  諧波會對附近的通信系統產生干擾,引進噪聲,降低通信質量,嚴重時還會丟失信息,使通信系統無法正常工作,同時影響電子設備工作精度 UPS等整流設備在整流充電過程中所產生的諧波還會影響到計算機網絡中來,造成網絡停機 

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(2)諧波諧振造成設備損壞或開關誤動作: 

   正常情況下,電力系統的參數設計使得電路諧振頻率遠離基波頻率,但是如果電路中出現諧振現象,就會造成嚴重的后果 如果電路中出現了串聯諧振,線路中的阻抗就會突然降低,線路電流接近于短路電流,這會造成線纜過熱燒壞,進而出現系統短路 開關跳閘等電力故障;而出現并聯諧振,會表現為線路阻抗突然增大,所以系統的諧波電壓被放大,這將造成線路電纜、配電開關、補償電容等用電設備的絕緣被高壓擊穿,系統就會出現嚴重的短路故障 

(3)增大變壓器的負荷容量: 

   變壓器會由于過大的諧波電流而產生渦流損耗和磁滯損耗,這些均會引起變壓器鐵芯溫升過快,而造成設備工作效率降低;同時還會使絕緣損壞,甚至會造成設備短路故障為了抑制溫升(對于變壓器而言,溫升每升高,壽命將減少50%),變壓器需降容使用; 

(4)破壞繼保裝置的正常動作: 

   諧波電流會引起繼保裝置的發熱量增加,這將造成熱磁型斷路器和熱磁型繼電器額定脫扣電流降低,電磁型斷路器則由于渦流影響而脫扣困難 

(5)加速電纜老化,縮短使用壽命: 

   由于諧波電流,線纜中的實際電流有效值將大于基波電流;同時由于集膚效應,增加了導線的諧波電阻,增加了線路損耗,降低線路的傳輸能力,還可引起浸漬絕緣局部放電,加速電纜老化,縮短其使用壽命 

(6)引起電容器過載發熱,增多擊穿事故: 

   電容器的阻抗特性一方面與自身的容量有關,另一方面還與電源的工作頻率成反比,這使電容器非常容易吸收諧波電流而引起過載發熱,絕緣介質加速老化,嚴重時,還會被擊穿甚至發生爆炸。此外,諧波電流還會降低發電機組的輸出容量造成電度表等計量設備計量混亂,影響配電系統可靠運行,浪費電能,降低用電效率等問題 

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. 數據中心諧波治理現狀 

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   在消除或抑制諧波危害方面,大型數據中心系統以往只是采取一些防范措施, 如根據負載確定電力變壓器額定容量時,考慮諧波畸變而留有裕量;為易受干擾設備加裝線路濾波器等,無法從根本上消除諧波危害。 

   還有兩種方法為采取無源濾波器或有源濾波器進行諧波治理,無緣濾波器是由濾波電容器 電抗器和電阻器適當組合而成的濾波裝置,與諧波源并聯,除起濾波作用外,還兼顧無功補償的需要,主要缺點是補償特性受電網阻抗和運行狀態影響,易和系統發生并聯諧振,導致諧波放大,使LC濾波器過載甚至燒毀。此外,它只能補償固定頻率的諧波,補償效果也不甚理想。 

   有源濾波器是指由電力電子器件構成的諧波補償設備,它的基本工作原理是:檢測補償對象的電壓和電流,經指令電流運算電路計算得出補償電流的指令信號,該信號經補償電流發生電路放大,得出補償電流,補償電流與負載電流中要補償的諧波及無功等電流抵消,最終得到期望的電源電流。有源濾波器具有濾波效果好,濾波效果不受系統阻抗的影響,并可以抑制系統中的串聯諧振和并聯諧振等優點。

. 解決方案

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LDAPF系列有源濾波器 

LDAPF系列有源電力濾波器是一種真正有效的諧波治理解決方案,采用最先進的有源諧波補償技術,動態消除電網諧波。LDAPF實時檢測非線性負載產生的電流波形,分離出諧波部分,再通過IGBT逆變電路輸出等同反向的諧波電流,以抵消負載諧波,確保從電網吸取的電流為正弦波,實現諧波濾除功能。 此外,LDAPF還能提供超前或滯后的無功電流,用于改善電網的功率因數,實現動態無功補償。
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