大型数据中心在国民经济中起到了不行代替的作用,但其繁复的非线性电力负载,如通讯体系、大型计算机、网络操控设备、变频空调、各种数码办公设备、灯火调控体系、UPS、监控体系等给其供电体系带来了严峻的谐波搅扰,对大型数据中心的运转安全形成了极大的要挟,为此咱们剖析研究了其谐波发生的本源及谐波的类型和数值,结合实例选用了分层散布式的谐波管理全体规划计划,取得了杰出的作用,处理了大型数据中心的谐波污染问题。
大型数据中心中运用了很多的现代化用电设备和设备，如信用卡终端设备、通讯体系、计算机、网络操控设备、各种数码办公设备、灯火调控体系、消防体系、监控体系等。繁复的非线性电力负载，给其供电体系带来了严峻的谐波搅扰。恶劣的谐波环境对确保体系和设备的安全正常运转形成了极大的要挟，比如：程序运转过错、数据过错、时刻过错、死机、无故重新启动，乃至形成用电设备的永久性损坏，给大型的作业形成了难以拯救的巨大损失。因而，大型数据中心的谐波管理已越来越引起人们的重视。
我国在“十三五”期间提出了国内生产总值能耗下降20%左右，首要污染物排放总量削减10%的束缚性方针。明确指出了要建造资源节约型、环境友好型的和谐社会。为了呼应国家节能减排的召唤，大型数据中心对各项节能方针有严厉的要求，但由于其运用了很多变频节能设备，使得现代化数据中心的谐波畸变率往往很高，超出国家相关规定与规范。在消除或按捺大型数据中心体系谐波损害方面，以往仅仅采纳一些防范办法，如依据负载确认电力变压器额外容量时，考虑谐波畸变而留有裕量；为易受搅扰设备加装线路滤波器等，但这些都无法从根本上消除谐波损害。针对这样的布景本文详细介绍了大型数据中心分层散布式谐波管理的计划规划、计划施行及作用剖析[1]。
大型数据中心的设备的谐波电流是由各类电力电子设备整流器输入电路导致的。由于各类电力电子设备输入端的整流电路的阻抗不是一个定值，其阻抗跟着外加电压的改变发生改变，这就导致整流器从电网汲取的电流不是正弦波电流。其间最首要的整流设备有以下几种：
大型数据中心运用了很多变频节能设备，如：变频空调、变频电梯、变频水泵等。变频类设备内部作业根本均为整流逆变进程，因而会发生谐波。所发生的谐波品种与整流器脉数有关，详细联系如下：
式中，M为整流器发生的谐波次数，P为整流器的脉冲数，n为自然数。例如，关于3相6脉冲整流电路，谐波有5次、7次、11次和13次等[2]。
大型数据中心关于重要机房的供电安稳性要求很高，因而常常要运用UPS不间断电源。UPS电源的作业原理与变频设备近似，因而发生谐波的办法和品种也较为类似。一般来说，6脉冲的UPS首要发生5、7次谐波，12脉冲的UPS首要发生11、13次谐波[3]。
节能灯电子镇流器将50Hz电源转换成大约38kHz的高频，因而它将电灯闪耀下降到感触不到的水平。高频电子镇流器作业时由于非线性负载使得电流波形不是正弦波而发生谐波。一般来说，节能灯首要发生3次谐波。
又称低频谐波，通常是指40次以下的谐波，尤以3、5、7、9等次谐波为代表，首要对供电体系发生损害，形成电网供电功率下降，电容器发热乃至焚毁等。
又称高频谐波，通常是指40次以上的谐波，频率通常在2kHz以上，首要对用电设备发生损害，形成作业质量下降、死机、损坏、寿数下降等。
（2）UPS下端的设备较多，大型数据机房较多，计算机类设备的散布很广，需求对谐波进行全面的管理；
（1）判别设备是否遭到各类电力电子设备谐波电流的影响，需求看谐波电压畸变率，一般超越5%就会导致设备的误动作；
（2）设备间隔各类电力电子设备越近，谐波电压越高，越简单遭到各类电力电子设备谐波电流的搅扰；
谐波电流流过电源内阻时发生的典型电压畸变是电压波形平顶。这种平顶电压除了对电子设备发生直接搅扰外，还对电子设备有隐性的损害和影响，这包含：
大部分电子设备的输入端是开关电源，而开关电源的直流母线电压由交流电的峰值电压决议，而不是由有用值决议。每半个周期，滑润电容上的电压被充电到交流电的峰值电压，当交流电的峰值往后，由电容放电来坚持电子设备的作业，因而直流母线上的电压会有小的纹波。当交流电发生平顶时，直流母线的电压下降，这时开关电源为了坚持相同的功率，有必要汲取更大的电流，这会添加内部发热。
电子设备的一项重要方针是抗电压下跌特性，也便是，当电压呈现时刻短下跌时，设备要能够坚持正常的作业。设备是依托内部电容存储的能量来完成这个功用的。电容所贮存的能量越大，设备在外部供电缺失的状况下能够坚持的时刻越长。关于电容量为C的电容器，它所贮存的能量是UC/2，其间U是电容上的电压，等于交流电的峰值。
平顶畸变的电压意味着交流电的电压峰值下降，反映在电容上便是电容所贮存的能量削减，这时，设备就不能再具有所规划的抗电压下跌特性了。
设备运用应急电源（其内阻较大）会发生更大的谐波电压畸变率，这时会呈现下述问题。当外部供电康复时，应急电源发生的较高的电压畸变率会影响供电从应急电源向外部电源切换。由于较高的畸变率会影呼应急电源与外部电源的同步，没有同步，两个电源不能并联起来。为了完成同步，有必要减小负载，协助电源切换。
传统的谐波维护处理计划仅仅从单一的设备下手，针对狭隘的谐波频率，所谓“头疼医头，脚痛医脚”，无法从根本上处理问题。为处理这一问题，结合数据中心的谐波状况，提出分层散布式谐波管理全体处理计划。
ANAPF有源电力滤波器针对电力侧低次谐波，为谐波管理供给了完美的处理计划。其选用现代电力电子技能和依据高速DSP器材的数字信号处理技能，能够快速精确地实时盯梢整条低压回路，检测出实时谐波状况，并经过优异的算法，操控IGBT，完成对谐波的补偿，自动消除电力谐波。
ANHPD是一种用于滤除高次谐波、维护精细仪器设备的新式维护设备，选用超微晶合金材料与立异的特别电路。它首要由电压箝位、低通滤波器以及吸收器组成，不光能够按捺和吸收用户用电设备发生的随机高次谐波和高频噪声、脉冲尖峰、电涌等搅扰，并且能随时盯梢电压波形，瞬时滤除电源中的尖峰、浪涌、杂波，矫正因谐波影响而发生的高次谐波，从源头消除谐波污染，为用电设备供给维护功用。
ANAPF有源电力滤波器可选用壁挂和整柜办法装置，一起可完成集中和就地管理，如图1所示的产品，给装置、维护及日后晋级带来了快捷，提高了全体的装置功率。ANHPD谐波维护器选用导轨式装置，并采纳并联接线所示产品。
在变电室每段400V母线处设置ANAPF有源滤波柜，用于管理低频谐波；一起在变频空调、变频电梯等重搅扰源供电的出线谐波维护器，能够削减搅扰源对其它用电设备的影响；一起，高次谐波搅扰的按捺有必要选用区域操控的办法，即在需求维护的设备周围分层安置谐波管理设备。因而，在干线和要点区域的终端配电箱处配电箱处设置ANHPD300。
依据此规划计划，咱们以广东某通讯公司的大型数据中心机房的谐波管理为实例，进行详细论述。该公司大型数据中心建成后，已投入运用1年，但用户反映自投入运用后，无功补偿系数一向达不到方针值，电缆反常发热现象较为显着，并常伴有计算机无故死机的现象。依据用户反映的现场状况，检测工程师对现场的谐波进行检测。
详细丈量点如图3所示，详细为1#变压器低压进线#变压器低压进线柜、UPS主出线柜和中心机房主进线某通讯公司数据中心机房谐波现场丈量点示意图
从图4中能够看到：总电流为860A~900A，电流的畸变率高达10%，电流谐波含量现已大大超越了国家的规范，首要为5、7、11次谐波。
依据该公司现场的谐波检测陈述和分层散布式谐波管理的理论，在变电站低压主进线侧无功补偿柜后，装置ANAPF有源滤波柜；在各机房供电配电箱内，装置ANHPD300谐波维护器。
详细选型：1）1#变压器低压总进线A左右，谐波电流THD=10%，即90A，选用ANAPF的电流容量巨细可选型规模为100A~150A；2）2#变压器低压总进线A左右，谐波电流THD=8.3%，即65A，选用ANAPF的电流容量巨细可选型规模为75A~100A。
3）在机房配电箱处装置ANHPD300谐波维护器，管理高次谐波，削减高次谐波对计算机设备的损害。
1）体系电流波形显着变好，管理前的畸变曲线变为相对平坦的正弦曲线）电流畸变率显着下降，从管理前的12%下降到只要3.9%，契合管理方针，首要5、7次谐波电流被消除到规范规模内，如图8中电流畸变率柱状图所示。从现场状况看，无功补偿柜作业正常，电缆反常发热现象不再呈现；3）该方位的电力侧谐波根本在国家规范的规模以内。在谐波维护器投运前，显着含有负载侧谐波；但当谐波维护器投运后，负载侧谐波得到了显着的消除，受负载侧谐波搅扰导致计算机无故死机的现象也得到了显着的改进。
就目前市场而言，谐波管理产品品种繁复,但更多的为单一产品。该数据中心机房的分层散布式管理规划与施行计划是依据现场负载环境提出的全体处理计划，使该大型数据中心的谐波得到了有用的管理。从本钱、功能、可靠性等视点归纳考虑，该办法具有较高的性价比。
[3]周春冬.浅谈变频器谐波的搅扰及防治办法[J].黑龙江科技信息,2009(1).[4]刘兴纲.通信机房电力谐波剖析及改造[J].电源技能,2009(8).
[6]孟伟，马晓光，张英.对电网谐波管理的讨论[J].东北电力技能,2000(10):38-40.
