数据中心行业电能质量监测与治理方案
- 来源:
- 安科瑞电子商务（上海）有限公司
- 日期:
- 2023年6月13日
陈伟 安科瑞电气股份有限公司
数据中心行业在国民经济中起到了不可替代的作用,但其繁多的非线性电力负载,如通讯系统、大型计算机、网络控制设备、变频空调、各种数码办公设备、灯光调控系统、UPS、监控系统等给其供电系统带来了严重的谐波干扰,对大型数据中心的运行安全造成了较大的威胁,为此我们分析研究了其谐波产生的根源及谐波的类型和数值,结合实例采用了系统的谐波监测与治理整体设计方案,取得了良好的效果,解决了数据中心行业的谐波污染问题。
??数据中心行业中使用了大量的现代化用电设备和装置，如信用卡终端设备、通讯系统、计算机、网络控制设备、各种数码办公设备、灯光调控系统、消防系统、监控系统等。繁多的非线性电力负载，给其供电系统带来了严重的谐波干扰。恶劣的谐波环境对保证系统和设备的安全正常运行造成了很大的威胁，诸如：程序运行错误、数据错误、时间错误、死机、无故重新启动，甚至造成用电设备的损坏，给大型的工作造成了难以挽回的巨大损失。因此，大型数据中心的谐波治理已越来越引起人们的关注。
??我国在“十三五”期间提出了国内生产总值能耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。明确指出了要建设资源节约型、环境友好型的和谐社会。为了响应国家节能减排的号召，大型数据中心对各项节能指标有严格的要求，但由于其使用了大量变频节能设备，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标准。在消除大型数据中心系统谐波危害方面，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，但这些都无法从根本上消除谐波危害。针对这样的背景本文详细介绍了大型数据中心分层分布式谐波治理的方案设计、方案实施及效果分析。
电网侧谐波
??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，主要对供电系统产生危害，造成电网供电效率下降，电容器发热甚至烧毁等。
2.2负载侧谐波
??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，主要对用电设备产生危害，造成工作质量下降、死机、损坏、寿命下降等。
大型数据中心的谐波又有其特点：
??（1）存在集中的谐波源，谐波的分布较密集；
??（2）UPS下端的设备较多，大型数据机房较多，计算机类设备的分布很广，需要对谐波进行治理；
??（3）谐波畸变率很高，一般高达40%~50%，远远高于国家标准。
??数据中心行业从开始的几百平方米的建设规模到目前几万平方米的大型项目规模。UPS的设计容量也从开始的几十KVA增长到几千甚至几万KVA。当几百KVA UPS的总谐波电流含量为15%时，其谐波电流值也仅为几十A，相对于整个建筑的几千A 总用电电流，影响微不足道。但一旦UPS容量变大，就是另外一种情况。因为现在大多数大型数据中心都是独立建筑，整个建筑的主要用电负荷就是UPS。相比UPS 容量，其余动力照明的负荷连一半也不到。比如 2010 年苏州的一个数据中心项目UPS的设计容量就达到2万KVA。假设总谐波电流含量按照15%来计算，则满载时总谐波电流达到1825A。这是非常糟糕的数值，如不对其治理，对电网侧的干扰会非常明显，且加大配电容量以及导致线缆发热、零线带电等一系列严重后果。
??传统的谐波保护解决方案只是从单一的设备入手，针对狭窄的谐波频率，无法从根本上解决问题。为解决这一问题，安科瑞结合数据中心的实际情况，提出电能质量监测和治理的系统解决方案，该方案为数据中心提供一站式的整体解决方案，从产品、系统、服务等不同方面来满足用户的需要，为用户创造价值。
方案特点
??（1）电能质量监测与治理系统即可通过本地设备为用户提供电能质量监测、治理与设备运维等功能，亦可通过接入AcrelEMS-IDC数据中心综合能效管理平台，为用户提供远程在线服务；
??（2）符合GB/T17626.30-2012中A级准确度测量方法，适用于要求准确测量电能质量指标参数的场合；
??（3）专业化的电能质量监测：电能质量实时在线监测，测量精度高、测得准，符合IEC61000-4-30标准；
??（4）电能质量监测与治理装置信息互联，通过统一平台管理，方便用户同时监测电网电能质量以及治理数据；
??（5）采用三电平电力电子驱动器件，通过更多的电平输出更高品质的治理波形。
??就目前市场而言，谐波治理产品种类繁多，但更多的为单一产品，这些产品无法满足数据中心所需要的治理效果。因此，安科瑞为数据中心行业提供了一套完整的电能治理监测与治理的系统解决方案，使数据中心的电能质量问题得到了有效的治理。从成本、性能、可靠性等角度综合考虑，该方法具有较高的性价比。
数据中心行业在国民经济中起到了不可替代的作用,但其繁多的非线性电力负载,如通讯系统、大型计算机、网络控制设备、变频空调、各种数码办公设备、灯光调控系统、UPS、监控系统等给其供电系统带来了严重的谐波干扰,对大型数据中心的运行安全造成了较大的威胁,为此我们分析研究了其谐波产生的根源及谐波的类型和数值,结合实例采用了系统的谐波监测与治理整体设计方案,取得了良好的效果,解决了数据中心行业的谐波污染问题。
??数据中心行业中使用了大量的现代化用电设备和装置，如信用卡终端设备、通讯系统、计算机、网络控制设备、各种数码办公设备、灯光调控系统、消防系统、监控系统等。繁多的非线性电力负载，给其供电系统带来了严重的谐波干扰。恶劣的谐波环境对保证系统和设备的安全正常运行造成了很大的威胁，诸如：程序运行错误、数据错误、时间错误、死机、无故重新启动，甚至造成用电设备的损坏，给大型的工作造成了难以挽回的巨大损失。因此，大型数据中心的谐波治理已越来越引起人们的关注。
??我国在“十三五”期间提出了国内生产总值能耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。明确指出了要建设资源节约型、环境友好型的和谐社会。为了响应国家节能减排的号召，大型数据中心对各项节能指标有严格的要求，但由于其使用了大量变频节能设备，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标准。在消除大型数据中心系统谐波危害方面，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，但这些都无法从根本上消除谐波危害。针对这样的背景本文详细介绍了大型数据中心分层分布式谐波治理的方案设计、方案实施及效果分析。
电网侧谐波
??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，主要对供电系统产生危害，造成电网供电效率下降，电容器发热甚至烧毁等。
2.2负载侧谐波
??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，主要对用电设备产生危害，造成工作质量下降、死机、损坏、寿命下降等。
大型数据中心的谐波又有其特点：
??（1）存在集中的谐波源，谐波的分布较密集；
??（2）UPS下端的设备较多，大型数据机房较多，计算机类设备的分布很广，需要对谐波进行治理；
??（3）谐波畸变率很高，一般高达40%~50%，远远高于国家标准。
??数据中心行业从开始的几百平方米的建设规模到目前几万平方米的大型项目规模。UPS的设计容量也从开始的几十KVA增长到几千甚至几万KVA。当几百KVA UPS的总谐波电流含量为15%时，其谐波电流值也仅为几十A，相对于整个建筑的几千A 总用电电流，影响微不足道。但一旦UPS容量变大，就是另外一种情况。因为现在大多数大型数据中心都是独立建筑，整个建筑的主要用电负荷就是UPS。相比UPS 容量，其余动力照明的负荷连一半也不到。比如 2010 年苏州的一个数据中心项目UPS的设计容量就达到2万KVA。假设总谐波电流含量按照15%来计算，则满载时总谐波电流达到1825A。这是非常糟糕的数值，如不对其治理，对电网侧的干扰会非常明显，且加大配电容量以及导致线缆发热、零线带电等一系列严重后果。
??传统的谐波保护解决方案只是从单一的设备入手，针对狭窄的谐波频率，无法从根本上解决问题。为解决这一问题，安科瑞结合数据中心的实际情况，提出电能质量监测和治理的系统解决方案，该方案为数据中心提供一站式的整体解决方案，从产品、系统、服务等不同方面来满足用户的需要，为用户创造价值。
方案特点
??（1）电能质量监测与治理系统即可通过本地设备为用户提供电能质量监测、治理与设备运维等功能，亦可通过接入AcrelEMS-IDC数据中心综合能效管理平台，为用户提供远程在线服务；
??（2）符合GB/T17626.30-2012中A级准确度测量方法，适用于要求准确测量电能质量指标参数的场合；
??（3）专业化的电能质量监测：电能质量实时在线监测，测量精度高、测得准，符合IEC61000-4-30标准；
??（4）电能质量监测与治理装置信息互联，通过统一平台管理，方便用户同时监测电网电能质量以及治理数据；
??（5）采用三电平电力电子驱动器件，通过更多的电平输出更高品质的治理波形。
??就目前市场而言，谐波治理产品种类繁多，但更多的为单一产品，这些产品无法满足数据中心所需要的治理效果。因此，安科瑞为数据中心行业提供了一套完整的电能治理监测与治理的系统解决方案，使数据中心的电能质量问题得到了有效的治理。从成本、性能、可靠性等角度综合考虑，该方法具有较高的性价比。
