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隨著互聯網的快速發展和大數據時代的到來，數據中心快速遍布世界各個城市，與此同時，數據中心的電能質量問題也日益凸顯，這不僅關乎數據中心的運營安全，也關系到供配電系統的安全。

北京永豐 E-Data 云計算數據中心位于北京中關村國家自主創新試驗區核心區，由上海有孚網絡股份有限公司投資建設，是國內領先的企業級云計算運營服務商。

項目概況

北京有孚安泰大數據云服務平臺數據中心機房共設置服務器機柜8000余個。為保障數據中心的可靠運行，分別從位于海淀區的國家電網皇后店變電站和西北旺變電站引入兩路10KV進線，總容量90MVA，兩回市電同時工作、互為備用，并配有柴油發動機，以確保供電可靠性。數據中心機房中的主要負荷設備為UPS和服務器，均為開關式電力電子電源設備。

UPS可能夠提供電壓穩定、波形失真較小的電能，并可在市電掉電或切換時無間斷供電。但UPS和服務器開關電源都是非線性負載，運行時會向電網中注入大量諧波電流，對電網造成嚴重的諧波污染，增加設備損壞，降低使用壽命，甚至會影響設備的正常運行。除此之外，系統輕載時的功率因數一般較低，且呈容性，末端容易過電壓。低壓配電系統整體的電能質量水平較低，安全性、可靠性方面存在隱憂。數據中心運營部門和供電部門對此都極為重視，因此，治理系統諧波和提高功率因數成為大家的共識。

為了降低諧波危害，提高功率因數，有效消除電能質量隱患，業主決定在配電變壓器的低壓出線回路安裝諧波補償設備，同時兼有無功補償功能。根據測算，要達到最佳的治理效果，本項目需要配置12臺總量在5000A以上的濾波補償設備。

現場負載分析

以下針對本項目中主要的幾種非線性負載設備的工作情況進行簡要分析，說明其諧波電流主要成分：

UPS諧波源

在數據中心中的容量占比較高。單相UPS電源以3次諧波電流為主，三相6脈波橋式可控硅整流UPS電源以5、7次諧波為主；三相12脈波可控硅整流UPS的11、13次諧波最顯著。大功率UPS的整流電路如采用三相全控橋，則由整流環節產生的諧波占總諧波的25% ~ 33%。

開關電源

服務器的開關電源是數據中心的主要負荷，它們常采用電容濾波型橋式整流電路，其工作時在向設備提供穩定直流輸出的同時，也會使輸入電流波形發生畸變，產生的諧波電流主要為5、7次。

其它IT設備

除服務器外，產生諧波的其它IT設備還有存儲設備、網絡設備，這些設備的功耗也非常大，產生大量諧波電流，頻譜成分比較復雜，主要包含5、7、11、13次諧波，嚴重威脅自身及其他設備的穩定運行。

空調和通風設備

數據中心的基礎設施中安裝有大量的空調設備和通風設備，以保證計算機和網絡設備的運行環境溫濕度符合要求。這些設備目前都采用變頻節能技術，即變頻壓縮機和變頻風機，它們產生非常大的諧波電流注入電網，且諧波幅值與頻譜成分隨負荷波動和調速而變化，危害極大。

照明設備

近年新建項目大量使用節能燈具，如LED燈、節能熒光燈，本數據中心亦如此。節能燈會產生大量的諧波電流，其中3次諧波為最高。且燈具一般為單相負荷，且布線路徑長，線徑細，多個燈具回路在末端極易形成3次電流在中線疊加，導致中線過流，不但會損壞燈具，還會引起電氣火災。

愛博精電解決方案

根據北京有孚安泰數據中心的對電能質量的需求特點及其他因素綜合考慮，愛博精電為其提供電能質量混合補償方案。

電能質量治理效果

在對AcuPF825低壓配電混合補償設備進行安裝調試后，將系統設置自啟動模式，實時監測負載回路電能質量參數，動態補償無功功率及電流諧波，改善數據中心的電能質量。

北京有孚安泰數據中心在未使用愛博精電AcuPF825混合補償方案的情況下，數據中心的功率因數0.76，電流諧波畸變率THDI 33.8%，當AcuPF825混合補償設備開啟后，數據中心的功率因數保持在0.95以上，電流諧波畸變率THDI 降低到5%以下。使用愛博精電AcuPF825混合補償方案提高了數據中心的電能治理效果，保障了數據中心用電設備的穩定運行，該方案得到了北京有孚安泰數據中心運維人員的高度認可，為北京有孚安泰數據中心的安全運維保駕護航。

相關產品

AcuPF825 低壓配電混合補償

愛博精電AcuPF 825系列混合補償裝置采用的是有源（APF/SVG）和無源TSC相結合的補償方案。有源可以補償雙向無功、諧波、不平衡，屬無級補償，且精度高，響應快，但純有源補償項目造價高。所以，AcuPF 825系列產品是有源+無源混合補償方案，且結合兩者的優點，通過統一控制實現對負載的無級快速補償，達到最優性價比。

產品特點

有源無源同柜，統一控制，有源模塊器件化，簡化電容器設計，優化電容性能

完整的配電級治理方案，無源：TSC，有源：APFSVG

感性、容性無功雙向無級補償，諧波、無功、不平衡選擇性補償

電力認可 3C 證書的綜合補償裝置，更高性價比方案，配電化、簡單的設計

AcuPF 850系列有源濾波器

愛博精電（Accuenergy）推出的 AcuPF 850 系列電力有源濾波器是當今最先進、最完美的治理諧波解決方案。AcuPF 850 集成了最新的電力電子技術和動態智能濾波算法，實時檢測網絡中的諧波，快速注入各次補償電流以濾除各階次諧波。AcuPF 850 在補償諧波電流的同時還可改善系統功率因數、三相不平衡度并有效消除閃變，顯著提升電能質量。

AcuPF 850 通過安裝在電源測的 CT 元件采集電流信號，經信號變換與處理后分離出各次諧波成份，控制核心產生與此相抵消的控制信號驅動 IGBT 變流器發生補償電流注入到系統中，實現濾除諧波的功能。由于采用了先進的多變量尋優控制算法和電流預測控制策略，達成了高精度補償和快速響應速度。

AcuPF 850 采用了高速 DSP 系統和高頻 IGBT 變流器，可確保最高補償至 50 次諧波，在同類產品中性能卓越。

產品特點

不受系統阻抗變化的影響，有效避免系統諧振

補償響應速度快，響應速度＜ 10ms

補償效率高，能夠補償高達 50 次諧波

一機多能，除能治理諧波外還能補償無功和三相不平衡

具有限流功能，自動限制輸出電流避免設備過載

全面的設備自檢和保護功能

無功補償功能，能夠連續補償超前和滯后的無功功率

可分相補償各相電流，使三相電流保持平衡

通訊功能：可具備 485/ 以太網口 /USB 接口

指定次諧波補償功能（各種諧波幅值相位可調）

參數自整定功能，包括諧波幅值相位調整和互感器糾錯功能

AcuSVG 840 有源靜止無功發生器

愛博精電（Accuenergy）推出的AcuSVG 840 系列電力有源靜止無功發生器是當今最先進、最完美的無功補償解決方案。AcuSVG 840集成了最新的電力電子技術和動態智能無功補償算法，實時檢測網絡中所需的容性或感性無功，快速注入所需補償的無功電流。

AcuSVG 840在補償回路中所需無功的同時，改善系統功率因數，顯著提升電氣設備及電能的有效利用率，同時降低電網的損耗。AcuSVG 840通過安裝在電源測的CT元件采集電流信號，經信號變換與處理后分離出所需要補償無功的性質及大小，控制核心產生與此相應的控制信號，驅動IGBT 變流器發生補償電流注入到系統中，實現無功補償的功能。

由于采用了先進的多變量尋優控制算法和電流預測控制策略，達成了高精度補償和快速響應速度。AcuSVG 840采用了高速DSP 系統和高頻IGBT 變流器，在補償無功功率的同時還可以對回路中的諧波進行適當的補償，在同類產品中性能卓越。

產品特點

電流源型結構，阻抗無窮大，有效避免諧振

動態響應<100us，可實現-1~1雙向連續無極補償?

正序（容性與感性）、負序、零序無功，可根據要求定制補償相應諧波，實現無功與諧波的全面補償

具有限流功能，自動限制輸出電流避免設備過載

全面的設備自檢和保護功能

內部均為進口器件，保證硬件品質

嵌入式機柜，模塊化結構，30~500Kvar容量任意擴展

項目實施結果

本項目安裝便捷，調試用時很短，非常順利。投運后，系統設置為自啟動模式，設備自動監測負載回路電能質量參數，動態補償無功功率及電流諧波。補償設備投入前，功率因數0.76，電流諧波畸變率THDI 33.8%，補償開啟后，功率因數達到預置的0.95，電流諧波畸變率THDI 降低到5%以下，完全達成預期效果。業主對設備運行效果非常滿意。