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，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，给大型的工作造成难以挽回的损失。因此，数据中心的谐波治理已越来越引起人们的关注。

数据中心负载分析

数据中心行业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。因为各类电力电子设备输入端的整流电路阻抗不是一个定值，其阻抗随着外加电压的变化而变化，这就导致整流器从电网吸取的电流不是正弦波电流。其中主要的整流设备有以下几种：

1、变频设备

数据中心行业使用了大量变频节能设备，如：变频空调、变频电梯、变频水泵等。变频类设备内部工作基本均为整流逆变过程，因此会产生谐波。所产生的谐波种类与整流器脉数有关，谐波有5次、7次、11次和13次等。

2、UPS电源

数据中心对于重要机房的供电稳定性要求很高，因此常常要应用UPS不间断电源。UPS电源的工作原理与变频设备近似，因此产生谐波的方式和种类也较为相似。一般来说，6脉冲的UPS主要产生5、7次谐波，12脉冲的UPS主要产生11、13次谐波。

3、照明灯

节能灯电子镇流器将50Hz电源转换成大约38kHz的高频，因此它将电灯闪烁降低到感受不到的水平。高频电子镇流器工作时由于非线性负载使得电流波形不是正弦波而产生谐波。一般来说，节能灯主要产生3次谐波。

数据中心谐波特点

供电系统中谐波可分为电网侧谐波和负载侧谐波。

1、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、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：

• 存在集中的谐波源，谐波的分布较密集；
• 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；
• 谐波畸变率很高，一般高达40%~50%，远高于国家标准。

数据中心电能质量问题危害

1、节能损耗问题

变频化的HVDC、UPS、变频器、开关电源等产生大量容性无功和谐波，无功电流和谐波电流增加了线路及变压器的损耗，约为用电量的5%；

2、对用电设备寿命的影响

无功电流和谐波电流加速绝缘老化，缩短设备（变压器、电缆、电机等）寿命，预计降低3~6年；

3、对设备运行稳定性的危害

谐波电流引起采样数据（电压、电流、输出控制信号等）失真，引起保护或控制系统误动或拒动，增加数据中心设备故障几率，进而造成系统运行中断，造成更大的经济损失；

4、用电安全性问题

谐波电流造成电网谐振、造成中性线等安全隐患，可能造成火灾甚至爆炸等事故；

5、供电电压稳定性问题

根据2021数据中心高质量发展大会报告数据统计，在数据中心电源系统中，几乎 90%的电压暂降/供电中断直接或间接来自于配电设备故障，而配电设备故障大多由电能质量问题引起的。

谐波、无功、电压暂降等电能质量问题成为了制约数据中心可靠性提高的关键因素。

解决方案

电能质量问题的存在给数据中心带来了严重危害，为此，东方博沃提供了一套完整的解决方案，具体如下：

谐波治理的用户价值

1、减小谐波影响，避免谐波引起的电压放大损坏电气设备等各类故障，提高供电安全性，保障数据安全；

2、治理谐波，减小注入系统的谐波电流，满足国家标准要求；

3、无功动态补偿，功率因数达标，避免供电公司罚款；

4、消除UPS等电子产品谐波造成的变压器发热、供电电缆发热和载流量下降及电压波形畸变带来的安全隐患；

5、改善机房空调等设备耗能状况，提高系统功率因数，达到节能降耗的目的。

应用案例

1、BW-APF在百度数据中心的应用

2、BW-APF在优刻得数据中心的应用