有源电力滤波器在某数据中心的应用.pdf

有源电力滤波器在某数据中心的应用 刘小芳( 上 海建筑设 计研 究院有限公 司，上海 市 2 0 0 0 4 1 ) Ap p l i c a t i o n o f Ac t i v e Po we r F i l t e r t o Da t a Ce n t e r Li u Xi a o f a n g ( S h a n g h a i I n s t i t u t e o f A r c h i t e c t u r a l D e s i g n& R e s e a r c h C o ． ，L t d ． ，S h a n g h a i 2 0 0 0 4 1 ，C h i n a ) Ab s t r a c t Bu r n i n g o u t o f c a p a c i t a n c e c o mpe n s a t i o n c a b i n e t a n d t r i p f a i l u r e o f ma i n b r e a k e r o f l o w — v o h a g e c a b i n e t h a v e h a p p e n e d f o r s e v e r a l t i me s i n t h e s u b s t a t i o n o f a d a t a c e n t e r wh i c h h a s b e e n p u t i n t o o pe r a t i o n ． Ac c o r d i n g t o t h e fie l d i n v e s t i g a t i o n， i t i s b e l i e v e d t h a t t h e e l e c t r i c f a i l u r e s ma y be c a u s e d f r o m e x c e s s i v e UP S c o n fi g u r a t i o n f o r t h e t e r mi n a l c o mp u t e r ， a nd ha r mo n i c p o l l u t i o n c a u s e d f r o m u s i n g o f a l a r g e n u mb e r o f L ED l i g h t s ． Ef f e c t o f a p p l i c a t i o n o f a c t i v e p o we r fi l t e r t o t h e d a t a c e n t e r i s i n t r o d u c e d o n t h e b a s i s o f fie l d me a s u r e me n t o f t h e h a r mo n i c d a t a b e for e a n d a f t e r s e t t i n g o f a c t i v e p o we r fi l t e r ． Ke y wor ds Ac t i v e p o we r fi l t e r Ha r mo n i c s u p p r e s s i o n Da t a c e n t e r 摘要 某 已投入运行 的数 据 中心 变电所 多次发 生 电容补偿柜烧坏及低压柜 主断路 器跳 闸故障 ．作者 现场考察认 为故障 可能是 末端计 算机所 带 U P S过 多， 以及 大量使 用 L ED灯导致 的谐 波 污染 而引起 的 电气 故 障 。通 过 实测设 置有 源 电力滤 波 器前后 的谐 波数 据 ，说 明有源 电力滤波 器在数据 中心的应用效果。 关键 词 有源 电力滤波 器 谐 波抑制 数 据 中心 随着 民用建 筑中 U P S 、开关 电源 、变频器及调光 设备等非线性 负荷 的大量应用 ，谐波污染问题越来越 严重 ，变 电所低压柜 中断路器 经常跳 闸 ，甚至发生 电 机烧毁或无 功补偿 柜烧 坏的现象 。笔者通过实测上海 某 已投入 运行 的数据 中心 有源 电力 滤波 器应 用 的数 据 ，论述有源 电力滤波器 的应用效 果 。 1 某数据 中心 电气故 障分 析 某数 据 中心变压器装机容 量为 1 2 5 0 k V A，设计 无功补偿 容量 为 3 7 5 k v a r 。实际应用 中业 主反 映 ．该 数据中心的地下变配 电所多次发生 电容补偿 柜烧 坏及 低压 柜主断路器发生跳 闸。经过笔者现场考察并 统计 末端 实际所 带电气负荷容量 ，排除过载或设备质 量的 原 因 ，初 步认 定故 障可 能是 末端计 算 机所 带 U P S过 多 ，以及 大楼 内大量 使用 L E D灯 ，导 致谐波 污染 过 大而 引起 的电气 故障。 2解决措施 有 源 电力滤 波器 的 补偿 电流 可 根据 接入 点 处配 电系统 的计算 电流估 算 。如接 人点 处配 电系统 的计 算 电流 为 ，则有 源 电力 滤波器 的补偿 电流可 选 ， = ( 0 ． 3 ～ 0 ． 3 5 ) 。一般来说 ，有源 电力滤 波器补偿 电流 1 0 0 A以下为挂壁式机箱 ，1 0 0 A以上为落地柜式。 经估算 末端 U P S 设 备 的容量约 为 2 0 0 k W，故 笔 者建 议业 主选用 了某 知名品牌额定 电流 1 2 0 A的有源 电力 滤波器 ，设 置在变配 电所低压母线侧 ，与无 功补 偿柜并 列放置 。 3有源 电力滤 波器的应用实测数据 设 置有 源 电力滤 波 器后 ，用 谐 波测 量 仪器 测试 变压 器低压 出线处 的电压 电流波形 ，分 3种工况 ： 作者信 息 刘小芳 ，女 ，上海建筑设计研 究院有限公 司 ，工 程师 。 21 皇 量 堕墨塑量 堡 鏖旦 ： 曼 — h t tp ： ／ ／ W W W ． j z d q n e t ．c n 1 2 9 表 1 变压器低压 出线处的基波 电流、谐波 电流、功率因数实测值 T a b ．1 Me a s u r e d v a l u e s o f f u n d a me n t a l c u r r e n t ， h a r mo n i c c u r r e n t a n d p o we r f a c t o r a t l o w — v o l t a g e o u t l e t o f t r a n s f o r me r 实 测( 计 算 ) | 工 ， j j | l 』 馏 ： I 工 况 Ⅲ _ 参 数 L l 相 - 2 相 帮 I | 稻 槽 j 帮 -- L 、 挂 2 相 L 3 相 1 1 ／A 3 4l 3 3 6 ． 4 3 4 5． 1 3 0 6． 6 2 9 3 ． 3 2 8 8 ． 6 3 0 5 3 O 8 31 1 ． 5 ， 3 ／ A l _ 8 4 ． 3 3 ． O 3 ． 7 3 ． 2 4 ． 0 2 ． 9 3 ． 6 3 ． 1 ， 5 ／ A 1 3 4 1 3 4 1 3 3 ． 6 1 4 1 ． 9 1 4 2 ． 6 1 3 7 ． 6 2 ． 1 1 ． 1 1 ． 2 l 1／A 4 9 ． 3 4 7 ． 7 48 ． 0 9 6 ． 8 9 6 ． 6 7 0 ． 4 1 ． 1 1 ． O 1 ． 3 1 9／A 0． 2 0． 7 O． 1 9 ． 9 6 ． 5 1 ． 2 O． 8 1 ． 1 O ． 2 1 1 1 ／A 2 5 ． 2 2 5 ． 6 2 4． 7 1 9 9． 8 2 0 4 ． 1 1 7 3 ． 8 0． 9 1 ． 0 1 ． 3 1 1 3 ／A 1 5 ． 7 1 5． 9 1 5 ． 8 5 5 ． 1 6 4 ． 6 4 4． 2 1 ． 1 1 ． 1 1 ． O I 1 5 ／A 0． 3 0 O ． 4 0 ． 2 2 ． 2 0 ． 7 O． 4 0 ． 2 0 ． 2 1 1 7／A 1 O． 6 1 O． 8 1 O ． 5 8 ． 9 9 ． 6 1 8 ． 2 1 ． 1 1 ． 1 1 ． 1 1 1 9／A 7． 6 7 ． 4 7 ． 6 3 ． 0 3 ． 1 7． 1 1 ． 1 1 ． 1 ， 1 ． 1 ／ 2 1 ／A O． 1 0． 3 O 0 ． 2 O ． 1 0． 1 O ． 1 0 ． 3 0． 1 ， 2 3 ／ A 6 ． 2 6 ． 4 6 ． 1 1 ． 6 1 ． 7 2 ． 4 1 ． 2 1 ． 2 1 ． 1 ／A 4． 3 4． 1 4 ． 3 0 ． 9 0 ． 9 1 ． 7 1 ． 0 1 ． 1 1 ． 1 l H／A l 4 6 ． 6 1 4 6 ． 2 1 4 5 ． 8 2 6 9 ． 6 2 7 5． 1 2 3 7 ． 6 4 ． 7 4 ． 9 4． 5 T HDi ／％ 4 3 4 3 ． 5 4 2 ． 2 8 7 ． 9 93 ． 8 8 2． 3 1 ． 5 1 ． 6 1 ． 4 T HD ／％ 5． 1 4 ． 9 5 ． 1 1 6 ． 6 1 5 ． 2 1 5． 7 2 ． 4 2 ． 3 2． 7 C O S ∞ O ． 8 7 O ． 8 6 0 ． 8 7 0． 9 9 0． 9 9 0 ． 9 9 O ． 9 6 0 ． 9 5 O． 9 6 I r ／A 3 71 ． 2 3 6 6 ． 8 3 7 4 ． 6 4 08 ． 3 4 0 2． 1 3 3 9 ． 1 3 0 5 3 0 8 31 1 ． 5 注 ：， l —— 基 波电流 ，A；， ^ —— 第 h次谐波 电流 ，A； —— 谐波 电流 含量 ，A； 刑 D； —— 电流总谐波 畸变 率 ，％； T HD —— 电压总谐 波畸变率 ，％；C O S 妒—— 基波功率因数 ，即图中的 nP 值 ； —— 总 电流 ，A。 中 5次谐波 、7次谐 波 、1 1 次 谐波 、1 3次谐 波 电流 很大 ．电流总谐 波畸变率 大于4 0 ％，5 次 以上谐 波污 染 非常严重 。 b ． 在 工况 Ⅱ ( 投 入无功补偿 ．不投入 有源 电力 滤波 器 ) ，尽 管 1 7次谐 波 、1 9次 谐波 、2 3次谐 波 、 2 5次谐 波有 了明显 改善 ，但 是 7次谐 波 、9次 谐波 、 1 1 次谐 波 、1 3次谐 波 比不投入 无功 补偿时剧 增 ，且 1 1 次谐 波 更是达 到工 况 I的 7倍 以上 。电流总 谐波 畸变率甚至达到前者 的 2倍 ，电压总谐 波畸变更是达 到前 者的 3倍 ，总 电流是基 波电流 的 1 ． 3 倍 !可清楚 地看 到变电所多次发生 电容补偿柜烧坏及低压 柜主断 路器跳 闸的原因所在 。 C ． 在工况 Ⅲ ( 关闭无功 补偿 。投入有源 电力滤 波 器 ) ．从 测试 的结果 可看 出有源 电力滤 波器 滤波效 率 很 高 ．基 本超 过 9 7％ 以上 ；滤 波后 的 三相 电压 、 电流波形 均为较 完好的正弦波形 ；而总 电流 相 比滤波 前 有约 2 0％ 的下 降 ，在滤波 的 同时 ，也实 现 了建 筑 节 能。 5 结语 从上 面的工程实例可以得出 ：有源 电力滤 波器治 理谐波污染 的最 大优点是 抑制多次谐波效果好 。而且 有利 于电气 节能。 民用建筑 中电气设备 产生的谐波频谱 明显 比工业 项 目宽 ，特别是数 据中心 、大型舞 台，谐波 次数 常会 高达 4 0次 以上 ，设计 时采用 无源滤 波器 治理谐 波往 往难 以完全解决 问题 。随着 目前 市场上有源 电力 滤波 器 的价格大 幅度下 降 ，加 上其显著的谐波治理及 节能 效果 ．在今后工程设计实践 中肯定将 得到越来越广 泛 的应用 。 2 0 1 1 —0 8 一O 1来 稿 2 0 1 2—0 2 —2 9修 回 23 皇 婆婆璺壅萎墼塑! 尘量 l h t t p ： ／ ／ W W W ． j z d q ． n e t ．c n 1 3 l