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 _ 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 1A 4 9 3 4 7 7 48 0 9 6 8 9 6 6 7 0 4 1 1 1 O 1 3 1 9A 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 7A 1 O 6 1 O 8 1 O 5 8 9 9 6 1 8 2 1 1 1 1 1 1 1 1 9A 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 HA 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 ( 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 ( 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 20 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