数据中心供电系统及无功补偿、谐波治理方案

随着大数据、云计算、人工智能、区块链、ChatGPT等技术加速创新，数字文化产业发展动力强劲，不断解锁新兴业态。近年来，各级政府重要会议中也多次强调“新基建”今后一段时期驱动新一轮产业革命的战略性新兴产业，工信部每年发布绿色数据中心先进适用技术产品目录，梳理囊括如液冷服务器、模块化数据中心、分布式光伏并网发电等新技术应用，使我国数据中心逐渐走上高效、清洁、集约、循环的绿色发展道路。

其中，数据中心中存储着大量的数据信息，这些数据信息中蕴含着巨大的研究价值和商业价值，因此数据中心的运行应具有较高的可靠性和稳定性。为保障数据中心的电能供应，对数据中心采用可靠、稳定的供电方案有非常重要的意义。

数据中心供配电系统是为机房内所有需要动力电源的设备提供稳定、可靠的动力电源支持的系统；是数据中心日常运维的重大支出之一，在数据中心，供配电系统相当于一个人的“心脏和血管”，负责把能量输送到系统的每一台设备。一旦供配电系统出现故障，会导致IT设备断电宕机，产生经济损失和社会影响。因此对数据中心运维人员和管理者来说，了解其供配电系统负荷的分析方法十分重要。

状况分析

      数据中心主要负载设备为变频器。由于该负载工作时产生较大的谐波电流（尤其是5、7次谐波），使系统电压、电流发生畸变，影响设备的正常运行及安全生产。变频器输入侧是一个非线性整流电路，对电源的波形有影响，变频器输出侧电压、电流、非正弦或非完全正弦波含有丰富的谐波。由于变频器中要进行大功率二极管整流、大功率晶体管逆变，结果是在输入输出回路产生电流高次谐波，干扰供电系统、负载及其它邻近电气设备。在实际使用过程中，经常遇到变频器谐波干扰问题。部分变频器所带负载随工况波动，所需要无功功率及谐波也都动态波动，增加了无功补偿与谐波的难度。

 治理措施

 选用动态无功补偿控制器，TSC型动补调节器，XKL型调谐电抗器，BKMJ型电容器组装调谐动态补偿装置。

治理效果

调谐补偿装置投入后，使谐波含量达到国家标准范围内，保障设备及电网的安全运行；补偿点功率因数在0.95以上；装置投入后有效减小谐波电流，降低变压器的温升，保障设备安全运行。

实例分析

本文以某运营商新建数据中心为例：建设标准为Tier IV 等 级，IDC机房约1000ｍ2，新建单机功耗5kW的IT设备200架、单机功耗100kW的IT设备50架，IDC机房内空调和照明按配套配置（空调系统暂不考虑由UPS系统供电）。变配电及UPS等设备机房约1000ｍ2、办公区约1000ｍ2。消防电梯2台1用1备，设备容量为50kW／台。办公室设电采暖2台，容量分别约80kW和50kW。要求通过负荷计算确定本数据中心供配电系统设备配置。

01

确定为IT设备供电的系统配置

根据《通信用不间断电源—UPS》（YD ╱T095-2008）对UPS设备输出有功功率的要求为：≥额定容量×0.7kW／kVA，因 此，配置的UPS容量应为：(200*5+50*10)/0.7kVA=2142.86kVA。IDC机房按 Tier IV 标准机房设置，UPS设备按2N配置考虑，配置的 UPS设备总容量不应小于4285.71kVA。本工程需新建2套“3+3”并机400kVA UPS电源系统。UPS主机配置的蓄电池组按单机满负荷情况下后备时间为15min（2V蓄电池单体的放电终止电压为1.8V）考虑，每台UPS设备配置3组200AH蓄电池组，共计36组。

02

进行负荷计算

需进行计算的各要素：UPS、UPS蓄电池充电、机房空调及照明、办公区空调及照明等。并按照供电部门要求进行无功补偿。

03

根据负荷计算结果及配置设备

根据负荷计算，交流总负荷约为6425.36kVA，需油机保障负荷为6032.88kW。按照Tier IV 等级和电源配置的要求，拟设置2路10kV市电引入，双路市电应满足单路承担全部负荷的能力。安装高压开关柜1套（包含进线隔离柜2台、进线柜2台、计量柜2台、联络柜2台、出线柜 N 台）；安装4台2000kVA干式变压器；低压抽屉式开关柜2套（每套包含2台进线柜、2台油机市电转换柜、1 台低压联络柜、N台低压馈电柜、4台低压电容器柜）；安装4台1600kW柴油发电机组。

【关于我们】

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