數據中心行業中使用了大量的現代化用電設備和裝置，如信用卡終端設備、通訊系統、計算機、網絡控制設備、各種數碼辦公設備、燈光調控系統、消防系統、監控系統等。繁多的非線性電力負載，給供電系統帶來了嚴重的諧波干擾。惡劣的諧波環境對保證系統和設備的安全正常運行造成了很大的威脅，如：程序運行錯誤、數據錯誤、時間錯誤、死機、無故重新啟動，甚至造成用電設備的損壞，給大型的工作造成難以挽回的損失。因此，數據中心的諧波治理已越來越引起人們的關注。

數據中心負載分析

數據中心行業設備的諧波電流是由各類電力電子設備整流器輸入電路導致的。因為各類電力電子設備輸入端的整流電路阻抗不是一個定值，其阻抗隨著外加電壓的變化而變化，這就導致整流器從電網吸取的電流不是正弦波電流。其中主要的整流設備有以下幾種：

1、變頻設備

數據中心行業使用了大量變頻節能設備，如：變頻空調、變頻電梯、變頻水泵等。變頻類設備內部工作基本均為整流逆變過程，因此會產生諧波。所產生的諧波種類與整流器脈數有關，諧波有5次、7次、11次和13次等。

2、UPS電源

數據中心對于重要機房的供電穩定性要求很高，因此常常要應用UPS不間斷電源。UPS電源的工作原理與變頻設備近似，因此產生諧波的方式和種類也較為相似。一般來說，6脈沖的UPS主要產生5、7次諧波，12脈沖的UPS主要產生11、13次諧波。

3、照明燈

節能燈電子鎮流器將50Hz電源轉換成大約38kHz的高頻，因此它將電燈閃爍降低到感受不到的水平。高頻電子鎮流器工作時由于非線性負載使得電流波形不是正弦波而產生諧波。一般來說，節能燈主要產生3次諧波。

數據中心諧波特點

供電系統中諧波可分為電網側諧波和負載側諧波。

1、電網側諧波

又稱低頻諧波，通常是指40次以下的諧波，尤以3、5、7、9等次諧波為代表，主要對供電系統產生危害，造成電網供電效率下降，電容器發熱甚至燒毀等。

2、負載側諧波

又稱高頻諧波，通常是指40次以上的諧波，頻率通常在2kHz以上，主要對用電設備產生危害，造成工作質量下降、死機、損壞、壽命下降等。

大型數據中心的諧波又有其特點：

• 存在集中的諧波源，諧波的分布較密集；
• UPS下端的設備較多，大型數據機房較多，計算機類設備的分布很廣，需要對諧波進行治理；
• 諧波畸變率很高，一般高達40%~50%，遠高于國家標準。

數據中心電能質量問題危害

1、節能損耗問題

變頻化的HVDC、UPS、變頻器、開關電源等產生大量容性無功和諧波，無功電流和諧波電流增加了線路及變壓器的損耗，約為用電量的5%；

2、對用電設備壽命的影響

無功電流和諧波電流加速絕緣老化，縮短設備（變壓器、電纜、電機等）壽命，預計降低3~6年；

3、對設備運行穩定性的危害

諧波電流引起采樣數據（電壓、電流、輸出控制信號等）失真，引起保護或控制系統誤動或拒動，增加數據中心設備故障幾率，進而造成系統運行中斷，造成更大的經濟損失；

4、用電安全性問題

諧波電流造成電網諧振、造成中性線等安全隱患，可能造成火災甚至爆炸等事故；

5、供電電壓穩定性問題

根據2021數據中心高質量發展大會報告數據統計，在數據中心電源系統中，幾乎 90%的電壓暫降/供電中斷直接或間接來自于配電設備故障，而配電設備故障大多由電能質量問題引起的。

諧波、無功、電壓暫降等電能質量問題成為了制約數據中心可靠性提高的關鍵因素。

解決方案

電能質量問題的存在給數據中心帶來了嚴重危害，為此，東方博沃提供了一套完整的解決方案，具體如下：

諧波治理的用戶價值

1、減小諧波影響，避免諧波引起的電壓放大損壞電氣設備等各類故障，提高供電安全性，保障數據安全；

2、治理諧波，減小注入系統的諧波電流，滿足國家標準要求；

3、無功動態補償，功率因數達標，避免供電公司罰款；

4、消除UPS等電子產品諧波造成的變壓器發熱、供電電纜發熱和載流量下降及電壓波形畸變帶來的安全隱患；

5、改善機房空調等設備耗能狀況，提高系統功率因數，達到節能降耗的目的。

應用案例

1、BW-APF在百度數據中心的應用

2、BW-APF在優刻得數據中心的應用