IDC机房中的主要谐波源及危害分析

IDC机房作为通讯、金融行业的互联网数据中心，对用电的可靠性要求非常高，机房一旦突然断电导致内部服务器停机，造成数据流失带来的损失将无可估量。从保障通信业大规模数据中心用电高可靠性要求的角度来讲，UPS或HVDC是不可或缺的一部分，通信低压配电系统主要负载还有开关电源、变频空调等，而这些数据中心不可分割的组成部分，却恰恰又是产生危害IDC机房的安全因素——谐波。那么谐波到底对IDC机房有什么危害呢？谐波在IDC机房中又是如何产生的呢？往下阅读，我们来讲个究竟。

谐波对数据中心到底有哪些危害？

（1）信息、数据、通信、监控系统的工作电压和信号都属于弱电系统，很容易受谐波干扰，从而造成系统死机、控制失常、停机，严重情况会丢失实时数据；

（2）由于谐波的干扰，容易引起高、低压配电设备的进线断路器掉闸，造成整个系统停电而无法工作。尽管有备用电源UPS，但由于谐波影响，UPS无法满足工作需求而造成损失;

通信系统实行的是联网运行，如果数据处理中心发生故障，将造成整个联网系统崩溃，而高次谐波一样能造成数据处理中心主机的误操作和死机。

谐波同时也能造成通信仪器的误动作和死机，给数据机房和用户带来不必要的麻烦。

（3）每个数据机房都要求对功率因素进行补偿，部分数据机房仍标配传统无功补偿柜以保证系统的功率因数，而谐波流入无功补偿柜中的电容时，会引发电容“胀肚”现象，增加电容发热，损坏绝缘，轻则降低电容寿命，重则直接损坏电容；

（4）数据机房内负载会产生大量的3次谐波，3次谐波属于零序谐波，零序谐波的一大特点是相位一致，导致三相的零序谐波会叠加到N线上，使得N线上的电流严重超过N线的载流量，最终过热融化，引发火灾。

如上分析，谐波对数据机房的危害有多大就不言而喻了，必须引起重视。

谐波危害那么严重，那它到底怎么产生的呢？

从IDC机房中的主要谐波源分析：

UPS：

UPS的原理是通过整流将交流电变为直流电，然后将直流电逆变为交流电，同时并联蓄电池，在交流输入出现故障的时候由蓄电池在一定时间内给负载供电。在整流器工作时，就会产生大量的谐波电流，工频UPS没有经过自身滤波，反馈回电网，污染电网，危害设备。

在当今的大中型UPS的中，较多采用6脉冲可控硅整流型技术，这种方案因其出色的可靠性和较高的效率备受青睐。然而，6脉冲可控硅整流型UPS大多都具有输入电流谐波分量偏大的缺点，虽然不同厂家的设备产生谐波电流含量有一定的差异，但普遍都偏高，有的THDi甚至超过了50%。谐波以5、7、11和13次为主，还有少量的高次谐波。

变频空调：变频空调里的变频器是典型的谐波源，主要产生5、7次谐波会对供电系统安全稳定构成威胁。

开关电源：开关电源使用了晶闸管/IGBT等非线性电力电子开关元件，不管采用哪种整流方式，开关电源从电网中吸取能量的方式均不是连续的正弦波，而是以脉动的断续方式向电网索取电流，这种脉动电流经傅里叶分析可知，非同期正弦波电流是由于频率相同的基波和频率大于基波频率的谐波组成。

谐波对我们的IDC机房的危害如此之大，我们该如何是好？

实践是检验真理的唯一标准，下面通过真实的案例分析来给出答案。

新疆移动通信集团公司克拉玛依分公司机房的配电系统中含有大量的UPS和开关电源等谐波源设备，给系统带来了严重的谐波污染。供电质量难以保证通信业高可靠性用电的需要，需要在提高供电质量的同时推进节能降耗，针对具体的谐波测试情况，在机房中谐波污染最严重的4个测试点处共安装了4台有源电力滤波器进行谐波治理，进行了结果比较。

以下为安装点1SinexcelAPF运行前后电流畸变率图：

APF运行前

APF运行后

Sinexcel有源电力滤波器开启后，电压和电流波形的畸变明显减少，接近标准正弦波。

SinexcelAPF运行前后的数据对比：

开启Sinexcel有源电力滤波器（APF）后，市电模式下电压畸变率（THDU）由3.5%下降到2.6%，电流畸变率（THDI）由34%下降到5%以内，总谐波电流由22A下降到4A以内。

根据以上波形图及数据对比，Sinexcel有源滤波器（APF）有效地解决了数据中心谐波引起的隐患，从而保证了数据中心的稳定运行。

整篇文章下来，相信大家都了解到为什么谐波不除，IDC机房难于安宁了。

     审核编辑：汤梓红