談計算機機房諧波干擾的抑制

臧增剛

摘要：以機房UPS供電系統(tǒng)所造成的諧波干擾為例，分析了諧波干擾產(chǎn)生的原因和危害，著重介紹了利用交流阻波電抗器和隔離變壓器等進(jìn)行諧波干擾的抑制，說明了重視和預(yù)防機房供電系統(tǒng)諧波干擾的重要性。

關(guān)鍵詞：UPS；諧波；電抗器；隔離變壓器

中圖分類號：TM711；TN86文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.04.004

為了保證機房設(shè)備的穩(wěn)定運行，要求其供電電源穩(wěn)定，從而在系統(tǒng)中接入各種整流裝置和UPS電源系統(tǒng)。這些設(shè)備將產(chǎn)生大量的諧波污染，導(dǎo)致機房內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、計算機等設(shè)備出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、死機、不正常重啟等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響機房設(shè)備正常工作。

1諧波成因

在機房中，為了保證設(shè)備供電穩(wěn)定可靠一般都引入UPS電源，因其功率器件處于 “截止—導(dǎo)通—截止”工作狀態(tài)，工作電流具有突變性，這種突變電流含有很多高次諧波；加之機房內(nèi)一般為三相供電電源系統(tǒng)，而每相所帶負(fù)載并不相同使得三相負(fù)載不平衡。二者疊加導(dǎo)致機房內(nèi)諧波干擾的形成。

2諧波的危害

21可能引起零線電流過載

在機房供電系統(tǒng)中由于三相負(fù)載不平衡和存在各種諧波，可能導(dǎo)致三相供電系統(tǒng)零線回路電流過載從而對設(shè)備運行造成危害。

22諧波影響機房設(shè)備正常運行

諧波干擾會影響機房內(nèi)計算機系統(tǒng)、通信設(shè)備等電子設(shè)備的正常工作，造成計算機數(shù)據(jù)丟失或死機，通信設(shè)備噪聲增大，通信質(zhì)量降低，甚至造成信息丟失，設(shè)備不能正常工作。

3如何抑制諧波干擾

31合理選擇UPS電源

在機房中，UPS電源的引入是產(chǎn)生諧波的重要因素，所以在選擇UPS電源時要科學(xué)、合理，從源頭上預(yù)防或降低諧波的產(chǎn)生，以減小諧波干擾。選擇UPS電源時應(yīng)考慮以下兩點：

（1）應(yīng)按運行方式、負(fù)荷大小、電壓及頻率波動范圍、輸出波形畸變系數(shù)、供電保持時間等指標(biāo)來選擇合適的UPS電源；

（2）對多媒體數(shù)字編輯制作設(shè)備而言，選擇UPS電源時還要考慮電壓穩(wěn)定性及輸出電壓諧波分量大小，是否具有同步鎖相功能以及可否進(jìn)行同步切換或并機運行，動態(tài)特性是否較好以及有無崩潰點等因素。

32將UPS電源通過三相交流阻波電抗器與供電系統(tǒng)連接

如前所述，導(dǎo)致機房內(nèi)供電系統(tǒng)功率因數(shù)降低，影響通信設(shè)備、計算機設(shè)備及視頻編輯等設(shè)備正常工作的根本原因是諧波干擾，所以如何有效降低供電系統(tǒng)的諧波分量大小成為解決問題的關(guān)鍵。在UPS電源輸入側(cè)和三相供電系統(tǒng)之間接入交流阻波電抗器，利用其濾波特性，不僅能夠提高電路系統(tǒng)的功率因數(shù)，有效抑制諧波的回流干擾；還能降低UPS電源接通瞬間的浪涌電流，減小UPS電源接通瞬間對前端供電系統(tǒng)的沖擊。在實際當(dāng)中應(yīng)根據(jù)UPS電源的參數(shù)指標(biāo)來選擇三相交流阻波電抗器的型號，三相交流阻波電抗器中的電容器通常選擇容量在100～220 nF之間，耐壓大于1000 V的電力電容器。

33在UPS電源的輸出側(cè)和負(fù)載之間接入隔離變壓器

如上圖所示，負(fù)載通過隔離變壓器與UPS電源連接，可以使UPS與負(fù)載的零線不直接連接，對抑制各種諧波干擾非常有效，對減弱強雷電給用電系統(tǒng)所帶來的電磁干擾也很有效。隔離變壓器應(yīng)盡量接近負(fù)載端，確保負(fù)載零線與工藝地線電位一致，使其電位差趨近于零。實際當(dāng)中所使用的隔離變壓器，規(guī)格齊全、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、安全可靠，能滿足機房內(nèi)各種設(shè)備對功率等級的要求。

34機房內(nèi)部供電線路布線合理

科學(xué)的施工工藝和合理布線也可有效抑制諧波干擾。選擇性能優(yōu)良的設(shè)備雖然重要，但設(shè)備的合理布局和布線工藝的科學(xué)與否對系統(tǒng)的整體工作狀態(tài)影響也很大。在選擇機房內(nèi)部電力線路布線方案時應(yīng)盡量采用零線長度短、阻值低的方案。

4結(jié)束語

目前來看，消除諧波的成本還是偏高，對節(jié)能效果也不是特別的明顯，但諧波治理能大大提高電能供電質(zhì)量，減輕設(shè)備和電纜的發(fā)熱現(xiàn)象，較大幅度提高供電設(shè)備的有效利用率，延長電源設(shè)備的使用壽命，提高供電可靠性，確保相關(guān)設(shè)備（尤其是通信設(shè)備、計算機設(shè)備、視頻編輯設(shè)備等數(shù)字化設(shè)備）的安全運行。所以在實際工作中我們要對機房、視頻編輯室、網(wǎng)管中心等重要場所的諧波干擾采取有效的防護和治理措施，以減少和降低諧波對這些場所設(shè)備正常運行的干擾和危害。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國機械工業(yè)部GB50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[M].中國計劃出版社，1996

[2]王兆安，楊君，劉進(jìn)軍諧波抑制和無功功率補償[M].機械工業(yè)出版社，2006

[3]中華人民共和國信息產(chǎn)業(yè)部.YD1095-2000通信用不間斷電源-UPS行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[S].中華人民共和國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，2001

[4]中華人民共和國電力產(chǎn)業(yè)部.GB/T14549-93 電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波[S]中華人民共和國電力產(chǎn)業(yè)部中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994

[5]俞永杰串聯(lián)電抗器抑制諧波抑制與電抗率的選擇[J].電氣應(yīng)用，2005

（04）