有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率,也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。无功功率是用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功,而是转变为其他形式的能量。

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如果功率因数偏低,用电设备要从电源处取得大量的无功,大量的无功功率在远距离输电线路上传输,降低了有功功率的传输效率,也增加了输电线路损耗,用户设备的端电压也会下降,从而影响用电设备的正常运行。

供电部门一般要求用户的月平均功率因数达到0.9以上,当用户的功率因数较低时应装设无功功率补偿设备。有效的无功补偿可以提高功率因数,减少功率损耗;稳定用户端的电压;调整三相电压及电流的不平衡度。

目前集中建设的大规模数据中心多采用高频UPS,机房启用初期装机率较低,常规冗余的UPS系统单机最大负荷率通常低于40%,初期负荷率通常为10%~20%。高频UPS在轻载时输入功率因数超前,向电网反馈容性无功功率,此时常规的电容无功补偿柜无法满足要求。

传统的无功补偿装置一般为并联电容器、静止无功补偿装置(SVC)等,该方案只能对感性负载提供无功电流进行补偿,无法补偿高频UPS轻载带来的容性无功功率,对配电系统内的谐波也无法进行治理。

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针对数据中心建设过程中遇到的这个问题,可采用静止无功发生器(SVG)代替电容补偿设备,SVG由三个基本功能模块构成:检测模块、控制运算模块及补偿输出模块。其工作原理为检测分析系统的电流信息,然后由控制器给出补偿的驱动信号,最后由电力电子逆变电路组成的逆变回路发出补偿电流。

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SVG与其他无功补偿装置的对比

SVG采用电力电子器件IGBT功率管来搭建整流和逆变电路,组成动态无功发生电源,可对负荷实现双向快速补偿和连续调节,适应数据中心不同工况的无功需求,能够有效解决数据中心功率因数超前的问题。

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