簡(jiǎn)婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

0引言

      隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能領(lǐng)域的快速發(fā)展，我國(guó)數(shù)據(jù)中心行業(yè)也進(jìn)入了快速發(fā)展階段，而數(shù)據(jù)中心也正朝著大型化、高密度、綠色環(huán)保、模塊化方向發(fā)展。為適應(yīng)數(shù)據(jù)中心行業(yè)的迅猛發(fā)展，滿(mǎn)足數(shù)據(jù)中心高效運(yùn)營(yíng)的需求，對(duì)數(shù)據(jù)中心末端供配電系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)型、持續(xù)性、靈活性、可靠性上提出了挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)中心末端母線(xiàn)系統(tǒng)逐步演變?yōu)槟┒斯┡潆姷闹髁鳟a(chǎn)品。能夠極大地規(guī)避了強(qiáng)電列頭柜加電纜早期數(shù)據(jù)中心末端供配電形式的不足，實(shí)現(xiàn)了模塊化，硬連接，可重復(fù)利用保護(hù)投資、供配電設(shè)計(jì)分離的新型高安全性末端供配電目的。數(shù)據(jù)中心末端母線(xiàn)系統(tǒng)已經(jīng)成為解決數(shù)據(jù)中心內(nèi)供配電發(fā)展的一種新方式。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；末端母線(xiàn)系統(tǒng)；供配電；穩(wěn)定性

1數(shù)據(jù)中心末端母線(xiàn)介紹

      數(shù)據(jù)中末端母線(xiàn)是指0.69KV，800A以下應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的末端供配電系統(tǒng)，應(yīng)用電纜或密集型母排自上級(jí)配電柜出線(xiàn)測(cè)饋入供電始端單元，通過(guò)母線(xiàn)導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)供電，再由配電單元饋電至機(jī)柜測(cè)用電設(shè)備。

1.1數(shù)據(jù)中心末端配電結(jié)構(gòu)

      傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心根據(jù)負(fù)荷容量選用35KV或10KV作為進(jìn)線(xiàn)，根據(jù)不同等級(jí)配置單路或者雙路變壓器及UPS，為IT設(shè)備供電，而制冷和輔助設(shè)備一般會(huì)有單獨(dú)的配電回路。UPS配電后端的設(shè)備，稱(chēng)之為數(shù)據(jù)中心末端配電。

傳統(tǒng)末端配電設(shè)備包括：列頭柜，精密配電柜，PDU等。隨著數(shù)據(jù)中心進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)大功率，高可靠，模塊化的需求日益加劇，機(jī)房末端母線(xiàn)產(chǎn)品，逐漸成為一種替代列頭柜的優(yōu)勢(shì)方案，為更多客戶(hù)所接受。

      機(jī)房末端母線(xiàn)系統(tǒng)方案很好地解決了傳統(tǒng)列頭柜施工困難、增容困難、壽命短等問(wèn)題，特備是對(duì)于大容量、高壓直流的配電方案和面對(duì)機(jī)柜使用客戶(hù)需要經(jīng)常變化配置的機(jī)房應(yīng)用中具有更大的優(yōu)勢(shì)。

1.2末端母線(xiàn)供電模式

      末端母線(xiàn)配電的工作形式可以分為雙路熱備份和一主一備的冷備份方式，目前采用的主流方案是雙路熱備份的配電方案。

1.2.1雙路熱備份

      采用兩路母線(xiàn)供電，兩路母線(xiàn)分別來(lái)自不同的UPS和變壓器。平時(shí)各占50%負(fù)荷，一旦一路失電需要一路帶100%的負(fù)荷。此種方式可以在發(fā)生斷電故障時(shí)候進(jìn)行快速切換，是目前比較常用的一種母線(xiàn)配電形式。

1.2.2一主一備（冷備份）

      采用兩路母線(xiàn)供電，兩路母線(xiàn)分別來(lái)自不同的UPS和變壓器。分為主備回路，平時(shí)主回路承載100%負(fù)荷容量，備用回路不帶電，主回路失電后，備用回路自動(dòng)切換。此種配電形式比較直觀，一路設(shè)備相對(duì)線(xiàn)路損耗比較少。但是主路負(fù)荷即是全部負(fù)荷，對(duì)設(shè)備要求比較高，對(duì)母線(xiàn)溫升需要進(jìn)行特殊規(guī)范，需要比雙路熱備份要求更低才不會(huì)由于母線(xiàn)溫升導(dǎo)致對(duì)己方環(huán)境產(chǎn)生影響。冷備份的方案適合對(duì)供電可靠性要求比相對(duì)比較低的場(chǎng)景。

1.3母線(xiàn)部署方案

1.3.1吊桿安裝

      母線(xiàn)傳統(tǒng)部署方式，吊桿安裝，母線(xiàn)的安裝路徑需要提前設(shè)計(jì)，以避開(kāi)弱電和其他管道，一般母線(xiàn)的部署需要在弱點(diǎn)和橋架之前。另外，對(duì)于層高受限，天花板不具備吊裝環(huán)境的情況，則需要考慮其他方式。

1.3.2解耦合安裝

      微模塊安裝的母線(xiàn)方案，往往需要整體與環(huán)境解耦合，不依賴(lài)于環(huán)境部署，母線(xiàn)直接在機(jī)柜后上部用支架架設(shè)。這種方式可以減少縱向架設(shè)空間。解耦合方案中還有兩種形式，一種是支架吊裝方案，一種是托舉架空方案。

1.3.3分層架設(shè)

      分層架設(shè)，為了對(duì)雙路母線(xiàn)進(jìn)行維護(hù)和操作，母線(xiàn)可進(jìn)行分層架設(shè)設(shè)計(jì)，對(duì)于一些固定安裝的母線(xiàn)方案，由于產(chǎn)品的插接箱在側(cè)面，更多采用雙層架設(shè)的方案，可以減小末端母線(xiàn)安裝的空間需求，也為弱點(diǎn)光纖橋架等留出了更大的部署空間。騰訊T-Block方案采用的就是這種架設(shè)方式。

2機(jī)房母線(xiàn)的組成

2.1始端箱

      作為機(jī)房母線(xiàn)的進(jìn)線(xiàn)端口，和母線(xiàn)智能化插接箱所有信號(hào)的收集端口。始端箱以按照客戶(hù)要求上進(jìn)或者側(cè)進(jìn)，可以根據(jù)客戶(hù)具體需求配置塑殼斷路器和浪涌保護(hù)器。對(duì)于同側(cè)布置的始端箱，需要考慮后期如何方便維護(hù)，可以錯(cuò)開(kāi)或者上下兩層布置，也可以將始端箱柜門(mén)開(kāi)在側(cè)面方便維護(hù)。始端箱進(jìn)線(xiàn)口需用電纜法蘭進(jìn)行絕緣保護(hù)，始端箱內(nèi)銅排布置應(yīng)滿(mǎn)足絕緣和爬電距離要求。上進(jìn)或側(cè)進(jìn)線(xiàn)(左進(jìn)線(xiàn)或右進(jìn)線(xiàn))需要提前考慮，采用不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。始端箱電流一般在160A-630A之間。

2.2插接箱

      滑軌式母線(xiàn)的配電單元多采用插接箱形式，插接箱負(fù)責(zé)機(jī)房母線(xiàn)的出線(xiàn)，目前大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求可以滿(mǎn)足100A出線(xiàn)，實(shí)際使用中32A居多。一般一個(gè)插接箱3路出線(xiàn)，分別分配到3臺(tái)機(jī)柜，每個(gè)回路采用1P斷路器，取自母線(xiàn)上A、B、C三相電源，可以保證三相配電平衡。插接箱分為單相和三相配置，具體配置和客戶(hù)負(fù)載容量相關(guān)。插接箱可以配置智能表計(jì)，采用485接口，串聯(lián)連接，測(cè)量整條母線(xiàn)所有出線(xiàn)的電氣參量。采用集中在始端箱或者一塊HMI屏幕上顯示，方便后期的集中管理和操作。

2.3直線(xiàn)段

      作為機(jī)房母線(xiàn)，直線(xiàn)段承擔(dān)了輸送電流的主要任務(wù)，其母排應(yīng)充分考慮到母線(xiàn)運(yùn)行溫升。目前，機(jī)房母線(xiàn)直線(xiàn)段結(jié)構(gòu)大多采用空氣絕緣，部分采用密集型母線(xiàn)，少數(shù)廠(chǎng)家采用固體絕緣。空氣絕緣母線(xiàn)產(chǎn)品支持滑軌式結(jié)構(gòu)，多點(diǎn)位插接，更適用于機(jī)房的情況。密集型母線(xiàn)接近傳統(tǒng)動(dòng)力母線(xiàn)結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，但是溫升較高。固體絕緣母線(xiàn)可以做的更加小巧，但是整體成本較高。母線(xiàn)的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)目前市面上以U型和一字型排較多。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，滑軌式母線(xiàn)槽還需注意在插接箱布置時(shí)有更大的接觸面積，以便控制溫升。

3安科瑞智能小母線(xiàn)解決方案

圖1、母線(xiàn)監(jiān)控裝置技術(shù)參數(shù)

圖2、母線(xiàn)監(jiān)控裝置實(shí)物圖片

圖3、母線(xiàn)監(jiān)控裝置通訊組網(wǎng)示意圖

圖4、母線(xiàn)監(jiān)控裝置系統(tǒng)架構(gòu)圖

4結(jié)語(yǔ)

      使用末端母線(xiàn)系統(tǒng)，極大的提高資金的回報(bào)率，分期投資，避免浪費(fèi)，增加了機(jī)房的有效出租面積，快速交付，增加租金收益;減少發(fā)熱，降低機(jī)房制冷量，節(jié)能。符合國(guó)際T-3，T-4機(jī)房的建設(shè)規(guī)范。但是目前機(jī)房末端母線(xiàn)還處于發(fā)展初期，設(shè)備廠(chǎng)商大多剛剛進(jìn)入市場(chǎng)，價(jià)格還高于列頭方案30%左右，所以直觀上客戶(hù)還是感覺(jué)投資過(guò)高。但是隨著新型末端母線(xiàn)的出現(xiàn)，技術(shù)的進(jìn)步，市場(chǎng)的不斷成熟，末端母線(xiàn)將會(huì)逐漸成為機(jī)房末端配電的主流方案。

【參考文獻(xiàn)】

[1]數(shù)據(jù)中心新型末端母線(xiàn).開(kāi)放數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)委員會(huì).ODCC-2019-02001

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.5版.

作者簡(jiǎn)介：簡(jiǎn)婷，現(xiàn)任職于安科瑞微電網(wǎng)研究院，主要從事數(shù)據(jù)中心相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及應(yīng)用。