淺析某數據中心小母線(xiàn)配電系統應用及產(chǎn)品監控選型

【摘要】數據中心供配電系統與小母線(xiàn)配電系統的特點(diǎn)和優(yōu)劣勢進(jìn)行比對，從系統組成以及擴展性、節能性等各方面分析，并結合實(shí)際案例，論證了小母線(xiàn)系統技術(shù)的可行性和經(jīng)濟實(shí)用性

【關(guān)鍵詞】小母線(xiàn)：數據中心；供配電；母線(xiàn)槽

0 引言

當前云計算、大數據、人工智能領(lǐng)域技術(shù)快速發(fā)展，我國數據中心內供配電發(fā)展的一種新方式。

1傳統配電方案

如圖1所示，機房傳統配電方式一般采用兩回路10kV市電接入至大樓配電房，經(jīng)過(guò)變壓器、低壓配電柜后輸入2路雙回路市電進(jìn)入機房雙電源切換箱，雙電源切換箱再引出電纜至UPS電源設備，再經(jīng)過(guò)UPS輸出柜連接至各列機柜配電列頭柜，列頭柜再敷設電纜至機柜內PDU。傳統配電方式技術(shù)成熟可靠，單點(diǎn)故障率低。但配電列頭柜占用機柜空間、電纜傳輸損耗 大、施工復雜、可擴展性和靈活性不大。

圖1傳統機柜配電方式

2 智能小母線(xiàn)配電方案

智能小母線(xiàn)配電系統是一種取代傳統電纜的數據中心末端配電解決方案，它由始端模塊、功能模塊、末端母線(xiàn)干線(xiàn)、干線(xiàn)連接模塊、分接配電模塊、干線(xiàn)防護模塊、干線(xiàn)端封等組成，它具備模塊外側接線(xiàn)、線(xiàn)路保護或控制通斷，浪涌保護、干線(xiàn)電氣參數監測和保護控制模塊的狀態(tài)監測，承載電能的主體，實(shí)現電能傳輸等功能。如圖2和圖3所示。

圖2智能小母線(xiàn)配電方式

圖3智能小母線(xiàn)組成部件

（1）始端模塊：負責UPS配電柜與小母線(xiàn)的連接，包含電纜進(jìn)線(xiàn)模塊、塑殼斷路器和600mm母線(xiàn)直線(xiàn)段，電纜在始端模塊中通過(guò)塑殼斷路器后接入對應的母線(xiàn)端子排上。通過(guò)實(shí)現模塊外側接線(xiàn)、線(xiàn)路保護或控制通斷功能，其規格包括160/250/320/400/500/630/800A等。

（2）功能模塊：集成了浪涌保護、干線(xiàn)電氣參數監測和保護控制模塊的狀態(tài)監測等功能。

（3）末端母線(xiàn)干線(xiàn)：承載電能的主體，實(shí)現電能傳輸，內部基本結構為4根銅排（L1、L2、L3、N）或5根銅排（L1、L2、L3、N、PE），其規格包括160/250/320/400/500/630/800A等。

（4）干線(xiàn)連接：包括可實(shí)現干線(xiàn)擴展的連接件和用于改變母線(xiàn)走向的各種彎頭等。

（5）分接配電模塊：雙觸點(diǎn)取電，采用微型斷路器作為保護元件，是插于母線(xiàn)槽主體上的小型配電模塊，用于為每一個(gè)用電設備提供電力，電流為6~100A。

（6）干線(xiàn)保護模塊：防護蓋板可以提高干線(xiàn)的防護等級并有效地防止人員接觸帶電導體。

（7）干線(xiàn)端封：保護干線(xiàn)末端的封蓋，提高防護等級。

（8）配電方式為： 從前端UPS配電柜引出電纜連接至母線(xiàn)槽前端的始端模塊，通過(guò)母線(xiàn)槽進(jìn)行電力傳輸，再根據每個(gè)機柜的功率密度選擇相應規格的分接配電模塊，與機柜內PDU連接后即完成對一個(gè)機柜配電工作。

3 兩種配電方式的比較

列頭柜+電纜與智能小母線(xiàn)配電方式的對比如表1所示。

表1傳統列頭柜與智能小母線(xiàn)性對比表

4某數據中心配電方案介紹

本項目為某數據第4.3.8條相關(guān)要求。

機房共規劃8列設備，組成4個(gè)封閉冷通道，不設置配電列頭柜，在每列機柜后門(mén)上方水平布置雙列母線(xiàn)，每條小母線(xiàn)分別來(lái)自不同UPS輸出回路，用于該列機柜AB路供電，本次設計采用單列母線(xiàn)長(cháng)度為2.4m、1.8m、1.2m三種規格的單條母線(xiàn)槽和長(cháng)度為815mm的始端模塊（進(jìn)線(xiàn)箱215mm+母線(xiàn)槽600mm）拼接而成，設計母線(xiàn)長(cháng)度的原則優(yōu)先選擇多條2.4m拼接，余量選用1.8m或1.2m。

單列母線(xiàn)槽的長(cháng)度不超過(guò)該列機柜總長(cháng)度的長(cháng)度，本機房每列機柜為12m，母線(xiàn)槽的長(cháng)度=0.815+2.4×4+1.2=11.615m。每列機柜16臺，按每臺功率4kW計算，單列機柜總功率為64kW，選擇160A母線(xiàn)槽與160A始端模塊。本次機柜設備考慮單相供電，選用單相插接箱，選擇32A插接箱，插接箱的數量根據16臺機柜計算為6個(gè)（每3口配電模塊為1個(gè)）。通過(guò)智能小母線(xiàn)方案配電設計，每列省去1個(gè)配電列頭柜空間，更多地為IT設備的擴展預留條件。

配電通過(guò)插接箱實(shí)現，支持在線(xiàn)熱插拔，用電需求可以隨時(shí)隨需增減，而不涉及大的工程改動(dòng)，在不影響其他正在運行的機柜設備的前提下，可在同一條母線(xiàn)槽上實(shí)現單相、三相轉換。正因為這些優(yōu)點(diǎn)，隨著(zhù)大規模數據中心機房建設。

5安科瑞精密配電及監控系統解決方案

5.1概述

隨著(zhù)數據中心集中監控要求的多回路監控裝置。

5.2應用場(chǎng)所

適用于運營(yíng)商、金融、中心

5.3系統結構

1）交流

5.4系統功能

1）主頁(yè)

開(kāi)機進(jìn)入主頁(yè)，包含進(jìn)線(xiàn)參數、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、出線(xiàn)參數、報警查詢(xún)等功能，按按鈕可進(jìn)入各功能界面查看。

2）進(jìn)線(xiàn)參數監測

監測主路的三相電壓、電流、系統頻率；各項及總的有功功率，無(wú)功功率，視在功率，功率因數，有功電能、無(wú)功電能；電流、電壓不平衡度；電流、電壓諧波含量；*大需量。

3）出線(xiàn)參數監測

分支回路的電壓、電流、有功功率、有功電能、功率因數額定電流設置、各相電流值；

負載百分比；*大需量。

4）開(kāi)關(guān)狀態(tài)

左側一列為主路開(kāi)關(guān)狀態(tài)，主路跳閘SD狀態(tài)、主路防雷開(kāi)關(guān)狀態(tài)、主路防雷故障點(diǎn)狀態(tài)，默認為無(wú)源檢測點(diǎn)，分閘為綠色，合閘為紅色。主路右側的皆為支路開(kāi)關(guān)狀態(tài)；默認為有源檢測點(diǎn)，合閘為紅色，分閘為綠色。

5）報警查詢(xún)

當前報警界面可查看實(shí)時(shí)報警和歷史報警；開(kāi)關(guān)量動(dòng)作告警；任意數據的定時(shí)存儲；進(jìn)線(xiàn)過(guò)電流2段閥值越限告警，可任意設定告警值；進(jìn)線(xiàn)過(guò)壓、欠壓、缺相、過(guò)頻率、低頻率越限告警;聲光告警功能。

5.5系統硬件配置

6安科瑞智能母線(xiàn)監控解決方案

6.1概述

數據中心的青睞，被越來(lái)越多的應用。

安科瑞智能母線(xiàn)監控產(chǎn)品分為交流和直流母線(xiàn)監控兩類(lèi)，包括始端箱監測模塊、插接箱監測模塊以及觸摸屏，另外還可以搭配母線(xiàn)槽連接器紅外測溫模塊用于監測母線(xiàn)槽的運行溫度，確保母線(xiàn)槽配電安全。通過(guò)標準網(wǎng)線(xiàn)手拉手簡(jiǎn)單組網(wǎng)，可以實(shí)現任意插接箱檢修或更換時(shí)不影響其他在線(xiàn)運行的插接箱的數據上傳通訊。

6.2應用場(chǎng)所

適用于運營(yíng)商、金融、中心

6.3系統結構

6.4系統功能

1. 實(shí)時(shí)監測

在主頁(yè)點(diǎn)擊數據采集按鈕后，進(jìn)入系統圖界面：此界面顯示了每個(gè)箱子的電壓。

1. 基本參數界面

顯示電壓、電流、功率、電能等電參數數據，在設備地址旁邊的輸入框輸入本箱子對應的儀表地址，即可實(shí)現對箱子中儀表數據的采集。

1. 諧波數據

通過(guò)點(diǎn)擊“箭頭"來(lái)左右切換2-63次諧波數據。

1. *大需量

顯示電壓、電流、功率的*大需量的數值及發(fā)生時(shí)間。

1. 電能查詢(xún)

電能情況可以查詢(xún)上12月份的每個(gè)月用電量、上一年總用電量、本年已用電量、根據選擇不同時(shí)間查詢(xún)電能值。

6.5系統硬件配置

7 結束語(yǔ)

近些年，智能小母線(xiàn)配電方案還沒(méi)得到大規模的普及和應用，但是隨著(zhù)目前IDC大型數據國家“十四五"規劃中碳達峰、碳中和的戰略定位也是一致的。相信在不久的將來(lái)，智能小母線(xiàn)配電方式會(huì )得到大規模的應用，也會(huì )隨著(zhù)設計的不斷完善成為一種主流。

參考文獻

【1】何鑫.《某數據中心小母線(xiàn)配電系統的應用》

【2】中國電子工程設計院.GB 50174-2017數據中心設計規范[S].北京中國計劃出版社2017.

【3】AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理解決方案-樣本

【4】數據中心解決方案樣本2022.04版