淺談數據中心新型末端母線(xiàn)配電系統

0引言

       隨著(zhù)云計算、大數據、人工智能領(lǐng)域的快速發(fā)展，我國數據中心行業(yè)也進(jìn)入了快速發(fā)展階段，而數據中心也正朝著(zhù)大型化、高密度、綠色環(huán)保、模塊化方向發(fā)展。為適應數據中心行業(yè)的迅猛發(fā)展，滿(mǎn)足數據中心高效運營(yíng)的需求，對數據中心末端供配電系統在經(jīng)濟型、持續性、靈活性、可靠性上提出了挑戰。數據中心末端母線(xiàn)系統逐步演變?yōu)槟┒斯┡潆姷闹髁鳟a(chǎn)品。能夠極大地規避了強電列頭柜加電纜早期數據中心末端供配電形式的不足，實(shí)現了模塊化，硬連接，可重復利用保護投資、供配電設計分離的新型高安全性末端供配電目的。數據中心末端母線(xiàn)系統已經(jīng)成為解決數據中心內供配電發(fā)展的一種新方式。

        關(guān)鍵詞：數據中心；末端母線(xiàn)系統；供配電；穩定性

1數據中心末端母線(xiàn)介紹

     數據中末端母線(xiàn)是指0.69KV，800A以下應用于數據中心內部的末端供配電系統，應用電纜或密集型母排自上級配電柜出線(xiàn)測饋入供電始端單元，通過(guò)母線(xiàn)導體實(shí)現供電，再由配電單元饋電至機柜測用電設備。

     1.1數據中心末端配電結構

      傳統數據中心根據負荷容量選用35KV或10KV作為進(jìn)線(xiàn)，根據不同等級配置單路或者雙路變壓器及UPS，為IT設備供電，而制冷和輔助設備一般會(huì )有單獨的配電回路。UPS配電后端的設備，稱(chēng)之為數據中心末端配電。

       傳統末端配電設備包括：列頭柜，精密配電柜，PDU等。隨著(zhù)數據中心進(jìn)一步發(fā)展，對大功率，高可靠，模塊化的需求日益加劇，機房末端母線(xiàn)產(chǎn)品，逐漸成為一種替代列頭柜的優(yōu)勢方案，為更多客戶(hù)所接受。

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

       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%負荷，一旦一路失電需要一路帶*的負荷。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*負荷容量，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(guān)，一路設備相對線(xiàn)路損耗比較少。但是主路負荷即是全部負荷，對設備要求比較高，對母線(xiàn)溫升需要進(jìn)行特殊規范，需要比雙路熱備份要求更低才不會(huì )由于母線(xiàn)溫升導致對己方環(huán)境產(chǎn)生影響。冷備份的方案適合對供電可靠性要求比相對比較低的場(chǎng)景。

     1.3母線(xiàn)部署方案

1.3.1吊桿安裝

       母線(xiàn)傳統部署方式，吊桿安裝，母線(xiàn)的安裝路徑需要提前設計，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)直接在機柜后上部用支架架設。這種方式可以減少縱向架設空間。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

       分層架設，為了對雙路母線(xiàn)進(jìn)行維護和操作，母線(xiàn)可進(jìn)行分層架設設計，對于一些固定安裝的母線(xiàn)方案，由于產(chǎn)品的插接箱在側面，更多采用雙層架設的方案，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方式。

2機房母線(xiàn)的組成

       2.1始端箱

       作為機房母線(xiàn)的進(jìn)線(xiàn)端口，和母線(xiàn)智能化插接箱所有信號的收集端口。始端箱以按照客戶(hù)要求上進(jìn)或者側進(jìn)，可以根據客戶(hù)具體需求配置塑殼斷路器和浪涌保護器。對于同側布置的始端箱，需要考慮后期如何方便維護，可以錯開(kāi)或者上下兩層布置，也可以將始端箱柜門(mén)開(kāi)在側面方便維護。始端箱進(jìn)線(xiàn)口需用電纜法蘭進(jìn)行絕緣保護，始端箱內銅排布置應滿(mǎn)足絕緣和爬電距離要求。上進(jìn)或側進(jìn)線(xiàn)(左進(jìn)線(xiàn)或右進(jìn)線(xiàn))需要提前考慮，采用不同結構的產(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，插接箱負責機房母線(xiàn)的出線(xiàn)，目前大多數標準要求可以滿(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臺機柜，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)負載容量相關(guān)。插接箱可以配置智能表計，采用485接口，串聯(lián)連接，測量整條母線(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

       作為機房母線(xiàn)，直線(xiàn)段承擔了輸送電流的主要任務(wù)，其母排應充分考慮到母線(xiàn)運行溫升。目前，機房母線(xiàn)直線(xiàn)段結構大多采用空氣絕緣，部分采用密集型母線(xiàn)，少數廠(chǎng)家采用固體絕緣?？諝饨^緣母線(xiàn)產(chǎn)品支持滑軌式結構，多點(diǎn)位插接，更適用于機房的情況。密集型母線(xiàn)接近傳統動(dòng)力母線(xiàn)結構，經(jīng)濟實(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)的導體結構目前市面上以U型和一字型排較多。在結構設計時(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)監控裝置技術(shù)參數

圖2、母線(xiàn)監控裝置實(shí)物圖片

圖3、母線(xiàn)監控裝置通訊組網(wǎng)示意圖

圖4、母線(xiàn)監控裝置系統架構圖

4結語(yǔ)

       使用末端母線(xiàn)系統，很大的提高資金的回報率，分期投資，避免浪費，增加了機房的有效出租面積，快速交付，增加租金收益;減少發(fā)熱，降低機房制冷量。符合國際T-3，T-4機房的建設規范。但是目前機房末端母線(xiàn)還處于發(fā)展初期，設備廠(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(guān)上客戶(hù)還是感覺(jué)投資過(guò)高。但是隨著(zhù)新型末端母線(xiàn)的出現，技術(shù)的進(jìn)步，市場(chǎng)的不斷成熟，末端母線(xiàn)將會(huì )逐漸成為機房末端配電的主流方案。

【參考文獻】

[1]數據中心新型末端母線(xiàn).開(kāi)放數據中心標準推進(jìn)委員會(huì ).ODCC-2019-02001

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.5版.