【摘要】數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)與小母線配電系統(tǒng)的特點和優(yōu)劣勢進行比對，從系統(tǒng)組成以及擴展性、節(jié)能性等各方面分析，并結(jié)合實際案例，論證了小母線系統(tǒng)技術(shù)的可行性和經(jīng)濟實用性

【關(guān)鍵詞】小母線：數(shù)據(jù)中心；供配電；母線槽

0 引言

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

1傳統(tǒng)配電方案

如圖1所示，機房傳統(tǒng)配電方式一般采用兩回路10kV市電接入至大樓配電房，經(jīng)過變壓器、低壓配電柜后輸入2路雙回路市電進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(nèi)PDU。傳統(tǒng)配電方式技術(shù)成熟可靠，單點故障率低。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(tǒng)機柜配電方式

2 智能小母線配電方案

智能小母線配電系統(tǒng)是一種取代傳統(tǒng)電纜的數(shù)據(jù)中心末端配電解決方案，它由始端模塊、功能模塊、末端母線干線、干線連接模塊、分接配電模塊、干線防護模塊、干線端封等組成，它具備模塊外側(cè)接線、線路保護或控制通斷，浪涌保護、干線電氣參數(shù)監(jiān)測和保護控制模塊的狀態(tài)監(jiān)測，承載電能的主體，實現(xiàn)電能傳輸?shù)裙δ堋Ｈ鐖D2和圖3所示。

圖2智能小母線配電方式

圖3智能小母線組成部件

（1）始端模塊：負責UPS配電柜與小母線的連接，包含電纜進線模塊、塑殼斷路器和600mm母線直線段，電纜在始端模塊中通過塑殼斷路器后接入對應的母線端子排上。通過實現(xiàn)模塊外側(cè)接線、線路保護或控制通斷功能，其規(guī)格包括160/250/320/400/500/630/800A等。

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

（3）末端母線干線：承載電能的主體，實現(xiàn)電能傳輸，內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)為4根銅排（L1、L2、L3、N）或5根銅排（L1、L2、L3、N、PE），其規(guī)格包括160/250/320/400/500/630/800A等。

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

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

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

（7）干線端封：保護干線末端的封蓋，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槽前端的始端模塊，通過母線槽進行電力傳輸，再根據(jù)每個機柜的功率密度選擇相應規(guī)格的分接配電模塊，與機柜內(nèi)PDU連接后即完成對一個機柜配電工作。

3 兩種配電方式的比較

列頭柜+電纜與智能小母線配電方式的對比如表1所示。

 

表1傳統(tǒng)列頭柜與智能小母線性對比表

4某數(shù)據(jù)中心配電方案介紹

本項目為某數(shù)據(jù)第4.3.8條相關(guān)要求。

機房共規(guī)劃8列設備，組成4個封閉冷通道，不設置配電列頭柜，在每列機柜后門上方水平布置雙列母線，每條小母線分別來自不同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長度為2.4m、1.8m、1.2m三種規(guī)格的單條母線槽和長度為815mm的始端模塊（進線箱215mm+母線槽600mm）拼接而成，設計母線長度的原則優(yōu)先選擇多條2.4m拼接，余量選用1.8m或1.2m。

單列母線槽的長度不超過該列機柜總長度的長度，本機房每列機柜為12m，母線槽的長度=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(shù)量根據(jù)16臺機柜計算為6個（每3口配電模塊為1個）。通過智能小母線方案配電設計，每列省去1個配電列頭柜空間，更多地為IT設備的擴展預留條件。

配電通過插接箱實現(xiàn)，支持在線熱插拔，用電需求可以隨時隨需增減，而不涉及大的工程改動，在不影響其他正在運行的機柜設備的前提下，可在同一條母線槽上實現(xiàn)單相、三相轉(zhuǎn)換。正因為這些優(yōu)點，隨著大規(guī)模數(shù)據(jù)中心機房建設。

5安科瑞精密配電及監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

5.1概述

隨著數(shù)據(jù)中心集中監(jiān)控要求的多回路監(jiān)控裝置。

5.2應用場所

適用于運營商、金融、中心

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1）交流

5.4系統(tǒng)功能

1）主頁

開機進入主頁，包含進線參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)、出線參數(shù)、報警查詢等功能，按按鈕可進入各功能界面查看。

2）進線參數(shù)監(jiān)測

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

3）出線參數(shù)監(jiān)測

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

負載百分比；*大需量。

4）開關(guān)狀態(tài)

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

5）報警查詢

當前報警界面可查看實時報警和歷史報警；開關(guān)量動作告警；任意數(shù)據(jù)的定時存儲；進線過電流2段閥值越限告警，可任意設定告警值；進線過壓、欠壓、缺相、過頻率、低頻率越限告警;聲光告警功能。

5.5系統(tǒng)硬件配置

名稱	圖片	型號	功能
精密電源管理系統(tǒng)軟件		ACREL-AMC1000	一次圖顯示、進線、出線回路所有電參量監(jiān)測；回路開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測及報警；負載百分比顯示；不平衡度檢測；電流兩段式報警；事件記錄；數(shù)據(jù)定時存儲轉(zhuǎn)發(fā)。
精密配電柜		ANDPF	電源分配列柜。為IT機柜提供網(wǎng)絡布線傳輸服務和配電管理。 分為交流和直流列頭柜兩類。
雙路交流進線監(jiān)測模塊		AMC100-ZA	監(jiān)測A+B雙路三相交流進線回路的全電量參數(shù)、8路開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測、2路報警輸出、2路漏電監(jiān)測、1路溫濕度檢測、3路RS485通訊、2-63次諧波
雙路交流出線監(jiān)測模塊		AMC100-FAK30	監(jiān)測A+B雙路交流出線共30分路的全電參量參數(shù)和開關(guān)狀態(tài)（有源），1路485通訊
雙路交流出線監(jiān)測模塊		AMC100-FAK48	監(jiān)測A+B雙路交流出線共30分路的全電參量參數(shù)和開關(guān)狀態(tài)（有源），1路485通訊
雙路直流進線監(jiān)測模塊		AMC100-ZD	監(jiān)測A+B雙路三相直流進線回路的全電量參數(shù)、8路開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測、4路報警輸出、1路溫濕度檢測、3路RS485通訊
雙路直流出線監(jiān)測模塊		AMC100-FDK30	監(jiān)測A+B雙路交流出線共30分路的全電量參數(shù)和開關(guān)量狀態(tài)(有源）、1路RS485通訊
雙路直流出線監(jiān)測模塊		AMC100-FDK48	監(jiān)測A+B雙路交流出線共48分路的全電量參數(shù)和開關(guān)量狀態(tài)（有源）、1路RS485通訊
觸摸顯示屏		ATP007kt	實時顯示精密配電柜進出線的電壓、電流、功率、電能、電能質(zhì)量、開關(guān)狀態(tài)等。
雙路交流進線監(jiān)測模塊		AMC16Z-ZA	監(jiān)測A+B雙路三相交流進線回路的全電量參數(shù)、6路開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測、2路報警輸出、2路漏電監(jiān)測、1路溫濕度檢測、1路RS485通訊、相序檢測
雙路直流出線監(jiān)測模塊		AMC16Z-FAK24	監(jiān)測A+B雙路交流出線共24分路的全電量參數(shù)和開關(guān)量狀態(tài)、1路RS485通訊、相位調(diào)整
雙路直流出線監(jiān)測模塊		AMC16Z-FAK48	監(jiān)測A+B雙路交流出線共48分路的全電量參數(shù)和開關(guān)量狀態(tài)、1路RS485通訊、相位調(diào)整
雙路直流進線監(jiān)測模塊		AMC16Z-ZD	監(jiān)測A+B雙路三相直流進線回路的全電量參數(shù)、6路開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測、2路報警輸出、2路漏電監(jiān)測、1路溫濕度檢測、1路RS485通訊、相序檢測
雙路直流出線監(jiān)測模塊		AMC16Z-FDK24	監(jiān)測A+B雙路交流出線共48分路的全電量參數(shù)和開關(guān)量狀態(tài)、1路RS485通訊、相位調(diào)整
電流互感器		AKH-0.66-W	用于列頭柜進出線回路電流采集。
霍爾傳感器		AHKC-F-XXXA/5V	監(jiān)測主路電流，孔徑43*13

6安科瑞智能母線監(jiān)控解決方案

6.1概述

數(shù)據(jù)中心的青睞，被越來越多的應用。

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

6.2應用場所

適用于運營商、金融、中心

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.4系統(tǒng)功能

1. 實時監(jiān)測

在主頁點擊數(shù)據(jù)采集按鈕后，進入系統(tǒng)圖界面：此界面顯示了每個箱子的電壓。

1. 基本參數(shù)界面

顯示電壓、電流、功率、電能等電參數(shù)數(shù)據(jù)，在設備地址旁邊的輸入框輸入本箱子對應的儀表地址，即可實現(xiàn)對箱子中儀表數(shù)據(jù)的采集。

1. 諧波數(shù)據(jù)

通過點擊“箭頭”來左右切換2-63次諧波數(shù)據(jù)。

1. *大需量

顯示電壓、電流、功率的*大需量的數(shù)值及發(fā)生時間。

1. 電能查詢

電能情況可以查詢上12月份的每個月用電量、上一年總用電量、本年已用電量、根據(jù)選擇不同時間查詢電能值。

6.5系統(tǒng)硬件配置

名稱	圖片	型號	功能
智能母線管理系統(tǒng)		Acrel-AMB1000	實現(xiàn)對母線系統(tǒng)的智能化管理，包括電參量顯示，報警功能的實現(xiàn)，事件記錄，數(shù)據(jù)采集處理和轉(zhuǎn)發(fā)等。
插接箱監(jiān)控模塊		AMB110-A（D）-P1	實時監(jiān)測插接箱電壓電流用電量等電參量以及插腳處溫度、箱內(nèi)環(huán)境濕度等。
插接箱監(jiān)控模塊		AMB110-A（D）/W-P1	實時監(jiān)測插接箱電壓電流用電量等電參量以及插腳處溫度、箱內(nèi)環(huán)境濕度等。
顯示單元		AMB10L-72	用于擴展液晶顯示插接箱和始端箱的監(jiān)測數(shù)據(jù)。
電流互感器		AKH-0.66-W	用于采集負載電流，三合一互感器，水晶頭接口，免工具安裝。
連接器 紅外測溫采集器		AMB310	采集匯總各紅外測溫模塊的溫度數(shù)據(jù)并上傳至觸摸屏及后臺系統(tǒng)。
連接器 紅外測溫模塊		AMB300	紅外非接觸測溫，實時監(jiān)測母線槽接頭溫度和濕度。
觸摸顯示屏		ATP010kt	實時采集并顯示母線槽電參量、開關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)并上傳后臺。可設置報警的閾值以及記錄報警事件。

7 結(jié)束語

近些年，智能小母線配電方案還沒得到大規(guī)模的普及和應用，但是隨著目前IDC大型數(shù)據(jù)國家“十四五”規(guī)劃中碳達峰、碳中和的戰(zhàn)略定位也是一致的。相信在不久的將來，智能小母線配電方式會得到大規(guī)模的應用，也會隨著設計的不斷完善成為一種主流。

參考文獻

【1】何鑫.《某數(shù)據(jù)中心小母線配電系統(tǒng)的應用》

【2】中國電子工程設計院.GB 50174-2017數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范[S].北京中國計劃出版社2017.

【3】AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理解決方案-樣本

【4】數(shù)據(jù)中心解決方案樣本2022.04版

作者簡介

陳芳芳，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事數(shù)據(jù)中心相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及應用。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的浅析数据中心小母线配电系统的应用的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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