淺析某數(shù)據(jù)中心小母線配電系統(tǒng)應(yīng)用及產(chǎn)品監(jiān)控選型

任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【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(diǎn)和優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行比對(duì)，從系統(tǒng)組成以及擴(kuò)展性、節(jié)能性等各方面分析，并結(jié)合實(shí)際案例，論證了小母線系統(tǒng)技術(shù)的可行性和經(jīng)濟(jì)實(shí)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(dāng)前云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能領(lǐng)域技術(shù)快速發(fā)展，我國(guó)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(jī)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(guò)變壓器、低壓配電柜后輸入2路雙回路市電進(jìn)入機(jī)房雙電源切換箱，雙電源切換箱再引出電纜至UPS電源設(shè)備，再經(jīng)過(guò)UPS輸出柜連接至各列機(jī)柜配電列頭柜，列頭柜再敷設(shè)電纜至機(jī)柜內(nèi)PDU。傳統(tǒng)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(jī)柜空間、電纜傳輸損耗 大、施工復(fù)雜、可擴(kuò)展性和靈活性不大。

圖1傳統(tǒng)機(jī)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(hù)模塊、干線端封等組成，它具備模塊外側(cè)接線、線路保護(hù)或控制通斷，浪涌保護(hù)、干線電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)和保護(hù)控制模塊的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，承載電能的主體，實(shí)現(xiàn)電能傳輸?shù)裙δ?。如圖2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(fù)責(zé)UPS配電柜與小母線的連接，包含電纜進(jìn)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(guò)塑殼斷路器后接入對(duì)應(yīng)的母線端子排上。通過(guò)實(shí)現(xiàn)模塊外側(cè)接線、線路保護(hù)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(hù)、干線電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)和保護(hù)控制模塊的狀態(tài)監(jiān)測(cè)等功能。

（3）末端母線干線：承載電能的主體，實(shí)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(shí)現(xiàn)干線擴(kuò)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(diǎn)取電，采用微型斷路器作為保護(hù)元件，是插于母線槽主體上的小型配電模塊，用于為每一個(gè)用電設(shè)備提供電力，電流為6~100A。

（6）干線保護(hù)模塊：防護(hù)蓋板可以提高干線的防護(hù)等級(jí)并有效地防止人員接觸帶電導(dǎo)體。

（7）干線端封：保護(hù)干線末端的封蓋，提高防護(hù)等級(jí)。

（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(guò)母線槽進(jìn)行電力傳輸，再根據(jù)每個(gè)機(jī)柜的功率密度選擇相應(yīng)規(guī)格的分接配電模塊，與機(jī)柜內(nèi)PDU連接后即完成對(duì)一個(gè)機(jī)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(duì)比如表1所示。

表1傳統(tǒng)列頭柜與智能小母線性對(duì)比表

4某數(shù)據(jù)中心配電方案介紹

本項(xiàng)目為某數(shù)據(jù)第4.3.8條相關(guān)要求。

機(jī)房共規(guī)劃8列設(shè)備，組成4個(gè)封閉冷通道，不設(shè)置配電列頭柜，在每列機(jī)柜后門(mén)上方水平布置雙列母線，每條小母線分別來(lái)自不同UPS輸出回路，用于該列機(jī)柜AB路供電，本次設(shè)計(jì)采用單列母線長(zhǎng)度為2.4m、1.8m、1.2m三種規(guī)格的單條母線槽和長(zhǎng)度為815mm的始端模塊（進(jìn)線箱215mm+母線槽600mm）拼接而成，設(shè)計(jì)母線長(zhǎng)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(zhǎng)度不超過(guò)該列機(jī)柜總長(zhǎng)度的長(zhǎng)度，本機(jī)房每列機(jī)柜為12m，母線槽的長(zhǎng)度=0.815+2.4×4+1.2=11.615m。每列機(jī)柜16臺(tái)，按每臺(tái)功率4kW計(jì)算，單列機(jī)柜總功率為64kW，選擇160A母線槽與160A始端模塊。本次機(jī)柜設(shè)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(tái)機(jī)柜計(jì)算為6個(gè)（每3口配電模塊為1個(gè)）。通過(guò)智能小母線方案配電設(shè)計(jì)，每列省去1個(gè)配電列頭柜空間，更多地為IT設(shè)備的擴(kuò)展預(yù)留條件。

配電通過(guò)插接箱實(shí)現(xiàn)，支持在線熱插拔，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(yùn)行的機(jī)柜設(shè)備的前提下，可在同一條母線槽上實(shí)現(xiàn)單相、三相轉(zhuǎn)換。正因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，隨著大規(guī)模數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)。

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(yīng)用場(chǎng)所

適用于運(yùn)營(yíng)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(yè)

開(kāi)機(jī)進(jìn)入主頁(yè)，包含進(jìn)線參數(shù)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、出線參數(shù)、報(bào)警查詢等功能，按按鈕可進(jìn)入各功能界面查看。

2）進(jìn)線參數(shù)監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)主路的三相電壓、電流、系統(tǒng)頻率；各項(xiàng)及總的有功功率，無(wú)功功率，視在功率，功率因數(shù)，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）出線參數(shù)監(jiān)測(cè)

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(shè)置、各相電流值；

負(fù)載百分比；*大需量。

4）開(kāi)關(guān)狀態(tài)

左側(cè)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(rèn)為無(wú)源檢測(cè)點(diǎn)，分閘為綠色，合閘為紅色。主路右側(cè)的皆為支路開(kāi)關(guān)狀態(tài)；默認(rèn)為有源檢測(cè)點(diǎn)，合閘為紅色，分閘為綠色。

5）報(bào)警查詢

當(dāng)前報(bào)警界面可查看實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警；開(kāi)關(guān)量動(dòng)作告警；任意數(shù)據(jù)的定時(shí)存儲(chǔ)；進(jìn)線過(guò)電流2段閥值越限告警，可任意設(shè)定告警值；進(jìn)線過(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(tǒng)硬件配置

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(lái)越多的應(yīng)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(cè)模塊、插接箱監(jiān)測(cè)模塊以及觸摸屏，另外還可以搭配母線槽連接器紅外測(cè)溫模塊用于監(jiān)測(cè)母線槽的運(yùn)行溫度，確保母線槽配電安全。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線手拉手簡(jiǎn)單組網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)任意插接箱檢修或更換時(shí)不影響其他在線運(yùn)行的插接箱的數(shù)據(jù)上傳通訊。

6.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于運(yùn)營(yíng)商、金融、中心

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.4系統(tǒng)功能

1. 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

在主頁(yè)點(diǎn)擊數(shù)據(jù)采集按鈕后，進(jìn)入系統(tǒng)圖界面：此界面顯示了每個(gè)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(shè)備地址旁邊的輸入框輸入本箱子對(duì)應(yīng)的儀表地址，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)箱子中儀表數(shù)據(jù)的采集。

1. 諧波數(shù)據(jù)

通過(guò)點(diǎn)擊“箭頭"來(lái)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(shí)間。

1. 電能查詢

電能情況可以查詢上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(jù)選擇不同時(shí)間查詢電能值。

6.5系統(tǒng)硬件配置

7 結(jié)束語(yǔ)

近些年，智能小母線配電方案還沒(méi)得到大規(guī)模的普及和應(yīng)用，但是隨著目前IDC大型數(shù)據(jù)國(guó)家“十四五"規(guī)劃中碳達(dá)峰、碳中和的戰(zhàn)略定位也是一致的。相信在不久的將來(lái)，智能小母線配電方式會(huì)得到大規(guī)模的應(yīng)用，也會(huì)隨著設(shè)計(jì)的不斷完善成為一種主流。

參考文獻(xiàn)

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

【2】中國(guó)電子工程設(shè)計(jì)院.GB 50174-2017數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京中國(guó)計(jì)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(jiǎn)介

任運(yùn)業(yè)，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。