淺談軌道式母線槽在數據機房系統(tǒng)中的應用

時間：2021-04-16

周曉麗

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要:本文主要從數據機房電氣系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀入手，分析傳統(tǒng)列頭柜加電纜模式的弊端，介紹軌道式母線槽在數據機房電氣系統(tǒng)中的獨特優(yōu)勢，系統(tǒng)闡述軌道式母線槽代替?zhèn)鹘y(tǒng)列頭柜的必然性，為數據機房電氣系統(tǒng)應用方式的決策提供借鑒和參考。

關鍵詞:數據機房；列頭柜；軌道式母線槽

一、數據機房電氣系統(tǒng)現(xiàn)狀及其應用弊端

（一）數據機房電氣系統(tǒng)的現(xiàn)狀

在 20 世紀 80 年代初期，我國開始制定機房建設方面的相關國家標準。1982 年我國頒布的 GB2887 一 1982《計算站場地技術要求》，使機房建設從此有了統(tǒng)一的標準。數據機房是計算機通過代理服務器與互連網連接構成的局部空間。隨著我國網絡建設的發(fā)展，使大量數據的傳輸成為可能。數據機房建設已成為一個由多個組成的系統(tǒng)工程，主要包括:裝飾系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、接地及防雷系統(tǒng)、空調通風系統(tǒng)、火災自動報警及自動滅火系統(tǒng)、PDU 配電系統(tǒng)、屏蔽工程、綜合布線系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、設備及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、大屏幕顯示系統(tǒng)、KVM 系統(tǒng)、多媒體會議系統(tǒng)、總控中心系統(tǒng)（ECC）等，可以說，機房建設涵蓋了智能建筑工程的各個。目前，作為機房建設重要組成部分的電氣系統(tǒng)主要采用列頭柜加電纜模式。

（二）列頭柜加電纜模式的應用弊端

列頭柜是一列機柜設備*的一個機柜，通常在**的叫列頭柜，末端的叫列尾柜，主要功能是對這一列機柜的交流或者直流負載提供電源，起到配電，監(jiān)控，測量、保護、告警等功能。列頭柜作為現(xiàn)代數據中心機房配電系統(tǒng)的特殊產品，根據機房建設要求研制了不同配置要求的多層級產品，它集電源輸入、輸出、電能質量監(jiān)測的一體化配電設計；標準網絡機柜結構，整體外觀一致，配置智能觸摸屏，更直觀的顯示電能質量監(jiān)測數據，同時可通過數字通訊上載至后臺環(huán)境控制系統(tǒng)，以達到對整個配電系統(tǒng)的實時監(jiān)控和運行質量的有效管理。隨著互聯(lián)網技術的廣泛應用，運營商興建數據中心有時受一些因素的制約，因此，數據機房的改造和增容刻不容緩，原有列頭柜加電纜模式供電的弊端也逐漸顯露出來，主要如下：1. 采用列頭柜方案設計時已按負載方式預估完成，初次投入大、未來運維成本高；2.占用服務器機柜位空間，機房內部有效空間使用效率降低；3.需要鋪設大量線纜不利于機房空調制冷通風，相應增加能耗；4.列頭柜柜體內空間有限，未來擴容能力差；5.電纜易老化，且傳導率逐年降低并產生用電安全隱患；6.部署周期長，需要電工資質人員操作；7.使用周期短，不利于保護投資，且所有的配電列頭柜組件不利于二次利用；8.在應用于高密度設備區(qū)時，投資額會成倍增加，成本不可控。

二、軌道式母線槽的由來及其特點

隨著密集型母線槽在輸配電領域的廣泛應用，人們逐漸探索母線槽在數據機房內的應用，我公司是長期致力于生產母線槽、配電盤及郵電產品的公司，結合密集型母線槽和滑觸式母線的特點，將一組 U 型銅排配以絕緣導軌，安置于半開口的鋁合金型材中，就形成了軌道式母線槽。

軌道式母線槽相對于列頭柜加電纜模式具有如下特點：

（一）安全性

對比列頭柜 + 線纜的配電產品，軌道式母線槽將工程化設施提升為模塊化產品，增強了數據中心供配電系統(tǒng) 10米的安全等級，且后期免維護。

（二）靈活性

模塊化結構設計的軌道式母線槽配電系統(tǒng)可滿足客戶對末端供電的需求，解決客戶對在線擴容、重新部署和升級設備的配電需求。對關鍵業(yè)務環(huán)境和數據中心而言，可擺脫傳統(tǒng)末端配電系統(tǒng)造成的末端電力調整不連續(xù)性、工程化及周期長等問題;通過即插即用式的設計，較大地方便了安裝和使用。

（三）持續(xù)性

現(xiàn)代數據中心更加強調綠色、環(huán)保和節(jié)能。軌道式母線槽末端配電系統(tǒng)是面向未來的末端供配電模型和解決方案，有更好的可擴展性。這種系統(tǒng)可改變傳統(tǒng)線纜在部署中空間占用比例大、風險防范等級低的問題，解決線纜占用地板下靜壓箱的空間問題，因此是一種既節(jié)能、又提升安全性的系統(tǒng);

（二）可用性

如何實現(xiàn)不間斷的電力配送是數據中心電力配送的核心和重要議題，軌道式母線槽獨特的、可多次使用的插接單元是實現(xiàn)這種可用性的關鍵，一個安全的、可靠的配電回路通過簡單的插入、旋轉和鎖閉即可獲得。

三、軌道式母線槽在數據機房的應用優(yōu)勢

軌道式母線槽作為專門為數據機房量身定制的配電產品，在數據機房配電系統(tǒng)中有其獨到的應用優(yōu)勢：

（一）更高的安全性

降低故障率，減少故障點，大大減少線路數量，降低人為操作故障。獨特的接插單元是實現(xiàn)可用性的關鍵，過簡單的插入、鎖閉即可獲得一個安全的、可靠的分回路。整體架構既能支持初始電力需求，又可在使用過程中根據需求的變化擴展。從日負荷到全生命周期內的電力供應體系架構?？煽康慕拥叵到y(tǒng)，獨立連續(xù)的地線，與母線槽外殼實現(xiàn)有效的等電位連接。更高的消防安全性。所有母線部件不含鹵化物、有毒物質；符合阻燃要求，火災情況下，母線不會釋放有毒氣體，基本免維護。

（二）更高的靈活性

無論是柜**或高架地板方式，都可通過大容量中性和**接地選項來支持各種單相、多相負載需求。模塊化結構設計地減少安裝時間，同時可解決客戶對在線擴容、重新部署和升級設備的配電要求。可以先預置母線槽，待明確機柜內設備用電需求后，根據實際需求隨時增加、減少或更換插接單元。單相插接箱可以隨時實現(xiàn)三相間的互換，在線調整負荷所在相位，平衡三相負荷。母線槽本體采用軌道式結構，插接單元可以在母線槽本體上任意調整位置（除母線槽連接處）。

（三）更優(yōu)越的節(jié)能性

減少列頭柜增加了服務機柜的布置空間。改變傳統(tǒng)線纜在部署中空間占用比例大、風險防范等級低的問題，有利于散熱。電壓降減少，降低線路損耗，提高供電效率。消除高架地板下混亂的供電現(xiàn)狀，降低能源消費，提高制冷效果，節(jié)約能耗，優(yōu)化 PUE 值。模塊化的母線本體和插入式分接單元可以遷移和反復使用，避免投資浪費。產品免維護，節(jié)約運營成本。

（四）集成化的智能監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)采用人機界面的配電、監(jiān)控解決方案。通過監(jiān)控模塊、通訊模塊等構成電能監(jiān)控系統(tǒng)，支持多種通訊方式，實時采集電能參數及開關狀態(tài)，能準確到每臺機柜的能耗計算，實現(xiàn)遠程電能監(jiān)測、控制。為監(jiān)測插接單元在母線本體插接的可靠性，在插腳處置入溫度傳感器，實時監(jiān)測插腳的接觸狀態(tài)。

隨著云服務、互聯(lián)網、大數據等信息技術的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代數據中心正朝著大型化、高密度、綠色環(huán)保、模塊化方向發(fā)展。隨著 IT 技術的發(fā)展,出租機房等商業(yè)模式的興起，機房建設之初機柜密度不確定性大為增加，對機房內末端供配電系統(tǒng)在經濟性、持續(xù)性、靈活性、可靠性上提出了新的挑戰(zhàn)。列頭柜加電纜的傳統(tǒng)末端配電方式因其局限性而難以適應當今技術的發(fā)展。使用軌道式母線槽來替代列頭柜加電纜的配電方式,成為解決數據機房電氣系統(tǒng)發(fā)展的一種新方式

四、安科瑞母線槽監(jiān)測產品介紹

（一）概述

數據中心小母線系統(tǒng)是數據中心末端母線供配電系統(tǒng)的俗稱。近年來，隨著數據中心建設的發(fā)展和更高需求，智能小母線系統(tǒng)逐漸被應用于機房的末端配電中，具有電流小、插接方便、智能化程度高等特點，即插式插接箱給各個機柜內的PDU分配電。始端箱和插接箱內可設置監(jiān)測模塊，將數據上傳至動環(huán)監(jiān)控中心。

（二）AMB智能小母線管理系統(tǒng)

1）交流系統(tǒng)功能：

遙測：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、有功電能、無功電能、電纜溫度，系統(tǒng)頻率、零序電流、零地電壓、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關狀態(tài)、電壓/電流諧波含量、電流/功率；

遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、過頻率、欠頻率越限、零地電壓、零線電流、溫/濕度告警，開關狀態(tài)、開關跳閘；

2）直流系統(tǒng)功能：

遙測：電壓、電流、功率、電能、電纜溫度、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關狀態(tài)、電流/功率；

遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、溫/濕度告警，開關狀態(tài)、開關跳閘；

（三）產品介紹

說明：■為標配功能。

參考文獻：

【1】黃永生.軌道式母線槽在數據機房電氣系統(tǒng)中的應用。

【2】安科瑞數據中心IDC配電監(jiān)控解決方案.2020.03版

15216751208

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