機(jī)架配電母線在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

趙森

摘要：機(jī)架配電母線—正在數(shù)據(jù)中心主機(jī)房內(nèi)逐步推廣。本文先分析配電母線槽創(chuàng)新點(diǎn)和優(yōu)勢，然后結(jié)合湛江數(shù)據(jù)中心302機(jī)房母線槽建設(shè)對(duì)配電母線槽和列頭柜兩種供電方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比，最后總結(jié)推廣應(yīng)用建議，以期為相關(guān)工程技術(shù)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)架配電母線；列頭柜；數(shù)據(jù)中心

1引言

隨著通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，各地?cái)?shù)據(jù)中心的建設(shè)變得越來越重要，供電優(yōu)先與客戶需求滯后的矛盾越來越突出。在數(shù)據(jù)中心建設(shè)之初，無法預(yù)測后期客戶的確切電源要求和安裝要求。數(shù)據(jù)中心完成后，頻繁的客戶更改也將改變電源要求和安裝要求。列頭柜供電方式已經(jīng)無法適應(yīng)數(shù)據(jù)中心的近遠(yuǎn)期建設(shè)需求，而機(jī)架配電母線的供電方式在解決客戶需求變化的問題上具有很高的靈活性。

2機(jī)架配電母線技術(shù)原理及優(yōu)勢

2.1技術(shù)原理

雖然機(jī)架配電母線對(duì)于數(shù)據(jù)中心來說還是一個(gè)較新的概念，但是機(jī)架母線供電的概念已經(jīng)在傳統(tǒng)的電力行業(yè)中使用數(shù)十年了。它提供了一種為新機(jī)器增加動(dòng)力的簡便方法，母線配電的方式最近才開始在數(shù)據(jù)中心中流行起來。這個(gè)想法最初是由通用電氣公司在20世紀(jì)90年代后期引入數(shù)據(jù)中心市場的。當(dāng)時(shí)，通用汽車推出了一種名為Starline的鐵路式母線槽系統(tǒng)。在過去十年中，這些產(chǎn)品一直在市場上脫穎而出，但市場開始慢慢接受這種數(shù)據(jù)中心的機(jī)架配電母線系統(tǒng)。

由于其優(yōu)越的性能，母線電源系統(tǒng)在各種電源系統(tǒng)中的使用越來越廣泛。相對(duì)于電纜供電而言，機(jī)架配電母線系統(tǒng)供電具有集膚效應(yīng)小、載流量大、安裝快捷簡單，而且母線槽散熱性能比電纜更為優(yōu)良，其安全性，線路可擴(kuò)展性和線路可維護(hù)性是電纜無法比擬的。同時(shí)，采用母線槽系統(tǒng)供電還能合并分支回路，優(yōu)化電氣系統(tǒng)，從而節(jié)約了工程造價(jià)。軌道型母線槽系統(tǒng)以其簡練的電氣布局，即插即用的供電方式將母線槽供電系統(tǒng)的優(yōu)勢發(fā)揮得淋漓盡致。

數(shù)據(jù)中心的機(jī)房中，交流UPS供電系統(tǒng)供電場景時(shí)，通常在電力機(jī)房內(nèi)設(shè)置UPS 雙總線供電系統(tǒng)（2N 或3N 方式），在主機(jī)房內(nèi)為每列機(jī)架配置2 個(gè)列頭柜，為該列每個(gè)機(jī)架內(nèi)的2 個(gè)PDU設(shè)備配電。機(jī)架配電母線的供電方案是：利用“始端箱+母線槽+插接箱”，代替“列頭柜+電纜”，為設(shè)備機(jī)柜供電，機(jī)架配電母線系統(tǒng)（含2 個(gè)始端箱、2 根母線槽及相應(yīng)數(shù)量的插接箱），分別對(duì)該列通信機(jī)架內(nèi)的2 個(gè)PDU 設(shè)備配電。

在數(shù)據(jù)中心的機(jī)房中，使用UPS供電場景時(shí)，通常在主機(jī)房內(nèi)設(shè)置UPS 雙總線，并在主機(jī)房中的每列機(jī)架配置兩個(gè)列頭柜，以將電源分配給列中每個(gè)機(jī)架中的兩個(gè)PDU設(shè)備。而機(jī)架配電母線的供電場景時(shí)，則使用“始端箱+母線槽+插接箱”代替“列頭柜+電纜”，為設(shè)備機(jī)柜供電，機(jī)架配電母線系統(tǒng)（包含2根母線槽、2個(gè)始端箱及相應(yīng)數(shù)量的插接箱），分別對(duì)該列通信機(jī)架內(nèi)的2個(gè) PDU設(shè)備配電。

列頭柜配電模式時(shí)，交流UPS 輸出配電屏至列頭柜、列頭柜至機(jī)架均使用電纜沿電力走線架進(jìn)行連接；而機(jī)架配電母線模式時(shí)，UPS 輸出配電屏到始端箱使用電纜連接，沿?cái)?shù)據(jù)機(jī)房電力走線架敷設(shè)，插接箱到通信設(shè)備PDU和始端箱到插接箱使用母線槽供電使用電纜連接。

備注：機(jī)架配電母線重要單元

（1）母線干線單元

母線干線系統(tǒng)的一個(gè)單元，它由母線、母線支撐件和絕緣件、外殼、某些固定件及與其他單元連接的連接件組成。

（2）始端箱

母線干線單元的進(jìn)線裝置，內(nèi)有斷路器。該裝置進(jìn)線端采用電力電纜與上級(jí)低壓配電設(shè)備連接，出線端與母線干線單元固定連接。

（3）端接箱（分接單元）

母線干線單元的饋出裝置，內(nèi)有斷路器。該裝置進(jìn)線端與母線干線單元采用插接方式連接，出線端采用航空插頭及電纜與機(jī)柜內(nèi)PDU連接。

（4）母線干線彎頭單元

導(dǎo)體和外殼設(shè)計(jì)成安裝時(shí)可以轉(zhuǎn)換方向的一種母線干線單元。彎頭包括L形彎頭、T形彎頭、Z形彎頭和十字形彎頭。

2.2技術(shù)優(yōu)勢

機(jī)架配電母線機(jī)架配電母線具備以下技術(shù)特征：節(jié)省列頭柜占地，提高裝機(jī)率；便于調(diào)整分路及容量，柔性配電，避免容量浪費(fèi)；安裝便捷，母線槽整體吊掛，較敷設(shè)電纜顯著節(jié)省人工；即插即用插接箱，靈活滿足用戶需求變化。

3機(jī)架配電母線建設(shè)方案

本次數(shù)據(jù)中心機(jī)架母線在廣東移動(dòng)湛江數(shù)據(jù)中心進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用，試點(diǎn)應(yīng)用機(jī)房位于3樓302機(jī)房，機(jī)房5列設(shè)備共60架4.4kW數(shù)據(jù)中心機(jī)柜。

機(jī)房內(nèi)每列機(jī)柜上方設(shè)立兩條機(jī)架配電母線，每臺(tái)機(jī)柜分別從對(duì)應(yīng)的兩條母線取電實(shí)現(xiàn)雙路供電。

機(jī)房內(nèi)每列機(jī)柜上方設(shè)立兩條機(jī)架配電母線，每臺(tái)機(jī)柜分別從對(duì)應(yīng)的兩條母線取電實(shí)現(xiàn)雙路供電。5列機(jī)柜配置10根250A母線槽，即每列機(jī)柜配置2根母線槽（1主1備）。

母線槽始端箱容量380V/250A，母線槽插接箱容量為63A*3路，每個(gè)插接箱對(duì)應(yīng)三個(gè)機(jī)柜，并配置3個(gè)工業(yè)連接器。

母線槽靠近機(jī)柜后門處安裝，母線槽底部距離機(jī)柜頂部約80CM，背靠背安裝，接插箱采用滑軌式安裝，即插即用，便于維護(hù)。

各始端箱和各接插箱上配置電量采集裝置，可監(jiān)控電量、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、三相電壓、三相電流、頻率，電壓電流諧波百分比、負(fù)載百分比等電量參數(shù)。始端箱和接插箱監(jiān)控單元帶LCD顯示屏可直接顯示回路基本參數(shù)。

主控箱和各始端箱、接插箱采用Modbus通訊連接，可對(duì)始端箱和接插箱所采集的電參數(shù)信息進(jìn)行集中顯示和處理，并將所有監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳至動(dòng)環(huán)平臺(tái)。

4經(jīng)濟(jì)效益分析

主要從建設(shè)成本上對(duì)“始端箱+母線槽+終端箱”和“列頭柜+電纜”兩種供電方式做出經(jīng)濟(jì)評(píng)估對(duì)比分析。

1、列頭柜+電纜，建設(shè)成本為15.4萬元（其中列頭柜5臺(tái)13.1萬，電力電纜132米1.5萬，走線架及安裝費(fèi)0.8萬元）。

2、始端箱+母線槽+終端箱，建設(shè)成本為31.7萬元（其中端接箱60臺(tái)16.1萬，母線槽73米共5.6萬，主控箱5臺(tái)4.1萬，始端箱10臺(tái)5.9萬）。

3、以湛江數(shù)據(jù)中心302機(jī)房建設(shè)成本來對(duì)比：以302機(jī)房5列設(shè)備共60個(gè)機(jī)架為例，列頭柜的建設(shè)方式由于有占地面積，需計(jì)算基建建設(shè)成本16.5萬，列頭柜配套投資為31.9萬，而機(jī)架配電母線的投資為31.7萬。

我們可以從建設(shè)成本對(duì)比看出兩者相差不大，機(jī)架配電母線并不增加建設(shè)成本，但是數(shù)據(jù)中心302機(jī)房能騰出五個(gè)位置新建機(jī)柜，按照一個(gè)機(jī)柜租金為5000元/月，數(shù)據(jù)中心302機(jī)房一年可增加30萬的租金收入。如果湛江數(shù)據(jù)中心一期全部機(jī)房都以機(jī)架配電母線代替列頭柜的方式，預(yù)計(jì)可多建100個(gè)機(jī)柜，每年可增加超過600萬的收入，經(jīng)濟(jì)效益是非?？捎^的。

5結(jié)束語

本文機(jī)架配電母線在湛江數(shù)據(jù)中心302機(jī)房的建設(shè)試用，可使我們對(duì)其產(chǎn)品性能和使用特點(diǎn)有更深入的了解，通過對(duì)工程實(shí)際使用性能和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)分析，驗(yàn)證機(jī)架配電母線供電方式在數(shù)據(jù)中心使用的可行性和必要性。相信隨著機(jī)架配電母線大面積推廣，數(shù)據(jù)中心能節(jié)省更多機(jī)房空間來增加裝機(jī)量，增加公司的市場運(yùn)營收入。

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（作者單位：中國移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司湛江分公司）