機架配電母線在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

趙森

摘要：機架配電母線—正在數(shù)據(jù)中心主機房內(nèi)逐步推廣。本文先分析配電母線槽創(chuàng)新點和優(yōu)勢，然后結(jié)合湛江數(shù)據(jù)中心302機房母線槽建設(shè)對配電母線槽和列頭柜兩種供電方式進行經(jīng)濟效益對比，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，各地數(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)中心的近遠期建設(shè)需求，而機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.機架配電母線技術(shù)原理及優(yōu)勢

2.1技術(shù)原理

雖然機架配電母線對于數(shù)據(jù)中心來說還是一個較新的概念，但是機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器增加動力的簡便方法，母線配電的方式最近才開始在數(shù)據(jù)中心中流行起來。這個想法最初是由通用電氣公司在20世紀90年代后期引入數(shù)據(jù)中心市場的。當時，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。相對于電纜供電而言，機架配電母線系統(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，線路可擴展性和線路可維護性是電纜無法比擬的。同時，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。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)中心的機房中，交流UPS供電系統(tǒng)供電場景時，通常在電力機房內(nèi)設(shè)置UPS 雙總線供電系統(tǒng)（2N 或3N 方式），在主機房內(nèi)為每列機架配置2 個列頭柜，為該列每個機架內(nèi)的2 個PDU設(shè)備配電。機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)備機柜供電，機架配電母線系統(tǒng)（含2 個始端箱、2 根母線槽及相應(yīng)數(shù)量的插接箱），分別對該列通信機架內(nèi)的2 個PDU 設(shè)備配電。

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

列頭柜配電模式時，交流UPS 輸出配電屏至列頭柜、列頭柜至機架均使用電纜沿電力走線架進行連接;而機架配電母線模式時，UPS 輸出配電屏到始端箱使用電纜連接，沿數(shù)據(jù)機房電力走線架敷設(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

母線干線單元的進線裝置，內(nèi)有斷路器。該裝置進線端采用電力電纜與上級低壓配電設(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柜內(nèi)PDU連接。

（4）母線干線彎頭單元

導(dǎo)體和外殼設(shè)計成安裝時可以轉(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

機架配電母線機架配電母線具備以下技術(shù)特征：節(jié)省列頭柜占地，提高裝機率;便于調(diào)整分路及容量，柔性配電，避免容量浪費;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.機架配電母線建設(shè)方案

本次數(shù)據(jù)中心機架母線在廣東移動湛江數(shù)據(jù)中心進行試點應(yīng)用，試點應(yīng)用機房位于3樓302機房，機房5列設(shè)備共60架4.4kW數(shù)據(jù)中心機柜。

機房內(nèi)每列機柜上方設(shè)立兩條機架配電母線，每臺機柜分別從對應(yīng)的兩條母線取電實現(xiàn)雙路供電。

機房內(nèi)每列機柜上方設(shè)立兩條機架配電母線，每臺機柜分別從對應(yīng)的兩條母線取電實現(xiàn)雙路供電。5列機柜配置10根250A母線槽，即每列機柜配置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，每個插接箱對應(yīng)三個機柜，并配置3個工業(yè)連接器。

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

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，可對始端箱和接插箱所采集的電參數(shù)信息進行集中顯示和處理，并將所有監(jiān)控數(shù)據(jù)上傳至動環(huán)平臺。

4.經(jīng)濟效益分析

主要從建設(shè)成本上對“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)濟評估對比分析。

1、列頭柜+電纜，建設(shè)成本為15.4萬元（其中列頭柜5臺13.1萬，電力電纜132米1.5萬，走線架及安裝費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16.1萬，母線槽73米共5.6萬，主控箱5臺4.1萬，始端箱10臺5.9萬）。

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

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

5.結(jié)束語

本文機架配電母線在湛江數(shù)據(jù)中心302機房的建設(shè)試用，可使我們對其產(chǎn)品性能和使用特點有更深入的了解，通過對工程實際使用性能和經(jīng)濟技術(shù)指標分析，驗證機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。相信隨著機架配電母線大面積推廣，數(shù)據(jù)中心能節(jié)省更多機房空間來增加裝機量，增加公司的市場運營收入。

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（作者單位：中國移動通信集團廣東有限公司湛江分公司 ?廣東湛江）