数据中心小母线配电系统应用及产品监控选型
发布时间：
2025-01-13
【摘要】数据中心供配电系统与小母线配电系统的特点和优劣势进行比对，从系统组成以及扩展性、节能性等各方面分析，并结合实际案例，论证了小母线系统技术的可行性和经济实用性
【关键词】小母线：数据中心；供配电；母线槽
引言
当前云计算、大数据、人工智能领域技术快速发展，我国数据中心内供配电发展的一种新方式。
- 传统配电方案
如图1所示，机房传统配电方式一般采用两回路10kV市电接入至大楼配电房，经过变压器、低压配电柜后输入2路双回路市电进入机房双电源切换箱，双电源切换箱再引出电缆至UPS电源设备，再经过UPS输出柜连接至各列机柜配电列头柜，列头柜再敷设电缆至机柜内PDU。传统配电方式技术成熟可靠，单点故障率低。但配电列头柜占用机柜空间、电缆传输损耗 大、施工复杂、可扩展性和灵活性不大。
图1传统机柜配电方式
- 智能小母线配电方案
智能小母线配电系统是一种取代传统电缆的数据中心末端配电解决方案，它由始端模块、功能模块、末端母线干线、干线连接模块、分接配电模块、干线防护模块、干线端封等组成，它具备模块外侧接线、线路保护或控制通断，浪涌保护、干线电气参数监测和保护控制模块的状态监测，承载电能的主体，实现电能传输等功能。如图2和图3所示。
图2智能小母线配电方式
图3智能小母线组成部件
（1）始端模块：负责UPS配电柜与小母线的连接，包含电缆进线模块、塑壳断路器和600mm母线直线段，电缆在始端模块中通过塑壳断路器后接入对应的母线端子排上。通过实现模块外侧接线、线路保护或控制通断功能，其规格包括160/250/320/400/500/630/800A等。
（2）功能模块：集成了浪涌保护、干线电气参数监测和保护控制模块的状态监测等功能。
（3）末端母线干线：承载电能的主体，实现电能传输，内部基本结构为4根铜排（L1、L2、L3、N）或5根铜排（L1、L2、L3、N、PE），其规格包括160/250/320/400/500/630/800A等。
（4）干线连接：包括可实现干线扩展的连接件和用于改变母线走向的各种弯头等。
（5）分接配电模块：双触点取电，采用微型断路器作为保护元件，是插于母线槽主体上的小型配电模块，用于为每一个用电设备提供电力，电流为6~100A。
（6）干线保护模块：防护盖板可以提高干线的防护等级并有效地防止人员接触带电导体。
（7）干线端封：保护干线末端的封盖，提高防护等级。
（8）配电方式为： 从前端UPS配电柜引出电缆连接至母线槽前端的始端模块，通过母线槽进行电力传输，再根据每个机柜的功率密度选择相应规格的分接配电模块，与机柜内PDU连接后即完成对一个机柜配电工作。
- 两种配电方式的比较
列头柜+电缆与智能小母线配电方式的对比如表1所示。
表1传统列头柜与智能小母线性对比表
- 某数据中心配电方案介绍
本项目为某数据第4.3.8条相关要求。
机房共规划8列设备，组成4个封闭冷通道，不设置配电列头柜，在每列机柜后门上方水平布置双列母线，每条小母线分别来自不同UPS输出回路，用于该列机柜AB路供电，本次设计采用单列母线长度为2.4m、1.8m、1.2m三种规格的单条母线槽和长度为815mm的始端模块（进线箱215mm+母线槽600mm）拼接而成，设计母线长度的原则优先选择多条2.4m拼接，余量选用1.8m或1.2m。
单列母线槽的长度不超过该列机柜总长度的长度，本机房每列机柜为12m，母线槽的长度=0.815+2.4×4+1.2=11.615m。每列机柜16台，按每台功率4kW计算，单列机柜总功率为64kW，选择160A母线槽与160A始端模块。本次机柜设备考虑单相供电，选用单相插接箱，选择32A插接箱，插接箱的数量根据16台机柜计算为6个（每3口配电模块为1个）。通过智能小母线方案配电设计，每列省去1个配电列头柜空间，更多地为IT设备的扩展预留条件。
配电通过插接箱实现，支持在线热插拔，用电需求可以随时随需增减，而不涉及大的工程改动，在不影响其他正在运行的机柜设备的前提下，可在同一条母线槽上实现单相、三相转换。正因为这些优点，随着大规模数据中心机房建设。
- 结束语
近些年，智能小母线配电方案还没得到大规模的普及和应用，但是随着目前IDC大型数据国家“十四五”规划中碳达峰、碳中和的战略定位也是一致的。相信在不久的将来，智能小母线配电方式会得到大规模的应用，也会随着设计的不断完善成为一种主流。
参考文献
【1】何鑫.《某数据中心小母线配电系统的应用》
【2】中国电子工程设计院.GB 50174-2017数据中心设计规范[S].北京中国计划出版社2017.
【3】AcrelEMS-IDC数据中心综合能效管理解决方案-样本
【4】数据中心解决方案样本2022.04版
数据中心,母线,智能母线,小母线
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