蔣超萍

江蘇安科瑞電器制造有限公司  江蘇江陰  214405

摘要：基于大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)中心機(jī)房的發(fā)展趨勢(shì)及傳統(tǒng)電纜在大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房配電的局限性，對(duì)比分析了低壓母線(xiàn)槽在大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房中的配電優(yōu)勢(shì)。筆者認(rèn)為隨著數(shù)據(jù)中心機(jī)房更新擴(kuò)建常態(tài)化，母線(xiàn)槽將逐漸代替電纜成為機(jī)柜配電的主流。

關(guān)鍵詞：母線(xiàn)槽 ；電纜 ；大數(shù)據(jù) ；數(shù)據(jù)中心機(jī)房

各類(lèi)媒體預(yù)測(cè)大數(shù)據(jù)將成為第四次工業(yè)革命，大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)量的爆炸式增長(zhǎng)需要新建及擴(kuò)建大量數(shù)據(jù)中心機(jī)房，由此也面臨著更多能源和空間的消耗。按照大數(shù)據(jù)時(shí)代客戶(hù)業(yè)務(wù)量的發(fā)展速度，數(shù)據(jù)中心的交付時(shí)間會(huì)縮短，從原來(lái)的“年”為單位到未來(lái)的以“月”甚至“日”為交付單位，因此這對(duì)施工方及機(jī)房設(shè)備的供應(yīng)商提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn) ；同時(shí)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的核心任務(wù)就是整個(gè)機(jī)房系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性，需要保障機(jī)房 7*24小時(shí)不間斷的運(yùn)行，而配電系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定性是其重要復(fù)雜的任務(wù)之一 ；除此之外，綠色經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)中心機(jī)房是運(yùn)營(yíng)商及整個(gè)社會(huì)所關(guān)注的問(wèn)題，也是數(shù)據(jù)中心機(jī)房未來(lái)的發(fā)展方向，在大數(shù)據(jù)時(shí)代綠色節(jié)能的數(shù)據(jù)中心建設(shè)更值得關(guān)注 ；同時(shí)模塊化，靈活擴(kuò)展，標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化也一直以來(lái)是數(shù)據(jù)中心建設(shè)的設(shè)計(jì)理念。

針對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的輸配電系統(tǒng)及設(shè)備的研究，筆者曾去我國(guó)及其他國(guó)家的一些數(shù)據(jù)中心機(jī)房參觀(guān)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心機(jī)房管理人員來(lái)說(shuō)他們更關(guān)注的是前段及中段配電系統(tǒng)包括變配電室，配電柜系統(tǒng)和 UPS 系統(tǒng)等，而往往忽視了數(shù)據(jù)中心機(jī)房配電系統(tǒng)的“50”米配電線(xiàn)，目前 90% 以上的數(shù)據(jù)中心機(jī)房采用的是傳統(tǒng)的電纜作為“50”米的配電線(xiàn)（如圖 1 所示），這“50”米的電纜給人的直觀(guān)感覺(jué)就是占用大量空間，比較雜亂，不便于管理 ；除此之外傳統(tǒng)電纜配電的還有如下問(wèn)題 ：1）安裝鋪設(shè)復(fù)雜，工期長(zhǎng)，存在安全隱患 ；2）地板下布線(xiàn)，會(huì)占用風(fēng)道空間，增加能量損失 ；3）多條電纜并行，線(xiàn)路損耗大，增加運(yùn)營(yíng)成本 ；4）末端配電擴(kuò)展困難，系統(tǒng)靈活性降低等。

圖 1 ：傳統(tǒng)電纜在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中的應(yīng)用

中低壓母線(xiàn)槽是供電系統(tǒng)中負(fù)責(zé)傳輸電能的一種設(shè)備，它一般與取電箱配合使用分配電能。50年代由 前蘇聯(lián)引進(jìn)我國(guó)，90年代末開(kāi)始在我國(guó)快速發(fā)展，2010年左右我國(guó)的市場(chǎng)規(guī)模已超過(guò)百億。中低壓母線(xiàn)槽按照使用場(chǎng)合一般分為交流母線(xiàn)槽，直流母線(xiàn)槽，耐火母線(xiàn)槽和防水母線(xiàn)槽，目前常見(jiàn)的應(yīng)用是交流母線(xiàn)槽 ；結(jié)構(gòu)主要有密集絕緣型和空氣絕緣型（目前*主要以前者為主），外殼目前主要以鋼或鋁合金居多，導(dǎo)體有銅導(dǎo)體和鋁導(dǎo)體。目前我國(guó)對(duì)中低壓母線(xiàn)槽的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)是 GB7251.2-2006，歐洲標(biāo)準(zhǔn)是61439-2:2012，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)為 UL857，日本標(biāo)準(zhǔn)是 JIS C8364。通常情況下中低壓母線(xiàn)槽按照電流一般分為低電流母線(xiàn)槽 20A-40A（照明母線(xiàn)），中電流母線(xiàn)槽（100A-800A）和高電流母線(xiàn)槽（800A-6300A）；配合使用的取電箱有金屬箱體或者塑料箱體兩種，箱體中一般都裝有相應(yīng)的斷路器。相比于傳統(tǒng)的電纜而言，母線(xiàn)槽具有載流量大，防護(hù)等級(jí)高，分配電能方便快捷，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。由于中低壓母線(xiàn)槽在配電方面的優(yōu)勢(shì)目前廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域的輸配電，如高層商用及住宅樓宇，大型商場(chǎng)，現(xiàn)代廠(chǎng)房等。

圖 2 ：母線(xiàn)槽在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中的應(yīng)用

近些年隨著數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的爆炸式增長(zhǎng)及母線(xiàn)槽產(chǎn)品在其他傳統(tǒng)領(lǐng)域的成熟應(yīng)用，母線(xiàn)槽在近幾年也逐漸開(kāi)始應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心機(jī)房機(jī)柜的配電中（如上圖2），對(duì)此筆者將從以下幾方面對(duì)電纜及母線(xiàn)槽在機(jī)房機(jī)柜的配電進(jìn)行對(duì)比 ：

1. 節(jié)省布線(xiàn)空間 ：目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的密集型母線(xiàn)槽采用內(nèi)部導(dǎo)體各相整體包覆高性能絕緣材料 ( 一般絕緣等級(jí)達(dá) B 級(jí)，使用壽命 50 年左右 ) 后，再利用金屬外殼將其包裹成“三明治”主體結(jié)構(gòu) ( 母線(xiàn) 槽截面見(jiàn)圖 3) 。與傳統(tǒng)電纜相比較，這種緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及金屬快速的散熱能力可以使導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量以傳導(dǎo)的方式迅速將傳至外殼，然后向外對(duì)流散熱，因此相比較于傳統(tǒng)的電纜同等截面積的母線(xiàn)槽導(dǎo)體可以運(yùn)載更大的電流。

 圖 3 ：密集型母線(xiàn)槽截面

除此之外，如圖 1 所示，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心機(jī)房配電是電纜放射式方案，各機(jī)柜由列頭柜供電，如果采用母線(xiàn)槽配電方案則無(wú)需列頭柜，母線(xiàn)槽可以直接由配電柜引出從而節(jié)省列頭柜空間，因此采用母線(xiàn)槽配電相當(dāng)是在同樣的機(jī)房空間可以放置更多的機(jī)柜。

2. 布線(xiàn)簡(jiǎn)單，節(jié)省布線(xiàn)時(shí)間 ：數(shù)據(jù)中心機(jī)房中包含高度集中的機(jī)柜，這種高度集中的機(jī)柜需要高度密集的布線(xiàn)系統(tǒng)，密集的布線(xiàn)系統(tǒng)需要投入大量專(zhuān)業(yè)的布線(xiàn)施工人員，同時(shí)大多數(shù)情況下數(shù)據(jù)中心的電纜布線(xiàn)位于架空地板下通道，局促的空間無(wú)疑也加大了布線(xiàn)的難度 ；同時(shí)常見(jiàn)的電纜布線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)較繁雜難以管理，存在安全隱患。相比較電纜而言，母線(xiàn)槽屬于集中式配電，即使在機(jī)柜位置沒(méi)有確定的情況下，也可以先直接安裝母線(xiàn)槽，母線(xiàn)槽安裝相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，每列機(jī)柜安裝一到兩條即可，只需要簡(jiǎn)單的吊架及扳手，對(duì)安裝工人也沒(méi)有太高的技能要求，在安裝過(guò)程中也不涉及確認(rèn)檢查每段電纜橋架接地情況，通過(guò)與施工方及工人了解一般情況下采用母線(xiàn)槽方案可以比電纜方案節(jié)省 50% 左右的安裝時(shí)間。

3. 節(jié)能，節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本：根據(jù) Gartner對(duì)數(shù)據(jù)中心管理者的調(diào)查顯示，電能消耗已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心管理者關(guān)心的任務(wù)之一。相比較電纜單線(xiàn)型配電方式，母線(xiàn)槽配電方式是總線(xiàn)型配電，基于李子雷在

“總線(xiàn)型低壓配電母線(xiàn)功率損耗分析”，在理想狀況下母線(xiàn)槽配電方案的功率損耗僅為電纜的一半。因此從節(jié)能及運(yùn)營(yíng)角度上來(lái)講，母線(xiàn)槽是一種更經(jīng)濟(jì)環(huán)保的配電方案。將電纜輸配電給功率為 1000個(gè) 7KW 的機(jī)柜（假定電纜的功率損耗為1%）運(yùn)行一年的為例，如果更換為母線(xiàn)槽，那么一年可以節(jié)省電費(fèi) 18.4 萬(wàn)人民幣（△ C=7*24*365*1000*0.005*0.6）。

4 方便更新及擴(kuò)建：在這個(gè)數(shù)據(jù)爆炸式增長(zhǎng)的年代，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的擴(kuò)建及更新將成為常態(tài)，與電纜不同的是母線(xiàn)槽可以在各種距離上分布有取電箱的插接口，在無(wú)需斷電的情況下只需將取電箱接在插接口即可直接給新增的機(jī)柜供電 ；由于使用的母線(xiàn)槽是由若干段由接頭連接 起來(lái)的母線(xiàn)段構(gòu)成，在擴(kuò)建的過(guò)程中只需將使用中的母線(xiàn)段終端封去掉接上接頭即可與新增的母線(xiàn)段快捷安全地連接起來(lái)使用。

5. 安全，方便監(jiān)測(cè)，快速找到斷點(diǎn)，便于管理 ：目前各大母線(xiàn)槽供應(yīng)商及系統(tǒng)集成商在對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房機(jī)柜電力損耗的監(jiān)測(cè)各式各樣，但是一種更容易接受的方式是在母線(xiàn)槽取電箱中安裝斷路器監(jiān)測(cè)設(shè)備及信號(hào)采集系統(tǒng)，從而方便的監(jiān)控每一個(gè)機(jī)柜的工作狀態(tài)，一旦有異常，可以方便的找出異常點(diǎn)。、

6.使用壽命長(zhǎng)，可回收再次利用：目前市場(chǎng)上應(yīng)用的密集型母線(xiàn)槽絕緣層的設(shè)計(jì)使用壽命為 50 年，當(dāng)達(dá)到使用壽命后只需回收絕緣材料，銅或者鋁導(dǎo)體無(wú)需加工可以再次回收利用 ；同時(shí)基于項(xiàng)目需要可以在母線(xiàn)使用壽命內(nèi)方便的組裝拆卸到其他項(xiàng)目中。

針對(duì)傳統(tǒng)電纜在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中的局限性以及母線(xiàn)槽的輸配電優(yōu)勢(shì)，目前國(guó)內(nèi)外已有一些數(shù)據(jù)中心機(jī)房采用母線(xiàn)槽方案代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電纜給機(jī)柜輸配電，當(dāng)今歐美一些公司的大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房在積極接受及采用母線(xiàn)槽來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電纜 ：Google，EMC2 ，IBM 等 一 些 知 名 企業(yè)，在亞洲日本是近幾年母線(xiàn)槽在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)應(yīng)用及推廣快的市場(chǎng)，我國(guó)母線(xiàn)槽在數(shù)據(jù)中心機(jī)房的應(yīng)用這幾年也發(fā)展得非常快，國(guó)內(nèi)的某些銀行，電信公司及政府公共服務(wù)機(jī)房等也逐步接受及應(yīng)用母線(xiàn)槽代替?zhèn)鹘y(tǒng)電纜。目前進(jìn)入數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的母線(xiàn)槽生產(chǎn)商主要以歐美的一些企業(yè)為主，如美國(guó)的 Starline，法國(guó)的Schneider，德國(guó)Siemens 等。同時(shí)國(guó)內(nèi)的一些母線(xiàn)槽生產(chǎn)商也積極的在進(jìn)入該領(lǐng)域的配電方案。

安科瑞智能小母線(xiàn)監(jiān)控解決方案

1概述

AMB智能小母線(xiàn)監(jiān)控解決方案是針對(duì)數(shù)據(jù)中心小母線(xiàn)的智能監(jiān)控要求而設(shè)計(jì)的一套完整的產(chǎn)品解決方案，該解決方案包括始端箱檢測(cè)模塊、插接箱檢測(cè)模塊、本地監(jiān)控系統(tǒng)等，集成了常規(guī)電力參數(shù)的測(cè)量、電能監(jiān)測(cè)和考核管理，同時(shí)具有在線(xiàn)報(bào)警功能，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母線(xiàn)接口溫度，采用RS485有線(xiàn)或lora無(wú)線(xiàn)通訊方式，方便可靠的將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至本地監(jiān)控系統(tǒng)或者是后臺(tái)動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，確保系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

2智能小母線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)功能

2.1電參量采集檢測(cè)

三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、有功電能、無(wú)功電能等。

圖4 電參量檢測(cè)

2.2電壓/電流諧波測(cè)量、開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及機(jī)柜溫度檢測(cè)

圖5 諧波、開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及溫度檢測(cè)

 2.3告警功能

    電流閥值越限、過(guò)/欠壓、過(guò)功率告警、缺相、過(guò)頻率、欠頻率越限、零地電壓、零線(xiàn)電流、溫/濕度告警，可任意設(shè)定告警值，開(kāi)關(guān)狀態(tài)、開(kāi)關(guān)跳閘報(bào)警；

圖6告警功能

3產(chǎn)品選型

結(jié)論

在大數(shù)據(jù)時(shí)代中，數(shù)據(jù)的爆炸式增長(zhǎng)及 IT 技術(shù)的快速更新對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的更新速度提出了比以往更高在大數(shù)據(jù)時(shí)代中，數(shù)據(jù)的爆炸式增長(zhǎng)及 IT 技術(shù)的快速更新對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的更新速度提出了比以往更高的要求 ；同時(shí)在日趨緊張的能源背景下，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的建設(shè)及運(yùn)營(yíng)需要本著綠色環(huán)保的理念 ；此外緊湊的城市空間需要數(shù)據(jù)中心機(jī)房在有限的空間中運(yùn)營(yíng)更多的機(jī)柜?，F(xiàn)實(shí)中這些要求無(wú)疑對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的運(yùn)營(yíng)商，機(jī)房建設(shè)者，機(jī)房軟硬件供應(yīng)商提出了更高的要求。作為數(shù)據(jù)中心機(jī)房中代替?zhèn)鹘y(tǒng)電纜給機(jī)柜配電的母線(xiàn)槽來(lái)說(shuō)，由于其本身的設(shè)計(jì)使其在數(shù)據(jù)中心機(jī)房的應(yīng)用具有兩省兩快三便于的性能（省空間，省能耗 ；快布線(xiàn)，快更新 ；便監(jiān)測(cè)，便管理，便使用），該性能正符合了大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下數(shù)據(jù)中心機(jī)房的發(fā)展需求。同時(shí)目前一些母線(xiàn)槽制造商也積極地在研發(fā)及推廣更適用于數(shù)據(jù)中心機(jī)房的母線(xiàn)槽及相關(guān)

配套設(shè)備，隨著數(shù)據(jù)中心機(jī)房的發(fā)展及母線(xiàn)槽設(shè)計(jì)的不斷完善，未來(lái)母線(xiàn)槽在數(shù)據(jù)中心機(jī)房的應(yīng)用將會(huì)成為一種主流，同時(shí)專(zhuān)門(mén)面向數(shù)據(jù)中心機(jī)房的研發(fā)的母線(xiàn)槽布線(xiàn)及選型軟件也將使母線(xiàn)槽在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用更加便捷。

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