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    母線槽在電機房中的規劃方案

    發布時間:2021-12-04 08:29:31 | 點擊:498   

    隨著電力事務的發展和智能電網的升級,電力數據中心對供電體系的牢靠性和智能保護要求越來越高。數據中心機柜端配電規劃要滿意傳統機房的配電功用,還應滿意長時間的設備擴容要求;同時,還要盡或許削減設備擴容對現在已運行的設備產生影響。供電體系除滿意高牢靠性外,還應該具有強大的監控功用,機房運維人員隨時可以了解機柜負載狀況、各配電分支回路的電氣狀況和不同負載機群的電量耗費等。

    當前,數據機房的配電容量一般保持在必定的范圍內,一般依照服務器機柜、刀片機柜、網絡機柜、作業機柜、小型機機柜等,常規數據中心單機柜負荷一般在3kW~8kW之間。根據各類設備功率不同,電氣銜接器接口標準也有所區別,這為供電基礎配套實施帶來了極大的挑戰。傳統落地式配電單元(列頭柜)已不能滿意越來越多的供電需求。

    近年來,隨著數據中心靈敏性和多元化發展,一種更加靈敏的機柜端規劃計劃逐漸在電力機房中得到運用,即母線槽配電體系?,F在已有大量大型數據中心采購母線槽規劃計劃,如Google、Facebook、阿里巴巴和騰訊等數據中心。母線槽在電力職業作為一種導線運用現已有幾十年的歷史,可是關于電力數據中心運用而言,則比較新穎,運用事例不多。與傳統電纜方法比照,母線槽具有更加牢靠的安全性、接口電阻和溫升操控也更加優勝。1母線槽結構原理母線槽是由銅、鋁母線柱構成一個關閉金屬設備,用來為分散體系各個元件分配較大功率。母線槽主要以銅或鋁作為導體、用非烯性絕緣支撐,然后封裝到金屬槽中。機房母線槽的額定電壓380V,適用于交流50Hz,額定電流250~6300A三相四線制或三相五線制供配電工程中,它具有容量大、裝拆簡略、施工周期短等特色。

    1.1分類及發展按用處分,母線槽一般分始端母線槽、直通母線槽、L型筆直彎通母線、Z型筆直偏置母線、T型筆直三通母線、X型筆直四通母線等,以及有關附件及緊固設備。按絕緣方法,分為空氣式、密布式和高強度三種插接母線槽。按其結構及用處,可分為密布絕緣、空氣附加絕緣、空氣絕緣、耐火絕緣等;按其外殼資料分為鋼外殼、鋁合金外殼和鋼鋁混合外殼母線槽。母線槽的發展現已閱歷三代,第一代為空氣型母線槽、第二代為密布型母線槽、第三代為復合絕緣性母線槽,母線槽的技能發展日漸完善和成熟。

    1.2優點剖析,母線槽以銅排或鋁為導體,電流容量大且電氣功用、機械功用好。母線槽的外殼為金屬,具有不焚燒、安全牢靠性且運用壽命長等特色。與傳統電纜比較,管道或橋架所占方位較少,關于大型建筑物的施工和線纜排布十分有利。

    母線槽的主要特色如下:

    (1) 容量大、壓降很小、短路負載才能強;

    (2) 牢靠性高;

    (3) 外形小且美觀、重量輕;

    (4) 施工銜接便利,查看簡略。

    1.3缺陷剖析

    母線槽作為一種新式的結尾供電技能,同樣存在以下不足之處:

    (1)防護等級:現在職業干流品牌機房母線槽多選用空氣型母線,防護等級為IP40。裝置時需考慮到空調冷凝水防護問題,如主機房地板下裝置空調水管,則不主張選用地板下裝置計劃;

    (2)對機柜頂部空間要求相對較大,對凈高較小的機房,裝置條件或許存在限制;(3)智能監控收集功用:機房母線槽對骨干和每個機柜結尾的用電參數進行監控收集,需另外敷設通訊線纜,工序上比較精細列頭柜雜亂。


    2機房專用的母線槽體系主要由六部分構成:線槽主體、端部饋電模塊、線槽銜接模塊、接線盒、監控模塊和通訊模塊。

    2.1母線槽主體外殼提供線槽保護,提高熱安穩性,滿意各種裝置方法,如豎直吊裝或者水平裝置,側邊可貼標識。導電銅排是根據載流量需求挑選不同截面,外表鍍錫,增強抗腐蝕性并減小觸摸電阻的電解銅。外表的絕緣資料具有杰出的可短路電流才能。

    2.2端部饋電模塊端部饋電模塊用于將電力接入母線槽體系。端部饋電模塊內置斷路器、監控模塊以及通訊模塊等,斷路器標準按每列負載需求裝備。

    2.3線槽銜接模塊線槽銜接模塊用于端部饋電模塊與母線槽主體,線槽主體與主體之間,線槽主體與彎頭之間的銜接。

    2.4銜接盒接線盒可以在母線槽主體上裝置,接線盒內置操控空開及給機柜供電的插座?,F在職業上,接線盒在母線槽主體上裝置,大多數均支撐熱插拔方法,靈敏卡位固定,便利隨時為擴容負載提供電氣銜接。接線盒在母線槽主體上具體裝置方位職業上基本由兩種規劃狀況,固定裝置和靈敏裝置,Schneider等供應商選用固定式方位裝置,即母線槽主體上每隔600mm預留一個裝置孔位提供接線盒裝置。PDI、Startline等供應商可在主體上任何方位裝置。對不同尺寸標準機柜擺放而言,無疑后者更加適合機房的規劃。2.5監控模塊監控模塊分為結尾及主控單元兩部分。結尾單元為機房母線槽通過在端部饋電模塊、接線盒等部件裝備智能化電量儀等電氣收集模塊,可即時收集功率、電流、電壓等電氣數據。主控單元包含硬件主控單元和軟件管理渠道。機房母線槽規劃本文以某約300平米的電力機房為例,進行母線槽計劃和傳統列頭柜計劃規劃比較。該區域可安置9列機柜,每個列頭柜對就近兩列機柜供電,每個機柜尺寸為800mm×1100mm。如圖2所示。

     


    計劃1:每列機柜上方懸吊雙母線槽供電,每條母線槽上的接線盒裝置兩個空開和兩個工業插座,分別為該列的雙面機柜供電,支撐即插拔方法,簡易便利事務擴容和功用延伸。

    計劃2:假如選用傳統的精細列頭柜配電計劃,則需為兩列機柜裝備1個精細列頭柜,并向每面機柜提供雙電源供電。如圖3所示。


     


    3母線槽主體裝備

    每個機柜平均功率按終期需求6kW進行計算,按平面安置,機房中每列最多為8面機柜,每一列機柜功率為P=8×6kW=48kW,長時間最大作業電流I=48/(0.8×3×0.22)=90A。母線截面一般應按最大長時間作業電流選取,在年均負荷較大且母線槽間隔較長時,一般比按最大長時間作業電流挑選的母線槽截面要大些[7-8]。本事例為年均負荷大、且間隔較長的狀況,結尾母線槽標準按160A裝備,即每一列機柜裝備2條160A母線槽,分別從主備供UPS電源接入

     

    3.1端部配電模塊裝備

    端部饋電模塊由每一列機柜對應的主備供母線槽各裝備1個接入配電盒,與骨干母線槽的插接箱間選用電纜銜接。

    3.2機柜端饋電盒裝備主備供結尾母線槽上裝置機柜端饋電盒,關于服務器機柜和存儲機柜裝備32A開關,對作業站機柜和網絡機柜裝備16A開關,通過工業銜接器與機柜上的PDU插排進行銜接。

    3.3智能監控和通訊功用裝備監控體系收集功用包含開關狀況、電量、功率、功率因數、電壓等。通訊功用為通過結尾母線槽供電監控渠道向機房動力環境監控體系開放接口并提供監測數據。

    3.4母線槽接地傳統的保護地線PE線放置在母線槽內一側,而新式母線槽選用外殼做PE全體接地。在母線槽強制性標準GB7251.1的7.4條電擊防護的7.4.3.1.5條中規定,假如選用的措施可以確保電路有持久杰出的導電才能,并且載流容量足以接受成套設備中流過的接地毛病電流,那么組裝成套設備的各種金屬部件則被以為可以有用地確保保護電路的連續性。


    4計劃比照

    針對計劃1的母線槽技能和計劃2的傳統精細列頭柜計劃,其差異和優缺陷比照剖析如下:

    4.1技能比照

    1)散熱性

    機房母線槽不同于國內傳統的密布型母線槽,選用開放式規劃,載流銅排直接與空氣觸摸,運用空氣傳導散熱,并通過嚴密觸摸的鋼制外殼,把熱量散發出去。另外,母線槽外部鋁殼除起到保護作用外,外表還通過陽極化處理,可增強散熱才能;銅排外表鍍鎳,降低觸摸電阻,降低電壓降,削減損耗。傳統的列頭柜加電纜方法,電纜的絕緣資料既是絕緣資料,又是隔熱資料,在機柜數量眾多的狀況下,電纜會集合較多,較難散熱,因而電力電纜在橋架內敷設時,為確保杰出散熱,一般最多允許敷設2層。因而母線槽的散熱功用和電纜

    比較更加優勝。

    2) 可保護性

    傳統的電纜方法,因其資料易磨損和易老化,且壽命較短等要素,需求定時進行查看和保護,到運用年限后還需更換。而母線槽為金屬架構,保護簡略,日常保護一般僅需丈量外殼和穿芯螺栓的溫升、進線箱的接頭溫升等而已。

    3) 過載才能

    電纜所用的絕緣資料常期作業溫度一般為95~105℃,母線槽的過載才能大大高于電纜。另外,電纜的最大載流范圍為1000mm截面積,額定電流1600A,而母線槽額定電流最大能做到6300A。

    4) 空間安置母線槽可節約配電柜或列頭柜占用的空間,可防止運用電纜,從而削減布線的困難,以圖1為例,可節約6個列頭柜空間。

    5) 規劃和裝置規劃簡略,布局簡略,裝置步驟簡略,無需專業東西。

    6) 擴容和總擁有本錢(TCO)母線槽裝置后可根據需求重新裝備,可在規劃時預留容量,未來擴容便利,總擁有本錢較低。

    7)環保特性母線槽悉數資料都選用無毒阻燃資料,99%的資料可回收,環保特性較好,而電纜則有必定的污染性。

    4.2出資比照

    針對計劃1和計劃2不同機柜結尾配電計劃,兩者的出資造價比照如下,如附表1所示。

     

    比照列頭柜,電纜,電纜橋架等全體費用,母線槽規劃計劃的全體出資和傳統的列頭柜加電纜方法基本適當,可是后期保護費用比電纜要低,全體而言總擁有本錢TCO較低。

    4.3機房母線槽適用性剖析

    綜上所述,對機房母線槽技能選用應考慮不同場景的適用性,剖析如下:

    1) 對機柜安置密度要求高、安置機柜數量最大化狀況下,主張選用機房母線槽,可節約精細列頭柜占用空間。

    2)對同一主機房區內設備分期上架狀況,主張選用機房母線槽,既確保上架設備不同功率和接

    口類型預備性,又可減低全體出資本錢。

    3)對UPS室與主機房區間隔較遠、且同時多個主機房區狀況下可選用“骨干關閉母線槽+機房母線槽”計劃,防止電纜橋架標準過大和降低電纜敷設施工本錢。對主機機房區接近UPS室,且主機房區單一狀況下,直接選用“骨干電纜+機房母線槽”計劃。

    4)對機房凈高限制、地板下存在空調水管狀況下,不主張選用機房母線槽。5定論母線槽技能從上世紀50年代發展至今,現已從一代空氣型到三代復合型發展,技能發展日臻完

    善,在互聯網數據中心領域現已有了杰出的運用。母線槽具有靈敏性和擴展性,同一母排上可根據不同機柜負載巨細不同而靈敏分配,即相似網絡帶寬同享方法一樣,功率負荷同享,如需擴容、調整相(三相不平衡時),只需相應調整對應的插接箱。機房母線槽計劃是一種能有用削減電纜的運用量的挑選方法,關于集中供電形式電力機房具有實際運用意義。本文通過與傳統電纜和列頭柜方法,比照剖析母線槽的技能原理、技能特色、總出資費用以及后期保護本錢等,母線槽具有杰出的供電體系牢靠性和本錢優勢,值得推行運用。母線槽具有安穩牢靠、配電效能高、散熱好、電壓降低、耐機械沖擊和裝置簡便等特色,是一種電力數據中心杰出的結尾供電方法。隨著智能電網、電力大數據、人工智能、物聯網事務發展,電力數據中心正在加速建設中,信任電力母線槽技能會得到廣發的運用和推行。


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