淺談軌道式母線槽在數據機房系統中的應用

更新時間：2020-09-08

技術文章

淮亞利

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要:本文主要從數據機房電氣系統的發展現狀入手，分析傳統列頭柜加電纜模式的弊端，介紹軌道式母線槽在數據機房電氣系統中的*優勢，系統闡述軌道式母線槽代替傳統列頭柜的必然性，為數據機房電氣系統應用方式的決策提供借鑒和參考。

關鍵詞:數據機房；列頭柜；軌道式母線槽

一、數據機房電氣系統現狀及其應用弊端

（一）數據機房電氣系統的現狀

在 20 世紀 80 年代初期，我國開始制定機房建設方面的相關國家標準。1982 年我國頒布的 GB2887 一 1982《計算站場地技術要求》，使機房建設從此有了統一的標準。數據機房是計算機通過代理服務器與互連網連接構成的局部空間。隨著我國網絡建設的發展，使大量數據的傳輸成為可能。數據機房建設已成為一個由多個組成的系統工程，主要包括:裝飾系統、電氣系統、接地及防雷系統、空調通風系統、火災自動報警及自動滅火系統、PDU 配電系統、屏蔽工程、綜合布線系統、安全防范系統、設備及環境監控系統、大屏幕顯示系統、KVM 系統、多媒體會議系統、總控中心系統（ECC）等，可以說，機房建設涵蓋了智能建筑工程的各個。目前，作為機房建設重要組成部分的電氣系統主要采用列頭柜加電纜模式。

（二）列頭柜加電纜模式的應用弊端

列頭柜是一列機柜設備頂端的一個機柜，通常在前端的叫列頭柜，末端的叫列尾柜，主要功能是對這一列機柜的交流或者直流負載提供電源，起到配電，監控，測量、保護、告警等功能。列頭柜作為現代數據中心機房配電系統的特殊產品，根據機房建設要求研制了不同配置要求的多層級產品，它集電源輸入、輸出、電能質量監測的一體化配電設計；標準網絡機柜結構，整體外觀一致，配置智能觸摸屏，更直觀的顯示電能質量監測數據，同時可通過數字通訊上載至后臺環境控制系統，以達到對整個配電系統的實時監控和運行質量的有效管理。隨著互聯網技術的廣泛應用，運營商興建數據中心有時受一些因素的制約，因此，數據機房的改造和增容刻不容緩，原有列頭柜加電纜模式供電的弊端也逐漸顯露出來，主要如下：1. 采用列頭柜方案設計時已按負載方式預估完成，初次投入大、未來運維成本高；2.占用服務器機柜位空間，機房內部有效空間使用效率降低；3.需要鋪設大量線纜不利于機房空調制冷通風，相應增加能耗；4.列頭柜柜體內空間有限，未來擴容能力差；5.電纜易老化，且傳導率逐年降低并產生用電安全隱患；6.部署周期長，需要電工資質人員操作；7.使用周期短，不利于保護投資，且所有的配電列頭柜組件不利于二次利用；8.在應用于高密度設備區時，投資額會成倍增加，成本不可控。

二、軌道式母線槽的由來及其特點

隨著密集型母線槽在輸配電領域的廣泛應用，人們逐漸探索母線槽在數據機房內的應用，我公司是長期致力于生產母線槽、配電盤及郵電產品的公司，結合密集型母線槽和滑觸式母線的特點，將一組 U 型銅排配以絕緣導軌，安置于半開口的鋁合金型材中，就形成了軌道式母線槽。

軌道式母線槽相對于列頭柜加電纜模式具有如下特點：

（一）安全性

對比列頭柜 + 線纜的配電產品，軌道式母線槽將工程化設施提升為模塊化產品，增強了數據中心供配電系統 10米的安全等級，且后期免維護。

（二）靈活性

模塊化結構設計的軌道式母線槽配電系統可滿足客戶對末端供電的需求，解決客戶對在線擴容、重新部署和升級設備的配電需求。對關鍵業務環境和數據中心而言，可擺脫傳統末端配電系統造成的末端電力調整不連續性、工程化及周期長等問題;通過即插即用式的設計，較大地方便了安裝和使用。

（三）持續性

現代數據中心更加強調綠色、環保和節能。軌道式母線槽末端配電系統是面向未來的末端供配電模型和解決方案，有更好的可擴展性。這種系統可改變傳統線纜在部署中空間占用比例大、風險防范等級低的問題，解決線纜占用地板下靜壓箱的空間問題，因此是一種既節能、又提升安全性的系統;

（二）可用性

如何實現不間斷的電力配送是數據中心電力配送的核心和重要議題，軌道式母線槽*的、可多次使用的插接單元是實現這種可用性的關鍵，一個安全的、可靠的配電回路通過簡單的插入、旋轉和鎖閉即可獲得。

三、軌道式母線槽在數據機房的應用優勢

軌道式母線槽作為專門為數據機房量身定制的配電產品，在數據機房配電系統中有其獨到的應用優勢：

（一）更高的安全性

降低故障率，減少故障點，大大減少線路數量，降低人為操作故障。*的接插單元是實現可用性的關鍵，過簡單的插入、鎖閉即可獲得一個安全的、可靠的分回路。整體架構既能支持初始電力需求，又可在使用過程中根據需求的變化快速擴展。從日負荷到全生命周期內的電力供應體系架構。可靠的接地系統，獨立連續的地線，與母線槽外殼實現有效的等電位連接。更高的消防安全性。所有母線部件不含鹵化物、有毒物質；符合阻燃要求，火災情況下，母線不會釋放有毒氣體，基本免維護。

（二）更高的靈活性

無論是柜頂或高架地板方式，都可通過大容量中性和接地選項來支持各種單相、多相負載需求。模塊化結構設計地減少安裝時間，同時可解決客戶對在線擴容、重新部署和升級設備的配電要求。可以先預置母線槽，待明確機柜內設備用電需求后，根據實際需求隨時增加、減少或更換插接單元。單相插接箱可以隨時實現三相間的互換，在線調整負荷所在相位，平衡三相負荷。母線槽本體采用軌道式結構，插接單元可以在母線槽本體上任意調整位置（除母線槽連接處）。

（三）更*的節能性

減少列頭柜增加了服務機柜的布置空間。改變傳統線纜在部署中空間占用比例大、風險防范等級低的問題，有利于散熱。電壓降減少，降低線路損耗，提高供電效率。消除高架地板下混亂的供電現狀，降低能源消費，提高制冷效果，節約能耗，優化 PUE 值。模塊化的母線本體和插入式分接單元可以遷移和反復使用，避免投資浪費。產品免維護，節約運營成本。

（四）集成化的智能監控系統

監控系統采用人機界面的配電、監控解決方案。通過監控模塊、通訊模塊等構成電能監控系統，支持多種通訊方式，實時采集電能參數及開關狀態，能準確到每臺機柜的能耗計算，實現遠程電能監測、控制。為監測插接單元在母線本體插接的可靠性，在插腳處置入溫度傳感器，實時監測插腳的接觸狀態。

隨著云服務、互聯網、大數據等信息技術的迅猛發展，現代數據中心正朝著大型化、高密度、綠色環保、模塊化方向發展。隨著 IT 技術的發展,出租機房等商業模式的興起，機房建設之初機柜密度不確定性大為增加，對機房內末端供配電系統在經濟性、持續性、靈活性、可靠性上提出了新的挑戰。列頭柜加電纜的傳統末端配電方式因其局限性而難以適應當今技術的發展。使用軌道式母線槽來替代列頭柜加電纜的配電方式,成為解決數據機房電氣系統發展的一種新方式

四、安科瑞母線槽監測產品介紹

（一）概述

數據中心小母線系統是數據中心末端母線供配電系統的俗稱。近年來，隨著數據中心建設的快速發展和更高需求，智能小母線系統逐漸被應用于機房的末端配電中，具有電流小、插接方便、智能化程度高等特點，即插式插接箱給各個機柜內的PDU分配電。始端箱和插接箱內可設置監測模塊，將數據上傳至動環監控中心。

（二）AMB智能小母線管理系統

1）交流系統功能：

遙測：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、有功電能、無功電能、電纜溫度，系統頻率、零序電流、零地電壓、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關狀態、電壓/電流諧波含量、電流/功率；

遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、過頻率、欠頻率越限、零地電壓、零線電流、溫/濕度告警，開關狀態、開關跳閘；