簡婷
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
0 引言
數(shù)據(jù)中心是國家確定的“新基建"七大領(lǐng)域之一,數(shù)據(jù)中心在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中起到越來越重要的作用,已經(jīng)成為各行各業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施,為經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級提供了重要支撐。金融、互聯(lián)網(wǎng)公司、運(yùn)營商等行業(yè)客戶都在不斷地新建和升級數(shù)據(jù)中心,以匹配其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增長速度。并且,隨著國內(nèi)數(shù)據(jù)中心的大力建設(shè)和發(fā)展,傳統(tǒng)的列頭柜配電模式已無法滿足日新月異的變化需求,智能小母線作為數(shù)據(jù)中心一種新型機(jī)房配電產(chǎn)品,通過對其合理的應(yīng)用,有效地解決了傳統(tǒng)配電模式存在的各種問題,提高了數(shù)據(jù)中心的可用性及供配電的穩(wěn)定性。
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)中心;智能小母線;精密配電柜;穩(wěn)定性
1 數(shù)據(jù)中心應(yīng)用需求
隨著電力業(yè)務(wù)的發(fā)展和智能電網(wǎng)的升級,數(shù)據(jù)中心對供電系統(tǒng)的可靠性和智能維護(hù)要求也越來越高。數(shù)據(jù)中心機(jī)柜端配電設(shè)計除了要滿足傳統(tǒng)機(jī)房的配電功能,還應(yīng)滿足遠(yuǎn)期設(shè)備擴(kuò)容的需求;同時,數(shù)據(jù)中心運(yùn)維者還提出要盡可能減少設(shè)備擴(kuò)容對已投運(yùn)設(shè)備的影響。供電系統(tǒng)除了滿足高可靠性外,還應(yīng)該具備強(qiáng)大的監(jiān)控功能,機(jī)房運(yùn)維人員隨時可以了解機(jī)柜負(fù)載情況、各配電分支回路的電氣狀態(tài)和不同負(fù)載機(jī)群的電量消耗情況等。
當(dāng)前,機(jī)房的配電容量一般保持在一定的范圍內(nèi),通常按照服務(wù)器機(jī)柜、刀片機(jī)柜、網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜、工作機(jī)柜、小型機(jī)機(jī)柜等,常規(guī)數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜負(fù)荷一般在3kW~8kW之間。根據(jù)各類設(shè)備功率不同,電氣連接器接口標(biāo)準(zhǔn)也有所區(qū)別。這為供電基礎(chǔ)配套實施帶來了很大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)落地式配電單元(列頭柜)已不能滿足越來越多的供電需求。
近年來,隨著數(shù)據(jù)中心靈活性和多元化發(fā)展。一種更加靈活的機(jī)柜端設(shè)計方案逐步在電力機(jī)房中得到應(yīng)用。即母線槽配電系統(tǒng)。目前已有大量大型數(shù)據(jù)中心采購母線槽設(shè)計方案,如Google、Facebook、阿里巴巴和騰訊等數(shù)據(jù)中心。母線槽在電力行業(yè)作為一種導(dǎo)線應(yīng)用已經(jīng)有幾十年的歷史,但是對于數(shù)據(jù)中心應(yīng)用而言,則比較新穎,應(yīng)用案例不多。與傳統(tǒng)電纜方式對比,母線槽具備更加可靠的安全性、接口電阻和溫升控制也更加優(yōu)秀。
2 智能母線槽的組成
電力機(jī)房母線槽系統(tǒng)一般由三個部分組成:母線槽主體、母線槽連接模塊、監(jiān)控模塊。
2.1母線槽主體
外殼提供線槽保護(hù),提高熱穩(wěn)定性,滿足各種安裝方式,如豎直吊裝或者水平安裝,側(cè)邊可加上各種標(biāo)識。導(dǎo)電銅排是根據(jù)載流量需求選擇不同截面,表面鍍錫,增強(qiáng)抗腐蝕性并減小接觸電阻的電解銅。表面的絕緣材料具備良好的可短路電流能力。
2.2母線槽連接模塊
母線槽連接模塊用于母線槽主體與主體之間的連接,將原本3m左右的母線槽主體拼接起來,可延長至幾百米甚至幾千米。母線槽連接處也是很容易發(fā)生連接異常的地方,連接不可靠可能導(dǎo)致溫升、爆炸等事故,燒毀母線槽。
2.3監(jiān)控模塊
監(jiān)控模塊可以分為母線槽連接處的測溫模塊和始端箱、插接箱的電參量采集模塊。監(jiān)控模塊集成了常規(guī)的電力參數(shù)測量、溫度監(jiān)測、開關(guān)量檢測、漏電檢測等功能,同時具備在線報警功能,可以實時檢測母線接口溫度數(shù)據(jù)。采用ModbusRTU有線通訊或Lora無線通訊的方式,可方便可靠地將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳本地監(jiān)控系統(tǒng),確保母線槽的安全運(yùn)行。
3 智能母線槽方案優(yōu)勢
3.1智能母線槽具有高度的靈活性
傳統(tǒng)列頭柜方案,其配電方式為UPS出線柜之后接配電列頭柜,之后通過線纜為每臺機(jī)柜內(nèi)設(shè)備供電。采用放射狀供配電結(jié)構(gòu),即每個機(jī)柜通過一根電纜與列頭配電柜線纜一對一連接,今后新增或機(jī)柜擴(kuò)容變更提升功率時需要重新排放電纜。
智能小母線擺脫了傳統(tǒng)列頭柜布線困難的問題,部署簡易快捷,僅需將母線槽安裝到所有的預(yù)期機(jī)柜上方即可完成部署,可以依據(jù)用戶的進(jìn)駐實現(xiàn)即需即安裝。個別機(jī)柜增加輸出容量或者回路數(shù)量無需對母線槽做出變更,僅需增加或者變更插接箱即可,而且可以帶電插拔。
3.2智能母線槽投入快,施工周期短
采用軌道式小母線系統(tǒng)安裝部署快速,如使用傳統(tǒng)列頭柜加線纜模式,完成一個機(jī)房典型施工工期約為40-50天涉及到配電柜就位,電纜橋架安裝,電纜裁剪鋪設(shè),電纜對接等多個繁瑣工序。而部署母線系統(tǒng)只需10-15天就可以完成一個機(jī)房的交付,節(jié)約大量的施工時間和人工投入同時也節(jié)省了橋架和電纜的需求??商崆敖?個月交付客戶使用。
3.3智能母線槽系統(tǒng)安全性更高、使用壽命更長
由于小母線主要結(jié)構(gòu)為“鋁合金外殼+B級及以上絕緣護(hù)套+銅母排",一方面使得整個輸電干線的電氣穩(wěn)定性(包括短時耐受電流、過載能力)更強(qiáng):另一方面,整條母線系統(tǒng)的散熱性很好,有效防止因熱量堆積造成的短路隱患,較大程度提高了使用壽命。母線使用壽命在30年左右,而電纜使用壽命一般在10-15年。
3.4母線增加了機(jī)房的利用率和收益
采用母線方式由于省去了強(qiáng)電列頭柜,原列頭柜的位置可增加配置1個IT機(jī)柜。一般每20個左右IT機(jī)柜配置1臺強(qiáng)電列頭柜,去掉列頭柜后可增加1/20左右的IT機(jī)柜數(shù)量,按一個機(jī)房1000個機(jī)柜為例,原需要50個列頭柜,采用母線后機(jī)房IT機(jī)柜可達(dá)1050個,每個機(jī)柜租賃利潤2萬/年計算,可增加年利潤100萬。
因此,智能小母線作為數(shù)據(jù)中心機(jī)房末端配電的后期之秀,能夠逐漸對傳統(tǒng)的列頭柜方案形成沖擊,并能以每年20%以上的速度持續(xù)增長,正是由于以上優(yōu)點做支撐。
4 安科瑞智能小母線解決方案
圖1、母線監(jiān)控裝置技術(shù)參數(shù)
圖2、母線監(jiān)控裝置實物圖片
圖3、母線監(jiān)控裝置通訊組網(wǎng)示意圖
圖4、母線監(jiān)控裝置系統(tǒng)架構(gòu)圖
5、結(jié)語
綜上,無論從技術(shù)性能,全壽命周期成本,還是數(shù)據(jù)中心的后續(xù)擴(kuò)容等方面考慮,都會將智能小母線系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)中心后50米配電的極優(yōu)選擇方案。安科瑞一直致力于改進(jìn)和研發(fā)出更加先進(jìn)、更加安全的智能小母線產(chǎn)品,為國家數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和發(fā)展助力。
參考文獻(xiàn)
[1]一種數(shù)據(jù)中心機(jī)房新型配電技術(shù)——小母線配電系統(tǒng).徐曉東.邵宏躍.張子堃.張磊.耿偉.電氣時代.2021.10.10.
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.5版.
作者簡介:簡婷,女,本科,現(xiàn)就職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事數(shù)據(jù)中心相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及應(yīng)用。
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