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母线槽在电机房中的规划方案

发布时间:2021-12-04 08:29:31 | 点击:311   

随着电力事务的发展和智能电网的升级,电力数据中心对供电体系的牢靠性和智能保护要求越来越高。数据中心机柜端配电规划要满意传统机房的配电功用,还应满意长时间的设备扩容要求;同时,还要尽或许削减设备扩容对现在已运行的设备产生影响。供电体系除满意高牢靠性外,还应该具有强大的监控功用,机房运维人员随时可以了解机柜负载状况、各配电分支回路的电气状况和不同负载机群的电量耗费等。

当前,数据机房的配电容量一般保持在必定的范围内,一般依照服务器机柜、刀片机柜、网络机柜、作业机柜、小型机机柜等,常规数据中心单机柜负荷一般在3kW~8kW之间。根据各类设备功率不同,电气衔接器接口标准也有所区别,这为供电基础配套实施带来了极大的挑战。传统落地式配电单元(列头柜)已不能满意越来越多的供电需求。

近年来,随着数据中心灵敏性和多元化发展,一种更加灵敏的机柜端规划计划逐渐在电力机房中得到运用,即母线槽配电体系。现在已有大量大型数据中心采购母线槽规划计划,如Google、Facebook、阿里巴巴和腾讯等数据中心。母线槽在电力职业作为一种导线运用现已有几十年的历史,可是关于电力数据中心运用而言,则比较新颖,运用事例不多。与传统电缆方法比照,母线槽具有更加牢靠的安全性、接口电阻和温升操控也更加优胜。1母线槽结构原理母线槽是由铜、铝母线柱构成一个关闭金属设备,用来为分散体系各个元件分配较大功率。母线槽主要以铜或铝作为导体、用非烯性绝缘支撑,然后封装到金属槽中。机房母线槽的额定电压380V,适用于交流50Hz,额定电流250~6300A三相四线制或三相五线制供配电工程中,它具有容量大、装拆简略、施工周期短等特色。

1.1分类及发展按用处分,母线槽一般分始端母线槽、直通母线槽、L型笔直弯通母线、Z型笔直偏置母线、T型笔直三通母线、X型笔直四通母线等,以及有关附件及紧固设备。按绝缘方法,分为空气式、密布式和高强度三种插接母线槽。按其结构及用处,可分为密布绝缘、空气附加绝缘、空气绝缘、耐火绝缘等;按其外壳资料分为钢外壳、铝合金外壳和钢铝混合外壳母线槽。母线槽的发展现已阅历三代,第一代为空气型母线槽、第二代为密布型母线槽、第三代为复合绝缘性母线槽,母线槽的技能发展日渐完善和成熟。

1.2优点剖析,母线槽以铜排或铝为导体,电流容量大且电气功用、机械功用好。母线槽的外壳为金属,具有不焚烧、安全牢靠性且运用寿命长等特色。与传统电缆比较,管道或桥架所占方位较少,关于大型建筑物的施工和线缆排布十分有利。

母线槽的主要特色如下:

(1) 容量大、压降很小、短路负载才能强;

(2) 牢靠性高;

(3) 外形小且美观、重量轻;

(4) 施工衔接便利,查看简略。

1.3缺陷剖析

母线槽作为一种新式的结尾供电技能,同样存在以下不足之处:

(1)防护等级:现在职业干流品牌机房母线槽多选用空气型母线,防护等级为IP40。装置时需考虑到空调冷凝水防护问题,如主机房地板下装置空调水管,则不主张选用地板下装置计划;

(2)对机柜顶部空间要求相对较大,对净高较小的机房,装置条件或许存在限制;(3)智能监控收集功用:机房母线槽对骨干和每个机柜结尾的用电参数进行监控收集,需另外敷设通讯线缆,工序上比较精细列头柜杂乱。


2机房专用的母线槽体系主要由六部分构成:线槽主体、端部馈电模块、线槽衔接模块、接线盒、监控模块和通讯模块。

2.1母线槽主体外壳提供线槽保护,提高热安稳性,满意各种装置方法,如竖直吊装或者水平装置,侧边可贴标识。导电铜排是根据载流量需求挑选不同截面,外表镀锡,增强抗腐蚀性并减小触摸电阻的电解铜。外表的绝缘资料具有杰出的可短路电流才能。

2.2端部馈电模块端部馈电模块用于将电力接入母线槽体系。端部馈电模块内置断路器、监控模块以及通讯模块等,断路器标准按每列负载需求装备。

2.3线槽衔接模块线槽衔接模块用于端部馈电模块与母线槽主体,线槽主体与主体之间,线槽主体与弯头之间的衔接。

2.4衔接盒接线盒可以在母线槽主体上装置,接线盒内置操控空开及给机柜供电的插座。现在职业上,接线盒在母线槽主体上装置,大多数均支撑热插拔方法,灵敏卡位固定,便利随时为扩容负载提供电气衔接。接线盒在母线槽主体上具体装置方位职业上基本由两种规划状况,固定装置和灵敏装置,Schneider等供应商选用固定式方位装置,即母线槽主体上每隔600mm预留一个装置孔位提供接线盒装置。PDI、Startline等供应商可在主体上任何方位装置。对不同尺寸标准机柜摆放而言,无疑后者更加适合机房的规划。2.5监控模块监控模块分为结尾及主控单元两部分。结尾单元为机房母线槽通过在端部馈电模块、接线盒等部件装备智能化电量仪等电气收集模块,可即时收集功率、电流、电压等电气数据。主控单元包含硬件主控单元和软件管理渠道。机房母线槽规划本文以某约300平米的电力机房为例,进行母线槽计划和传统列头柜计划规划比较。该区域可安置9列机柜,每个列头柜对就近两列机柜供电,每个机柜尺寸为800mm×1100mm。如图2所示。

 


计划1:每列机柜上方悬吊双母线槽供电,每条母线槽上的接线盒装置两个空开和两个工业插座,分别为该列的双面机柜供电,支撑即插拔方法,简易便利事务扩容和功用延伸。

计划2:假如选用传统的精细列头柜配电计划,则需为两列机柜装备1个精细列头柜,并向每面机柜提供双电源供电。如图3所示。


 


3母线槽主体装备

每个机柜平均功率按终期需求6kW进行计算,按平面安置,机房中每列最多为8面机柜,每一列机柜功率为P=8×6kW=48kW,长时间最大作业电流I=48/(0.8×3×0.22)=90A。母线截面一般应按最大长时间作业电流选取,在年均负荷较大且母线槽间隔较长时,一般比按最大长时间作业电流挑选的母线槽截面要大些[7-8]。本事例为年均负荷大、且间隔较长的状况,结尾母线槽标准按160A装备,即每一列机柜装备2条160A母线槽,分别从主备供UPS电源接入

 

3.1端部配电模块装备

端部馈电模块由每一列机柜对应的主备供母线槽各装备1个接入配电盒,与骨干母线槽的插接箱间选用电缆衔接。

3.2机柜端馈电盒装备主备供结尾母线槽上装置机柜端馈电盒,关于服务器机柜和存储机柜装备32A开关,对作业站机柜和网络机柜装备16A开关,通过工业衔接器与机柜上的PDU插排进行衔接。

3.3智能监控和通讯功用装备监控体系收集功用包含开关状况、电量、功率、功率因数、电压等。通讯功用为通过结尾母线槽供电监控渠道向机房动力环境监控体系开放接口并提供监测数据。

3.4母线槽接地传统的保护地线PE线放置在母线槽内一侧,而新式母线槽选用外壳做PE全体接地。在母线槽强制性标准GB7251.1的7.4条电击防护的7.4.3.1.5条中规定,假如选用的措施可以确保电路有持久杰出的导电才能,并且载流容量足以接受成套设备中流过的接地毛病电流,那么组装成套设备的各种金属部件则被以为可以有用地确保保护电路的连续性。


4计划比照

针对计划1的母线槽技能和计划2的传统精细列头柜计划,其差异和优缺陷比照剖析如下:

4.1技能比照

1)散热性

机房母线槽不同于国内传统的密布型母线槽,选用开放式规划,载流铜排直接与空气触摸,运用空气传导散热,并通过严密触摸的钢制外壳,把热量散发出去。另外,母线槽外部铝壳除起到保护作用外,外表还通过阳极化处理,可增强散热才能;铜排外表镀镍,降低触摸电阻,降低电压降,削减损耗。传统的列头柜加电缆方法,电缆的绝缘资料既是绝缘资料,又是隔热资料,在机柜数量众多的状况下,电缆会集合较多,较难散热,因而电力电缆在桥架内敷设时,为确保杰出散热,一般最多允许敷设2层。因而母线槽的散热功用和电缆

比较更加优胜。

2) 可保护性

传统的电缆方法,因其资料易磨损和易老化,且寿命较短等要素,需求定时进行查看和保护,到运用年限后还需更换。而母线槽为金属架构,保护简略,日常保护一般仅需丈量外壳和穿芯螺栓的温升、进线箱的接头温升等而已。

3) 过载才能

电缆所用的绝缘资料常期作业温度一般为95~105℃,母线槽的过载才能大大高于电缆。另外,电缆的最大载流范围为1000mm截面积,额定电流1600A,而母线槽额定电流最大能做到6300A。

4) 空间安置母线槽可节约配电柜或列头柜占用的空间,可防止运用电缆,从而削减布线的困难,以图1为例,可节约6个列头柜空间。

5) 规划和装置规划简略,布局简略,装置步骤简略,无需专业东西。

6) 扩容和总拥有本钱(TCO)母线槽装置后可根据需求重新装备,可在规划时预留容量,未来扩容便利,总拥有本钱较低。

7)环保特性母线槽悉数资料都选用无毒阻燃资料,99%的资料可回收,环保特性较好,而电缆则有必定的污染性。

4.2出资比照

针对计划1和计划2不同机柜结尾配电计划,两者的出资造价比照如下,如附表1所示。

 

比照列头柜,电缆,电缆桥架等全体费用,母线槽规划计划的全体出资和传统的列头柜加电缆方法基本适当,可是后期保护费用比电缆要低,全体而言总拥有本钱TCO较低。

4.3机房母线槽适用性剖析

综上所述,对机房母线槽技能选用应考虑不同场景的适用性,剖析如下:

1) 对机柜安置密度要求高、安置机柜数量最大化状况下,主张选用机房母线槽,可节约精细列头柜占用空间。

2)对同一主机房区内设备分期上架状况,主张选用机房母线槽,既确保上架设备不同功率和接

口类型预备性,又可减低全体出资本钱。

3)对UPS室与主机房区间隔较远、且同时多个主机房区状况下可选用“骨干关闭母线槽+机房母线槽”计划,防止电缆桥架标准过大和降低电缆敷设施工本钱。对主机机房区接近UPS室,且主机房区单一状况下,直接选用“骨干电缆+机房母线槽”计划。

4)对机房净高限制、地板下存在空调水管状况下,不主张选用机房母线槽。5定论母线槽技能从上世纪50年代发展至今,现已从一代空气型到三代复合型发展,技能发展日臻完

善,在互联网数据中心领域现已有了杰出的运用。母线槽具有灵敏性和扩展性,同一母排上可根据不同机柜负载巨细不同而灵敏分配,即相似网络带宽同享方法一样,功率负荷同享,如需扩容、调整相(三相不平衡时),只需相应调整对应的插接箱。机房母线槽计划是一种能有用削减电缆的运用量的挑选方法,关于集中供电形式电力机房具有实际运用意义。本文通过与传统电缆和列头柜方法,比照剖析母线槽的技能原理、技能特色、总出资费用以及后期保护本钱等,母线槽具有杰出的供电体系牢靠性和本钱优势,值得推行运用。母线槽具有安稳牢靠、配电效能高、散热好、电压降低、耐机械冲击和装置简便等特色,是一种电力数据中心杰出的结尾供电方法。随着智能电网、电力大数据、人工智能、物联网事务发展,电力数据中心正在加速建设中,信任电力母线槽技能会得到广发的运用和推行。


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