邵帥飛, 鄭曉茜

(1.機械工業(yè)第六設(shè)計研究院有限公司, 河南 鄭州 450007;2.鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 河南 鄭州 450021)

0 引 言

數(shù)據(jù)中心末端智能母線通過現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù),實時監(jiān)控母線的溫升、電能運行參數(shù)等數(shù)據(jù),并對采集的實時數(shù)據(jù)進行分析處理和存儲,上傳至數(shù)據(jù)中心ECC監(jiān)控中心,發(fā)出告警及報警信息,通過音頻及可視化的界面對話窗口告知運營管理人員,及時排查故障[1]。

數(shù)據(jù)中心末端智能母線供電系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的配電列頭柜加電力電纜有更大的優(yōu)勢。配電列頭柜加電力電纜末端配電方式是由UPS輸出配電柜引電力電纜至列頭柜,經(jīng)主路斷路器控制開關(guān)控制各分路斷路器開關(guān),最終至IT設(shè)備機柜PDU插排供電,若配電列頭柜電能參數(shù)監(jiān)控單元出現(xiàn)故障,導(dǎo)致相應(yīng)配電列頭柜所帶載的機柜失去監(jiān)控,故存在單點隱患,若期間服務(wù)器發(fā)生宕機,不能有效及時處理,產(chǎn)生嚴(yán)重后果[2-3]。

1 末端供電智能母線系統(tǒng)架構(gòu)及特點

數(shù)據(jù)中心末端供電智能母線架構(gòu)圖如圖1所示。

電力供應(yīng)端口箱主要由金屬外殼和內(nèi)部絕緣件組成。外殼可根據(jù)實際配電安裝需求開孔,為接入電纜或者母排提供空間[4]。

母線槽:規(guī)格100～800 A多個系列提供多種選擇。母線槽長度分為1 m、2 m和3 m段,也可根據(jù)現(xiàn)場需求定制。智能母線槽插槽防護等級不小于IP2X,可有效防止手指或直徑大于12.5 mm的固體異物進入殼內(nèi)。母線外殼采用優(yōu)質(zhì)的鋁鎂合金,壁厚不小于4 mm,強度高,不易變形;導(dǎo)體采用高純度電解銅(≥99.97%),阻抗低,溫升小;絕緣件采用改性PVC護套,耐溫120 ℃以上,安全系數(shù)高。

母線優(yōu)點:軌道式主體結(jié)構(gòu),簡單明了,安全性高;插接箱旋轉(zhuǎn)式插接,帶電插拔,安裝快捷;母線干線上隨處可插接插接箱,靈活性強;雙零線結(jié)構(gòu),更好地應(yīng)對諧波效應(yīng);全電參量智能檢測模塊單元,保證末端供電系統(tǒng)可靠、安全、智能。

插接箱單元特點:旋轉(zhuǎn)式插接,無需專用工具;磷銅卷口彈性插腳;可任意選裝1P/2P/3P開關(guān);可以實現(xiàn)一拖一或者一拖多設(shè)置(單極開關(guān)-單機柜,三極開關(guān)-三機柜);內(nèi)裝有電壓、電流等電能參數(shù)監(jiān)測模塊。

2 配電列頭柜電力電纜與智能母線末端供電對比

數(shù)據(jù)中心末端供配電系統(tǒng)平面圖如圖2所示。

數(shù)據(jù)中心末端配電列頭柜采用放射式的供配電系統(tǒng),UPS總輸出配電柜直接放射敷設(shè)至配電列頭柜及IT設(shè)備柜[5-6]。其優(yōu)點是各負(fù)載之間獨立受電,若發(fā)生系統(tǒng)故障,切除故障回路,縮小停電范圍,不影響其他回路,完全滿足國家相應(yīng)規(guī)范對IT設(shè)備重要負(fù)荷的用電技術(shù)要求。其缺點是分支線路多、有色金屬導(dǎo)體消耗量大、施工安裝工藝復(fù)雜、系統(tǒng)可擴展性差,不能滿足不同業(yè)務(wù)的用電容量需求,分期實施時需要把末端電力線纜一次敷設(shè)到位,系統(tǒng)靈活性差。此外,傳統(tǒng)配電列頭柜加電力電纜形式的供配電系統(tǒng)中,配電列頭柜需要占用數(shù)據(jù)中心的空間資源。

數(shù)據(jù)中心配電列頭柜電力電纜拓?fù)鋱D如圖3所示。缺點:線纜地板下鋪設(shè)工期長、難度大,且后期檢修、管理困難;列頭柜空間有限,后期變更的靈活性較差;線纜密集鋪設(shè),容易聚集溫升,有火災(zāi)隱患;線纜架空地板下鋪設(shè),影響制冷效果;列頭柜占用機柜位置,造成土地成本浪費[7]。

數(shù)據(jù)中心智能母線供配電系統(tǒng)采用樹干式的供配電系統(tǒng),UPS總輸出配電柜至各IT設(shè)備機柜之間采用兩條干線(智能母線)連接的配電方式[8-9]。其優(yōu)點是消耗的有色金屬導(dǎo)體量相對較少、安裝施工快捷方便、即插即用、系統(tǒng)擴展靈活,可滿足不同承租用戶的個性化業(yè)務(wù)用電容量,易于擴展與變更。與電力電纜相比,智能母線可靠性更高、工程生命周期長,并且可重復(fù)利用[10]。其缺點是智能母線主干線發(fā)生故障時,影響范圍大,但母線干線的故障概率很低。

數(shù)據(jù)中心末端配電智能母線拓?fù)鋱D如圖4所示。優(yōu)點:取消配電列頭柜,節(jié)約占地面積,爭取了更多的盈利性機柜;開關(guān)控制及數(shù)據(jù)采集分布于始端箱和各插接箱,避免互相影響;避免了強電在架空地板下敷設(shè),主動發(fā)熱少,對制冷造成的負(fù)擔(dān)小,有效降低數(shù)據(jù)中心能耗和PUE值;安裝方便快捷,工期大大縮短;插接箱模塊化,實現(xiàn)分支數(shù)量及容量隨時調(diào)整;內(nèi)部均為銅排輸電,安全性能更高。

3 某B級數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備末端配電設(shè)計

某B級數(shù)據(jù)中心配電架構(gòu)系統(tǒng)圖如圖5所示。

某B級數(shù)據(jù)中心末端配電系統(tǒng)圖、電氣監(jiān)控系統(tǒng)圖分別如圖6、圖7所示。

其中,每臺機柜IT設(shè)備用電量按4 kW考慮,機房內(nèi)配電系統(tǒng)采用的電纜選用低煙無鹵電力電纜,從電源列頭柜到設(shè)備機柜使用的電纜選用低煙無鹵電力電纜。機房內(nèi)設(shè)備機柜均采用雙回路供電的方式,每個機柜均配備2個PDU模塊。雙回路供電系統(tǒng)從2N雙總線配置的UPS輸出柜到機柜采用母線(UPS至吊頂敷設(shè)智能母線采用電力電纜轉(zhuǎn)接)方式,母線到機柜采用插接箱+電力電纜方式,母線進線箱內(nèi)設(shè)置斷路器及監(jiān)控、防雷模塊,插接箱帶有開關(guān)及遠(yuǎn)程監(jiān)控電流、功率等參數(shù)監(jiān)控功能,相應(yīng)的監(jiān)控參數(shù)上傳至數(shù)據(jù)中心ECC監(jiān)控中心[11-12]。

數(shù)據(jù)中心末端配電采用智能母線配電技術(shù),其供電容量靈活,可以滿足不同承租商的個性化業(yè)務(wù)需求,施工安裝方便靈活,部署簡單快捷。為有效節(jié)約數(shù)據(jù)中心空間資源,取消末端強電列頭柜,原有配電列頭柜的位置可增加1套IT設(shè)備柜。一般情況下每40個左右IT設(shè)備柜配置2套配電列頭柜。取消配電列頭柜,可增加2/40左右的IT設(shè)備機柜數(shù)量,按主機房400架IT機柜為例,原需要20個列頭柜,采用智能母線后IT設(shè)備機柜可設(shè)置420個,對于對外承租的數(shù)據(jù)中心,每個機柜租賃費8萬元/年計算,可增加經(jīng)濟效益160萬元,因此可有效提高數(shù)據(jù)中心的空間利用率和經(jīng)濟性;采用智能母線系統(tǒng),機柜上方走線,可減少架空地板下電氣走線的火災(zāi)安全隱患,后期檢修方便。這為數(shù)據(jù)中心安全運行提供有力保障,大大提高了供電運行的可靠性以及運行管理的自動化水平。

4 結(jié) 語

本文介紹了數(shù)據(jù)中心末端配電智能母線系統(tǒng)與配電列頭柜形式供配電系統(tǒng)的技術(shù)性能[11-12],通過案例更進一步明確了末端智能母線系統(tǒng)的優(yōu)點,并對配電列頭柜電力電纜方案和智能母線系統(tǒng)配電方案進行分析。采用柔性更強、安全性和可靠性更高的智能母線系統(tǒng)將更加適合新基建數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展需求。