王子锋

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定

摘要：本文主要从数据机房电气系统的发展现状入手，分析传统列头柜加电缆模式的弊端，介绍轨道式母线槽在数据机房电气系统中的独特优势，系统阐述轨道式母线槽代替传统列头柜的必然性，为数据机房电气系统应用方式的决策提供借鉴和参考。

关键词：数据机房；列头柜；轨道式母线槽

1数据机房电气系统现状及其应用弊端

1.1数据机房电气系统的现状

       在20世纪80年代初期，我国开始制定机房建设方面的相关国家标准。1982年我国颁布的GB2887一1982《计算站场地技术要求》，使机房建设从此有了统一的标准。数据机房是计算机通过代理服务器与互连网连接构成的局部空间。随着我国网络建设的发展，使大量数据的传输成为可能。数据机房建设已成为一个由多个组成的系统工程，主要包括:装饰系统、电气系统、接地及防雷系统、空调通风系统、火灾自动报警及自动灭火系统、PDU配电系统、屏蔽工程、综合布线系统、安全防范系统、设备及环境监控系统、大屏幕显示系统、KVM系统、多媒体会议系统、总控中心系统（ECC）等，可以说，机房建设涵盖了智能建筑工程的各个。目前，作为机房建设重要组成部分的电气系统主要采用列头柜加电缆模式。

1.2列头柜加电缆模式的应用弊端

       列头柜是一列机柜设备顶端的一个机柜，通常在前端的叫列头柜，末端的叫列尾柜，主要功能是对这一列机柜的交流或者直流负载提供电源，起到配电，监控，测量、保护、告警等功能。列头柜作为现代数据中心机房配电系统的特殊产品，根据机房建设要求研制了不同配置要求的多层级产品，它集电源输入、输出、电能质量监测的一体化配电设计；标准网络机柜结构，整体外观一致，配置智能触摸屏，更直观的显示电能质量监测数据，同时可通过数字通讯上载至后台环境控制系统，以达到对整个配电系统的实时监控和运行质量的有效管理。随着互联网技术的广泛应用，运营商兴建数据中心有时受一些因素的制约，因此，数据机房的改造和增容刻不容缓，原有列头柜加电缆模式供电的弊端也逐渐显露出来，主要如下：

       1）采用列头柜方案设计时已按加大负载方式预估完成，初次投入大、未来运维成本高；

       2）占用服务器机柜位空间，机房内部有效空间使用效率降低；

       3）需要铺设大量线缆不利于机房空调制冷通风，相应增加能耗；

       4）列头柜柜体内空间有限，未来扩容能力差；

       5）电缆易老化，且传导率逐年降低并产生用电安全隐患；

       6）部署周期长，需要电工资质人员操作；

       7）使用周期短，不利于保护投资，且所有的配电列头柜组件不利于二次利用；

       8）在应用于高密度设备区时，投资额会成倍增加，成本不可控。

2轨道式母线槽的由来及其特点

       随着密集型母线槽在输配电领域的广泛应用，人们逐渐探索母线槽在数据机房内的应用，我公司是长期致力于生产母线槽、配电盘及邮电产品的公司，结合密集型母线槽和滑触式母线的特点，将一组U型铜排配以绝缘导轨，安置于半开口的铝合金型材中，就形成了轨道式母线槽。

       轨道式母线槽相对于列头柜加电缆模式具有如下特点：

         1）安全性

       对比列头柜+线缆的配电产品，轨道式母线槽将工程化设施提升为模块化产品，增强了数据中心供配电系统后10米的安全等级，且后期免维护。

       2）灵活性

       模块化结构设计的轨道式母线槽配电系统可极大的满足客户对末端供电的需求，解决客户对在线扩容、重新部署和升级设备的配电需求。对关键业务环境和数据中心而言，可彻底摆脱传统末端配电系统造成的末端电力调整不连续性、工程化及周期长等问题;通过即插即用式的设计，极大地方便了安装和使用。

       3）持续性

       现代数据中心更加强调绿色、环保和节能。轨道式母线槽末端配电系统是面向未来的末端供配电模型和解决方案，有更好的可扩展性。这种系统可极大改变传统线缆在部署中空间占用比例大、风险防范等级低的问题，解决线缆占用地板下静压箱的空间问题，因此是一种既节能、又提升安全性的系统;

       4）可用性

       如何实现不间断的电力配送是数据中心电力配送的核心和重要议题，轨道式母线槽独特的、可多次使用的插接单元是实现这种可用性的关键，一个安全的、可靠的配电回路通过简单的插入、旋转和锁闭即可获得。

3轨道式母线槽在数据机房的应用优势

       轨道式母线槽作为专门为数据机房量身定制的配电产品，在数据机房配电系统中有其独到的应用优势：

       1）更高的安全性

       降低故障率，减少故障点，大大减少线路数量，降低人为操作故障。独特的接插单元是实现可用性的关键，过简单的插入、锁闭即可获得一个安全的、可靠的分回路。整体架构既能支持初始电力需求，又可在使用过程中根据需求的变化快速扩展。从日负荷到全生命周期内的电力供应体系架构。可靠的接地系统，独立连续的地线，与母线槽外壳实现有效的等电位连接。更高的消防安全性。所有母线部件不含卤化物、有毒物质；符合阻燃要求，火灾情况下，母线不会释放有毒气体，基本免维护。

       2）更高的灵活性

       无论是柜顶或高架地板方式，都可通过大容量中性和专用接地选项来支持各种单相、多相负载需求。模块化结构设计极大地减少安装时间，同时可解决客户对在线扩容、重新部署和升级设备的配电要求。可以先预置母线槽，待明确机柜内设备用电需求后，根据实际需求随时增加、减少或更换插接单元。单相插接箱可以随时实现三相间的互换，在线调整负荷所 在相位，平衡三相负荷。母线槽本体采用轨道式结构，插接单 元可以在母线槽本体上任意调整位置（除母线槽连接处）。 

       3）更优越的节能性 

       减少列头柜增加了服务机柜的布置空间。改变传统线缆在部署中空间占用比例大、风险防范等级低的问题，有利于散热。电压降减少，降低线路损耗，提高供电效率。消除高架地板下混乱的供电现状，降低能源消费，提高制冷效果，节约能耗， 优化 PUE 值。模块化的母线本体和插入式分接单元可以迁移和反复使用，避免投资浪费。产品免维护，节约运营成本。 

       4）集成化的智能监控系统 

       监控系统采用人机界面的配电、监控解决方案。通过监控模块、通讯模块等构成电能监控系统，支持多种通讯方式，实时采集电能参数及开关状态，能精确到每台机柜的能耗计算，实现远程电能监测、控制。为监测插接单元在母线本体插接的 可靠性，在插脚处置入温度传感器，实时监测插脚的接触状态。 

       随着云服务、互联网、大数据等信息技术的迅猛发展，现代数据中心正朝着大型化、高密度、绿色环保、模块化方向发展。随着IT技术的发展,出租机房等商业模式的兴起，机房建 设之初机柜密度不确定性大为增加，对机房内末端供配电系统在经济性、持续性、灵活性、可靠性上提出了新的挑战。列头柜加电缆的传统末端配电方式因其局限性而难以适应当今技术的发展。使用轨道式母线槽来替代列头柜加电缆的配电方式,成为解决数据机房电气系统发展的一种新方式。

4安科瑞智能母线测控仪表介绍

       针对数据中心智能小母线的监控要求,安科瑞推出了AMB系列小母线监控解决方案，该方案包括采集模块、配套附件、监控系统,能对母线运行过程中的各种参数进行监控，发生故障则进行告警，以保证系统稳定运行。

       AMB检测单元是针对数据中心智能小母线插接箱/始端箱的监控要求新设计的产品，该检测单元安装固定在插接箱/始端箱内部，插接箱/始端箱采用特有的方式与母线连通，它集成全部电力参数的测量(如单相或者三相的电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、频率、功率因数)以及全面的电能监测和考核管理。同时可以实时监控母线接口温度，配合2路RJ45通讯接口（1进1出）或LORA无线通讯，采用MODBUS-RTU协议可以方便可靠的将监测数据上传至主控箱和后台系统，保证系统安全可靠运行。

       安科瑞智能母线测控仪表选型如表1，组网方案如图1，图2：

表1 产品选型规格

注：AMB100用于始端箱、AMB110用于插接箱、A-交流系统、D-直流系统可选配AMB10显示器，显示器只循环显示电压、电流参数。

图1  AMB智能小母线插接箱/始端箱检测单元系统组网方案一

图2  AMB智能小母线插接箱/始端箱检测单元系统组网方案二

【参考文献】

[1]黄永生.轨道式母线槽在数据机房电气系统中的应用[J]

[2]余长庚.绿色数据中心机房智能监控技术及应用[M].武汉:华中科技出版社,2017.

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册. 2019.11版