安科瑞 劉秋霞
摘要：對(duì)比了傳統(tǒng)列頭柜和智能小母線配電模式的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合典型數(shù)據(jù)中心機(jī)房案例，定量分析了兩種模式下可安裝機(jī)架數(shù)量、建設(shè)成本及經(jīng)濟(jì)效益等，得出了有益的結(jié)論。
關(guān)鍵詞：IDC基礎(chǔ)設(shè)施 智能小母線 列頭柜模塊化 UPS
1背景及意義
中共*央3月4日召開(kāi)會(huì)議，研究當(dāng)前疫情防控和穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)社會(huì)運(yùn)行*點(diǎn)工作，該會(huì)議將數(shù)據(jù)中心提升到“新基建"的戰(zhàn)略基礎(chǔ)設(shè)施層面，將為數(shù)據(jù)*心行業(yè)的快速發(fā)展注入了強(qiáng)大動(dòng)力。數(shù)據(jù)*心是ICT技術(shù)的核心載體，現(xiàn)代數(shù)據(jù)*心正朝著大型化、高密度、綠色環(huán)保、模塊化方向發(fā)展；隨著IT技術(shù)的發(fā)展，出租機(jī)房等商業(yè)模式的興起，機(jī)房建設(shè)之初機(jī)柜密度不確定性大為增加，對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)末端供配電系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)性、持續(xù)性、靈活性、可靠性上提出了新的挑戰(zhàn)。列頭柜加電纜的傳統(tǒng)末端配電方式因其局限性而難以適應(yīng)當(dāng)今技術(shù)的發(fā)展。使用1000A以下的智能小母線來(lái)替代列頭柜及電纜的配電方式，成為解決數(shù)據(jù)*心內(nèi)機(jī)房供配電發(fā)展的一種新方式。
本文對(duì)比了傳統(tǒng)列頭柜方式和智能小母線方式的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合典型數(shù)據(jù)*心機(jī)房案例，定量分析了兩種模式下可安裝機(jī)架數(shù)量、建設(shè)成本及經(jīng)濟(jì)效益等，得出了有益的結(jié)論。
2兩種配電模式介紹
2.1傳統(tǒng)列頭柜配電
列頭柜形式的配電系統(tǒng)是典型的放射式供配電系統(tǒng),總配電柜直接供電給列頭柜和負(fù)載，如圖1所示。
圖1傳統(tǒng)列頭柜配電方案
列頭柜模式的主要優(yōu)點(diǎn)是各負(fù)荷獨(dú)立受電,一旦發(fā)生故障只局限于本身而不影響其他回路,充分滿足現(xiàn)行規(guī)范對(duì)重要用電負(fù)荷的技術(shù)要求。缺點(diǎn)是線路較多、金屬導(dǎo)體消耗量大、施工復(fù)雜；系統(tǒng)靈活性差:變更能力較差、分期實(shí)施困難、不可重復(fù)利用系統(tǒng)靈活性差。另外,在列頭柜形式的供配電系統(tǒng)中,列頭柜占用了寶貴的機(jī)房空間資源。
2.2智能小母線配電
智能小母線配電系統(tǒng)是典型的樹(shù)干式供配電系統(tǒng),總配電柜至各機(jī)柜之間采用一條干線連接的配電方式,中間不需要配置列頭柜，如圖2所示。
圖2智能小母線配電方案
（1）智能小母線的主要優(yōu)點(diǎn)如下。
①提高配電的可靠性：即插即用的小母線系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)的電纜,可避免電纜所帶來(lái)的諸如電纜接頭容易氧化、松動(dòng)和接觸不良等問(wèn)題，提高了機(jī)房的可靠性和安全性。
②增強(qiáng)配電的靈活性：在機(jī)柜容量難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的時(shí)候，更適合采用這種母線，配電容量可隨時(shí)調(diào)整。母線槽和接插箱可根據(jù)實(shí)際情況分期部署，即針對(duì)現(xiàn)在數(shù)據(jù)*心里出現(xiàn)的白空間及測(cè)試機(jī)房，靈活母線槽可做到供配電分離，在機(jī)柜的容量和位置不確定的時(shí)候先期部署母線槽主體，之后等機(jī)柜一旦確定容量和位置，即可選擇接插箱進(jìn)行配電。
③小母線系統(tǒng)可帶電熱插拔：在數(shù)據(jù)*心正常運(yùn)行情況下，靈活母線可在帶電的情況下隨時(shí)加載或卸載，即可隨時(shí)增加或減少機(jī)柜數(shù)量或容量而不影響其他設(shè)備的運(yùn)行。機(jī)柜容量可從16A到63A，單相、三相任意選擇，有的放矢地為用電設(shè)備提供準(zhǔn)確的電力供給。
④安裝方式靈活：支持多種安裝方式，可在機(jī)柜頂部安裝，地板下安裝，嵌入天花板安裝等。母線槽式樣和接插箱單元可以按照客戶的需求定制，例如，采用2N系統(tǒng)、單獨(dú)接地或者專(zhuān)用接地，選擇不同的插座或懸垂電纜。
⑤隨業(yè)務(wù)發(fā)展的可擴(kuò)展性：整體架構(gòu)既能支持初始電力需求，又可在使用過(guò)程中根據(jù)需求的變化快速擴(kuò)展，達(dá)到一種“隨需而建"的效果。
⑥降低運(yùn)行維護(hù)成本：采用靈活母線方式規(guī)避了傳統(tǒng)方式所帶來(lái)的后期運(yùn)維工作量大、運(yùn)維周期不可控及人為干預(yù)帶來(lái)的安全性降低等問(wèn)題，同時(shí)靈活母線方式可任意插拔、拼接，可實(shí)現(xiàn)多次重復(fù)使用，提高資金效率3倍以上。母線槽方式可隨時(shí)根據(jù)客戶需要調(diào)整配置，隨時(shí)遷移、復(fù)用，減少重復(fù)投資。
⑦增加數(shù)據(jù)*心營(yíng)運(yùn)收入：采用靈活母線可省掉列頭柜，為機(jī)房騰出更多的空間放置機(jī)柜，對(duì)于機(jī)柜出租業(yè)主來(lái)說(shuō)將是一筆不小的收入。
（2）智能小母線配電模式目前也存在一些不足。
①?gòu)呐潆娊Y(jié)構(gòu)上分析，傳統(tǒng)列頭柜+電纜的方式采用放射式配電到每個(gè)機(jī)柜，而小母線采用樹(shù)干式配電方式到每個(gè)機(jī)柜，樹(shù)干式配電比放射式配電可靠性低，主干小母線若出現(xiàn)故障，則干線上全部配電單元均會(huì)出現(xiàn)故障掉電的情況，故障影響范圍較大。
②傳統(tǒng)的列頭配電柜，一般均采用貼著機(jī)架布置在列頭位置，運(yùn)維人員現(xiàn)場(chǎng)可通過(guò)設(shè)置在列頭柜面板上的智能儀表顯示屏查看各種監(jiān)測(cè)參數(shù)。智能小母線安裝在機(jī)柜上方，小母線底部距離地板高度約2.5m以上，因此智能小母線一般均采用對(duì)每個(gè)機(jī)柜各種電參數(shù)分散監(jiān)測(cè)、監(jiān)控終端設(shè)置集中顯示的方式，運(yùn)維人員無(wú)法方便地現(xiàn)場(chǎng)查看監(jiān)測(cè)參數(shù)。為了解決方便現(xiàn)場(chǎng)查看的問(wèn)題，需要在機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置一套監(jiān)控系統(tǒng)并配置主機(jī)、顯示屏，增加投資及相應(yīng)占用空間。
③智能小母線為密集型母線，且電流等級(jí)一般在160A/200A/250A/400A這幾種規(guī)格，部分品牌產(chǎn)品只有250A/400A這幾種規(guī)格，因此采用智能小母線的造價(jià)會(huì)比采用傳統(tǒng)列頭柜配電柜+電纜的造價(jià)高；當(dāng)機(jī)柜功率密度較低的時(shí)候，差異會(huì)進(jìn)一步加大。
④智能小母線的安裝對(duì)機(jī)房梁下凈高的要求較高，需綜合考慮智能小母線自身的高度、插接箱的高度，以及插接箱安裝、更換所需的空間，因此相對(duì)于傳統(tǒng)列頭柜+電纜的方式，安裝智能小母線對(duì)機(jī)房梁下凈高的要求會(huì)較高，部分機(jī)房梁下凈高較小的老舊機(jī)房，難以滿足安裝智能小母線的凈高條件。對(duì)于雙路電源/雙路母線供電的機(jī)房，為了降低對(duì)機(jī)房?jī)舾叩囊螅p路母線一般平行安裝在機(jī)柜上方，對(duì)于設(shè)置封閉冷通道的機(jī)房，靠近封閉冷通道側(cè)的智能小母線的維護(hù)工作將變得比較困難。智能小母線采用分段拼接的方式，容易因安裝質(zhì)量不符合使用要求，母線出現(xiàn)彎曲、接頭接觸不良的情況。
2.3兩種配電模式對(duì)比（如表1所示）
表1兩種配電模式對(duì)比
3典型案例對(duì)比分析
我們選擇某數(shù)據(jù)*心的兩個(gè)面積均約為600平方米（約30*20）的典型機(jī)房進(jìn)行對(duì)比分析。
3.1傳統(tǒng)列頭柜方案
機(jī)房共規(guī)劃安裝11列設(shè)備，每列設(shè)1個(gè)列頭柜，組成6個(gè)封閉冷通道，共可安裝205個(gè)IT機(jī)柜，如圖3所示。
圖3采用列頭柜的機(jī)房布局方案
IT機(jī)柜設(shè)備按雙回路供電方案進(jìn)行設(shè)計(jì),列頭柜輸入來(lái)自UPS的A、B兩路電源，分A/B路通過(guò)走線槽分別布放電纜至每臺(tái)IT機(jī)柜。
3.2智能小母線方案
機(jī)房共規(guī)劃安裝11列設(shè)備，組成6個(gè)封閉冷通道，不設(shè)列頭柜，共可安裝216個(gè)IT機(jī)柜，如圖4所示。
圖4采用智能小母線的機(jī)房布局方案
在每列機(jī)柜頂部鋪設(shè)2條與機(jī)柜等長(zhǎng)的軌道式小母線。來(lái)自UPS輸出的A路與B路。各IT機(jī)柜配電通過(guò)其安裝在其頂部的A/B段母線的插接箱分別引電至機(jī)柜內(nèi)的A/B路PDU完成機(jī)柜雙路取電。
3.3造價(jià)及經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析
根據(jù)上述典型機(jī)房模型，采用列頭柜方案將比小母線方案減少11個(gè)機(jī)柜。相關(guān)建設(shè)成本估算如表2、3、4所示。
兩種方案造價(jià)對(duì)比：智能小母線方案造價(jià)較傳統(tǒng)列頭柜方案總造價(jià)約高33.5%；單機(jī)柜平均造價(jià)約高29.9%。
按每個(gè)IT機(jī)架每月租金6000元，單機(jī)架月耗電3000元估算（不計(jì)帶寬租金），本案例采用小母線方案時(shí)可增加11個(gè)機(jī)架，則每年可增加租金：11*(6000-3
000)*12=396000元，投資回收期約為2.06年，如表5所示。
表5投資回收期分析
4安科瑞智能母線監(jiān)控解決方案
4.1概述
數(shù)據(jù)*心IT服務(wù)器配電傳統(tǒng)采用*密配電柜，占用空間較大，配電線纜多，新增設(shè)備不便，為了節(jié)省面積，智能小母線方案由于不占用機(jī)房面積、可按需靈活插拔，受到很多數(shù)據(jù)*心的青睞，被越來(lái)越多的應(yīng)用。
安科瑞智能母線監(jiān)控產(chǎn)品分為交流和直流母線監(jiān)控兩類(lèi)，包括始端箱監(jiān)測(cè)模塊、插接箱監(jiān)測(cè)模塊以及觸摸屏，另外還可以搭配母線槽連接器紅外測(cè)溫模塊用于監(jiān)測(cè)母線槽的運(yùn)行溫度，確保母線槽配電安全。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線手拉手簡(jiǎn)單組網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)任意插接箱檢修或更換時(shí)不影響其他在線運(yùn)行的插接箱的數(shù)據(jù)上傳通訊。
4.2應(yīng)用場(chǎng)所
適用于運(yùn)營(yíng)商、金融、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數(shù)據(jù)*心
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.4系統(tǒng)功能
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
在主頁(yè)點(diǎn)擊數(shù)據(jù)采集按鈕后，進(jìn)入系統(tǒng)圖界面：此界面顯示了每個(gè)箱子的電壓。
基本參數(shù)界面
顯示電壓、電流、功率、電能等電參數(shù)數(shù)據(jù)，在設(shè)備地址旁邊的輸入框輸入本箱子對(duì)應(yīng)的儀表地址，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)箱子中儀表數(shù)據(jù)的采集。
諧波數(shù)據(jù)
通過(guò)點(diǎn)擊“箭頭"來(lái)左右切換2-63次諧波數(shù)據(jù)。
zui大需量
顯示電壓、電流、功率的*大需量的數(shù)值及發(fā)生時(shí)間。
電能查詢
電能情況可以查詢上12月份的每個(gè)月用電量、上一年總用電量、本年已用電量、根據(jù)選擇不同時(shí)間查詢電能值。
4.5系統(tǒng)硬件配置
5結(jié)論
綜上，數(shù)據(jù)*心配電采用智能小母線供配電系統(tǒng)具有更高的靈活性，同時(shí)其具有施工周期短、使用壽命長(zhǎng)、可重復(fù)利用等特點(diǎn)，增加了機(jī)房的利用率和收益，投資回收期較短，因此隨著今后技術(shù)逐步成熟、成本進(jìn)一步降低，可考慮逐步推廣使用。
6參考文獻(xiàn)
霍毅.羅秋菊.劉宇.程勁暉.智能小母線與列頭柜配電模式比較
數(shù)據(jù)中心解決方案樣本2022.04版
