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劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)與小母線配電系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行比對(duì),從系統(tǒng)組成以及擴(kuò)展性、節(jié)能性等各方面分析,并結(jié)合實(shí)際案例,論證了小母線系統(tǒng)技術(shù)的可行性和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性
【關(guān)鍵詞】小母線:數(shù)據(jù)中心;供配電;母線槽
0 引言
當(dāng)前云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能領(lǐng)域技術(shù)快速發(fā)展,我國(guó)數(shù)據(jù)中心內(nèi)供配電發(fā)展的一種新方式。
1傳統(tǒng)配電方案
如圖1所示,機(jī)房傳統(tǒng)配電方式一般采用兩回路10kV市電接入至大樓配電房,經(jīng)過(guò)變壓器、低壓配電柜后輸入2路雙回路市電進(jìn)入機(jī)房雙電源切換箱,雙電源切換箱再引出電纜至UPS電源設(shè)備,再經(jīng)過(guò)UPS輸出柜連接至各列機(jī)柜配電列頭柜,列頭柜再敷設(shè)電纜至機(jī)柜內(nèi)PDU。傳統(tǒng)配電方式技術(shù)成熟可靠,單點(diǎn)故障率低。但配電列頭柜占用機(jī)柜空間、電纜傳輸損耗 大、施工復(fù)雜、可擴(kuò)展性和靈活性不大。
圖1傳統(tǒng)機(jī)柜配電方式
2 智能小母線配電方案
智能小母線配電系統(tǒng)是一種取代傳統(tǒng)電纜的數(shù)據(jù)中心末端配電解決方案,它由始端模塊、功能模塊、末端母線干線、干線連接模塊、分接配電模塊、干線防護(hù)模塊、干線端封等組成,它具備模塊外側(cè)接線、線路保護(hù)或控制通斷,浪涌保護(hù)、干線電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)和保護(hù)控制模塊的狀態(tài)監(jiān)測(cè),承載電能的主體,實(shí)現(xiàn)電能傳輸?shù)裙δ堋H鐖D2和圖3所示。
圖2智能小母線配電方式
圖3智能小母線組成部件
(1)始端模塊:負(fù)責(zé)UPS配電柜與小母線的連接,包含電纜進(jìn)線模塊、塑殼斷路器和600mm母線直線段,電纜在始端模塊中通過(guò)塑殼斷路器后接入對(duì)應(yīng)的母線端子排上。通過(guò)實(shí)現(xiàn)模塊外側(cè)接線、線路保護(hù)或控制通斷功能,其規(guī)格包括160/250/320/400/500/630/800A等。
(2)功能模塊:集成了浪涌保護(hù)、干線電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)和保護(hù)控制模塊的狀態(tài)監(jiān)測(cè)等功能。
(3)末端母線干線:承載電能的主體,實(shí)現(xiàn)電能傳輸,內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)為4根銅排(L1、L2、L3、N)或5根銅排(L1、L2、L3、N、PE),其規(guī)格包括160/250/320/400/500/630/800A等。
(4)干線連接:包括可實(shí)現(xiàn)干線擴(kuò)展的連接件和用于改變母線走向的各種彎頭等。
(5)分接配電模塊:雙觸點(diǎn)取電,采用微型斷路器作為保護(hù)元件,是插于母線槽主體上的小型配電模塊,用于為每一個(gè)用電設(shè)備提供電力,電流為6~100A。
(6)干線保護(hù)模塊:防護(hù)蓋板可以提高干線的防護(hù)等級(jí)并有效地防止人員接觸帶電導(dǎo)體。
(7)干線端封:保護(hù)干線末端的封蓋,提高防護(hù)等級(jí)。
(8)配電方式為: 從前端UPS配電柜引出電纜連接至母線槽前端的始端模塊,通過(guò)母線槽進(jìn)行電力傳輸,再根據(jù)每個(gè)機(jī)柜的功率密度選擇相應(yīng)規(guī)格的分接配電模塊,與機(jī)柜內(nèi)PDU連接后即完成對(duì)一個(gè)機(jī)柜配電工作。
3 兩種配電方式的比較
列頭柜+電纜與智能小母線配電方式的對(duì)比如表1所示。
表1傳統(tǒng)列頭柜與智能小母線性對(duì)比表
4某數(shù)據(jù)中心配電方案介紹
本項(xiàng)目為某數(shù)據(jù)第4.3.8條相關(guān)要求。
機(jī)房共規(guī)劃8列設(shè)備,組成4個(gè)封閉冷通道,不設(shè)置配電列頭柜,在每列機(jī)柜后門(mén)上方水平布置雙列母線,每條小母線分別來(lái)自不同UPS輸出回路,用于該列機(jī)柜AB路供電,本次設(shè)計(jì)采用單列母線長(zhǎng)度為2.4m、1.8m、1.2m三種規(guī)格的單條母線槽和長(zhǎng)度為815mm的始端模塊(進(jìn)線箱215mm+母線槽600mm)拼接而成,設(shè)計(jì)母線長(zhǎng)度的原則優(yōu)先選擇多條2.4m拼接,余量選用1.8m或1.2m。
單列母線槽的長(zhǎng)度不超過(guò)該列機(jī)柜總長(zhǎng)度的長(zhǎng)度,本機(jī)房每列機(jī)柜為12m,母線槽的長(zhǎng)度=0.815+2.4×4+1.2=11.615m。每列機(jī)柜16臺(tái),按每臺(tái)功率4kW計(jì)算,單列機(jī)柜總功率為64kW,選擇160A母線槽與160A始端模塊。本次機(jī)柜設(shè)備考慮單相供電,選用單相插接箱,選擇32A插接箱,插接箱的數(shù)量根據(jù)16臺(tái)機(jī)柜計(jì)算為6個(gè)(每3口配電模塊為1個(gè))。通過(guò)智能小母線方案配電設(shè)計(jì),每列省去1個(gè)配電列頭柜空間,更多地為IT設(shè)備的擴(kuò)展預(yù)留條件。
配電通過(guò)插接箱實(shí)現(xiàn),支持在線熱插拔,用電需求可以隨時(shí)隨需增減,而不涉及大的工程改動(dòng),在不影響其他正在運(yùn)行的機(jī)柜設(shè)備的前提下,可在同一條母線槽上實(shí)現(xiàn)單相、三相轉(zhuǎn)換。正因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn),隨著大規(guī)模數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)。
5安科瑞精密配電及監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
5.1概述
隨著數(shù)據(jù)中心集中監(jiān)控要求的多回路監(jiān)控裝置。
5.2應(yīng)用場(chǎng)所
適用于運(yùn)營(yíng)商、金融、中心
5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1)交流
5.4系統(tǒng)功能
1)主頁(yè)
開(kāi)機(jī)進(jìn)入主頁(yè),包含進(jìn)線參數(shù)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、出線參數(shù)、報(bào)警查詢(xún)等功能,按按鈕可進(jìn)入各功能界面查看。
2)進(jìn)線參數(shù)監(jiān)測(cè)
監(jiān)測(cè)主路的三相電壓、電流、系統(tǒng)頻率;各項(xiàng)及總的有功功率,無(wú)功功率,視在功率,功率因數(shù),有功電能、無(wú)功電能;電流、電壓不平衡度;電流、電壓諧波含量;*大需量。
3)出線參數(shù)監(jiān)測(cè)
分支回路的電壓、電流、有功功率、有功電能、功率因數(shù)額定電流設(shè)置、各相電流值;
負(fù)載百分比;*大需量。
4)開(kāi)關(guān)狀態(tài)
左側(cè)一列為主路開(kāi)關(guān)狀態(tài),主路跳閘SD狀態(tài)、主路防雷開(kāi)關(guān)狀態(tài)、主路防雷故障點(diǎn)狀態(tài),默認(rèn)為無(wú)源檢測(cè)點(diǎn),分閘為綠色,合閘為紅色。主路右側(cè)的皆為支路開(kāi)關(guān)狀態(tài);默認(rèn)為有源檢測(cè)點(diǎn),合閘為紅色,分閘為綠色。
5)報(bào)警查詢(xún)
當(dāng)前報(bào)警界面可查看實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警;開(kāi)關(guān)量動(dòng)作告警;任意數(shù)據(jù)的定時(shí)存儲(chǔ);進(jìn)線過(guò)電流2段閥值越限告警,可任意設(shè)定告警值;進(jìn)線過(guò)壓、欠壓、缺相、過(guò)頻率、低頻率越限告警;聲光告警功能。
5.5系統(tǒng)硬件配置
名稱(chēng) | 圖片 | 型號(hào) | 功能 |
精密電源管理系統(tǒng)軟件 | ACREL-AMC1000 | 一次圖顯示、進(jìn)線、出線回路所有電參量監(jiān)測(cè);回路開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警;負(fù)載百分比顯示;不平衡度檢測(cè);電流兩段式報(bào)警;事件記錄;數(shù)據(jù)定時(shí)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。 | |
精密配電柜 | ANDPF | 電源分配列柜。為IT機(jī)柜提供網(wǎng)絡(luò)布線傳輸服務(wù)和配電管理。 分為交流和直流列頭柜兩類(lèi)。 | |
雙路交流進(jìn)線監(jiān)測(cè)模塊 | AMC100-ZA | 監(jiān)測(cè)A+B雙路三相交流進(jìn)線回路的全電量參數(shù)、8路開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、2路報(bào)警輸出、2路漏電監(jiān)測(cè)、1路溫濕度檢測(cè)、3路RS485通訊、2-63次諧波 | |
雙路交流出線監(jiān)測(cè)模塊 | AMC100-FAK30 | 監(jiān)測(cè)A+B雙路交流出線共30分路的全電參量參數(shù)和開(kāi)關(guān)狀態(tài)(有源),1路485通訊 | |
雙路交流出線監(jiān)測(cè)模塊 | AMC100-FAK48 | 監(jiān)測(cè)A+B雙路交流出線共30分路的全電參量參數(shù)和開(kāi)關(guān)狀態(tài)(有源),1路485通訊 | |
雙路直流進(jìn)線監(jiān)測(cè)模塊 | AMC100-ZD | 監(jiān)測(cè)A+B雙路三相直流進(jìn)線回路的全電量參數(shù)、8路開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、4路報(bào)警輸出、1路溫濕度檢測(cè)、3路RS485通訊 | |
雙路直流出線監(jiān)測(cè)模塊 | AMC100-FDK30 | 監(jiān)測(cè)A+B雙路交流出線共30分路的全電量參數(shù)和開(kāi)關(guān)量狀態(tài)(有源)、1路RS485通訊 | |
雙路直流出線監(jiān)測(cè)模塊 | AMC100-FDK48 | 監(jiān)測(cè)A+B雙路交流出線共48分路的全電量參數(shù)和開(kāi)關(guān)量狀態(tài)(有源)、1路RS485通訊 | |
觸摸顯示屏 | ATP007kt | 實(shí)時(shí)顯示精密配電柜進(jìn)出線的電壓、電流、功率、電能、電能質(zhì)量、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等。 | |
雙路交流進(jìn)線監(jiān)測(cè)模塊 | AMC16Z-ZA | 監(jiān)測(cè)A+B雙路三相交流進(jìn)線回路的全電量參數(shù)、6路開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、2路報(bào)警輸出、2路漏電監(jiān)測(cè)、1路溫濕度檢測(cè)、1路RS485通訊、相序檢測(cè) | |
雙路直流出線監(jiān)測(cè)模塊 | AMC16Z-FAK24 | 監(jiān)測(cè)A+B雙路交流出線共24分路的全電量參數(shù)和開(kāi)關(guān)量狀態(tài)、1路RS485通訊、相位調(diào)整 | |
雙路直流出線監(jiān)測(cè)模塊 | AMC16Z-FAK48 | 監(jiān)測(cè)A+B雙路交流出線共48分路的全電量參數(shù)和開(kāi)關(guān)量狀態(tài)、1路RS485通訊、相位調(diào)整 | |
雙路直流進(jìn)線監(jiān)測(cè)模塊 | AMC16Z-ZD | 監(jiān)測(cè)A+B雙路三相直流進(jìn)線回路的全電量參數(shù)、6路開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、2路報(bào)警輸出、2路漏電監(jiān)測(cè)、1路溫濕度檢測(cè)、1路RS485通訊、相序檢測(cè) | |
雙路直流出線監(jiān)測(cè)模塊 | AMC16Z-FDK24 | 監(jiān)測(cè)A+B雙路交流出線共48分路的全電量參數(shù)和開(kāi)關(guān)量狀態(tài)、1路RS485通訊、相位調(diào)整 | |
電流互感器 | AKH-0.66-W | 用于列頭柜進(jìn)出線回路電流采集。 | |
霍爾傳感器 | AHKC-F-XXXA/5V | 監(jiān)測(cè)主路電流,孔徑43*13 |
6安科瑞智能母線監(jiān)控解決方案
6.1概述
數(shù)據(jù)中心的青睞,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。
6.2應(yīng)用場(chǎng)所
適用于運(yùn)營(yíng)商、金融、中心
6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
6.4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)。
*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(xún)
電能情況可以查詢(xún)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(xún)電能值。
6.5系統(tǒng)硬件配置
名稱(chēng) | 圖片 | 型號(hào) | 功能 |
智能母線管理系統(tǒng) | Acrel-AMB1000 | 實(shí)現(xiàn)對(duì)母線系統(tǒng)的智能化管理,包括電參量顯示,報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn),事件記錄,數(shù)據(jù)采集處理和轉(zhuǎn)發(fā)等。 | |
插接箱監(jiān)控模塊 | AMB110-A(D)-P1 | 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)插接箱電壓電流用電量等電參量以及插腳處溫度、箱內(nèi)環(huán)境濕度等。 | |
插接箱監(jiān)控模塊 | AMB110-A(D)/W-P1 | 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)插接箱電壓電流用電量等電參量以及插腳處溫度、箱內(nèi)環(huán)境濕度等。 | |
顯示單元 | AMB10L-72 | 用于擴(kuò)展液晶顯示插接箱和始端箱的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。 | |
電流互感器 | AKH-0.66-W | 用于采集負(fù)載電流,三合一互感器,水晶頭接口,免工具安裝。 | |
連接器 紅外測(cè)溫采集器 | AMB310 | 采集匯總各紅外測(cè)溫模塊的溫度數(shù)據(jù)并上傳至觸摸屏及后臺(tái)系統(tǒng)。 | |
連接器 紅外測(cè)溫模塊 | AMB300 | 紅外非接觸測(cè)溫,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母線槽接頭溫度和濕度。 | |
觸摸顯示屏 | ATP010kt | 實(shí)時(shí)采集并顯示母線槽電參量、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)并上傳后臺(tái)。可設(shè)置報(bào)警的閾值以及記錄報(bào)警事件。 |
7 結(jié)束語(yǔ)
近些年,智能小母線配電方案還沒(méi)得到大規(guī)模的普及和應(yīng)用,但是隨著目前IDC大型數(shù)據(jù)國(guó)家“十四五"規(guī)劃中碳達(dá)峰、碳中和的戰(zhàn)略定位也是一致的。相信在不久的將來(lái),智能小母線配電方式會(huì)得到大規(guī)模的應(yīng)用,也會(huì)隨著設(shè)計(jì)的不斷完善成為一種主流。
參考文獻(xiàn)
【1】何鑫.《某數(shù)據(jù)中心小母線配電系統(tǒng)的應(yīng)用》
【2】中國(guó)電子工程設(shè)計(jì)院.GB 50174-2017數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京中國(guó)計(jì)劃出版社2017.
【3】AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理解決方案-樣本
【4】數(shù)據(jù)中心解決方案樣本2022.04版
作者簡(jiǎn)介:劉細(xì)鳳,女,現(xiàn)任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