智能小母線與列頭柜配電模式比較

摘要：對比了傳統(tǒng)列頭柜和智能小母線配電模式的優(yōu)缺點，并結(jié)合典型數(shù)據(jù)*心機房案例，定量分析了兩種模式下可安裝機架數(shù)量、建設(shè)成本及經(jīng)濟效益等，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

隨著IT技術(shù)的發(fā)展，出租機房等商業(yè)模式的興起，機房建設(shè)之初機柜密度不確定性大為增加，對機房內(nèi)末端供配電系統(tǒng)在經(jīng)濟性、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)機房供配電發(fā)展的一種新方式。

本文對比了傳統(tǒng)列頭柜方式和智能小母線方式的優(yōu)缺點，并結(jié)合典型數(shù)據(jù)*心機房案例，定量分析了兩種模式下可安裝機架數(shù)量、建設(shè)成本及經(jīng)濟效益等，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)點是各負荷獨立受電,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)范對重要用電負荷的技術(shù)要求。缺點是線路較多、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)是典型的樹干式供配電系統(tǒng),總配電柜至各機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,可避免電纜所帶來的諸如電纜接頭容易氧化、松動和接觸不良等問題，提高了機房的可靠性和安全性。

②增強配電的靈活性：在機柜容量難以準確預(yù)測的時候，更適合采用這種母線，配電容量可隨時調(diào)整。母線槽和接插箱可根據(jù)實際情況分期部署，即針對現(xiàn)在數(shù)據(jù)*心里出現(xiàn)的白空間及測試機房，靈活母線槽可做到供配電分離，在機柜的容量和位置不確定的時候先期部署母線槽主體，之后等機柜一旦確定容量和位置，即可選擇接插箱進行配電。

③小母線系統(tǒng)可帶電熱插拔：在數(shù)據(jù)*心正常運行情況下，靈活母線可在帶電的情況下隨時加載或卸載，即可隨時增加或減少機柜數(shù)量或容量而不影響其他設(shè)備的運行。機柜容量可從16A到63A，單相、三相任意選擇，有的放矢地為用電設(shè)備提供準確的電力供給。

④安裝方式靈活：支持多種安裝方式，可在機柜頂部安裝，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)、單獨接地或者專用接地，選擇不同的插座或懸垂電纜。

⑤隨業(yè)務(wù)發(fā)展的可擴展性：整體架構(gòu)既能支持初始電力需求，又可在使用過程中根據(jù)需求的變化快速擴展，達到一種“隨需而建”的效果。

⑥降低運行維護成本：采用靈活母線方式規(guī)避了傳統(tǒng)方式所帶來的后期運維工作量大、運維周期不可控及人為干預(yù)帶來的安全性降低等問題，同時靈活母線方式可任意插拔、拼接，可實現(xiàn)多次重復(fù)使用，提高資金效率3倍以上。母線槽方式可隨時根據(jù)客戶需要調(diào)整配置，隨時遷移、復(fù)用，減少重復(fù)投資。

⑦增加數(shù)據(jù)*心營運收入：采用靈活母線可省掉列頭柜，為機房騰出更多的空間放置機柜，對于機柜出租業(yè)主來說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從配電結(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機柜，而小母線采用樹干式配電方式到每個機柜，樹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，一般均采用貼著機架布置在列頭位置，運維人員現(xiàn)場可通過設(shè)置在列頭柜面板上的智能儀表顯示屏查看各種監(jiān)測參數(shù)。智能小母線安裝在機柜上方，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每個機柜各種電參數(shù)分散監(jiān)測、監(jiān)控終端設(shè)置集中顯示的方式，運維人員無法方便地現(xiàn)場查看監(jiān)測參數(shù)。為了解決方便現(xiàn)場查看的問題，需要在機房內(nèi)設(shè)置一套監(jiān)控系統(tǒng)并配置主機、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會比采用傳統(tǒng)列頭柜配電柜+電纜的造價高；當(dāng)機柜功率密度較低的時候，差異會進一步加大。

④智能小母線的安裝對機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，因此相對于傳統(tǒng)列頭柜+電纜的方式，安裝智能小母線對機房梁下凈高的要求會較高，部分機房梁下凈高較小的老舊機房，難以滿足安裝智能小母線的凈高條件。對于雙路電源/雙路母線供電的機房，為了降低對機房凈高的要求，雙路母線一般平行安裝在機柜上方，對于設(shè)置封閉冷通道的機房，靠近封閉冷通道側(cè)的智能小母線的維護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比（如表1所示）

表1兩種配電模式對比

3典型案例對比分析

我們選擇某數(shù)據(jù)*心的兩個面積均約為600平方米（約30*20）的典型機房進行對比分析。

3.1傳統(tǒng)列頭柜方案

機房共規(guī)劃安裝11列設(shè)備，每列設(shè)1個列頭柜，組成6個封閉冷通道，共可安裝205個IT機柜，如圖3所示。

圖3采用列頭柜的機房布局方案

IT機柜設(shè)備按雙回路供電方案進行設(shè)計,列頭柜輸入來自UPS的A、B兩路電源，分A/B路通過走線槽分別布放電纜至每臺IT機柜。

3.2智能小母線方案

機房共規(guī)劃安裝11列設(shè)備，組成6個封閉冷通道，不設(shè)列頭柜，共可安裝216個IT機柜，如圖4所示。

圖4采用智能小母線的機房布局方案

在每列機柜頂部鋪設(shè)2條與機柜等長的軌道式小母線。來自UPS輸出的A路與B路。各IT機柜配電通過其安裝在其頂部的A/B段母線的插接箱分別引電至機柜內(nèi)的A/B路PDU完成機柜雙路取電。

3.3造價及經(jīng)濟效益對比分析

根據(jù)上述典型機房模型，采用列頭柜方案將比小母線方案減少11個機柜。相關(guān)建設(shè)成本估算如表2、3、4所示。

兩種方案造價對比：智能小母線方案造價較傳統(tǒng)列頭柜方案總造價約高33.5%；單機柜平均造價約高29.9%。

按每個IT機架每月租金6000元，單機架月耗電3000元估算（不計帶寬租金），本案例采用小母線方案時可增加11個機架，則每年可增加租金：11*(6000-3000)*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，包括始端箱監(jiān)測模塊、插接箱監(jiān)測模塊以及觸摸屏，另外還可以搭配母線槽連接器紅外測溫模塊用于監(jiān)測母線槽的運行溫度，確保母線槽配電安全。通過標(biāo)準網(wǎng)線手拉手簡單組網(wǎng)，可以實現(xiàn)任意插接箱檢修或更換時不影響其他在線運行的插接箱的數(shù)據(jù)上傳通訊。

4.2應(yīng)用場所

適用于運營商、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

.       實時監(jiān)測

在主頁點擊數(shù)據(jù)采集按鈕后，進入系統(tǒng)圖界面：此界面顯示了每個箱子的電壓。

.       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應(yīng)的儀表地址，即可實現(xiàn)對箱子中儀表數(shù)據(jù)的采集。

.       諧波數(shù)據(jù)

通過點擊“箭頭”來左右切換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)生時間。

.       電能查詢

電能情況可以查詢上12月份的每個月用電量、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)中心配電采用智能小母線供配電系統(tǒng)具有更高的靈活性，同時其具有施工周期短、使用壽命長、可重復(fù)利用等特點，增加了機房的利用率和收益，投資回收期較短，因此隨著今后技術(shù)逐步成熟、成本進一步降低，可考慮逐步推廣使用。

6參考文獻

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