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    母线槽在电机房中的应用

    发布时间:2022-05-04 09:43:45 | 点击:467   

    跟着电力业务的开展和智能电网的升级,电力数据中心对供电系统的可靠性和智能维护要求越来越高。数据中心机柜端配电规划要满足传统机房的配电功用,还应满足长期的设备扩容要求;同时,还要尽或许减少设备扩容对现在已运行的设备产生影响。供电系统除满足高可靠性外,还应该具有强大的监控功用,机房运维人员随时能够了解机柜负载情况、各配电分支回路的电气情况和不同负载机群的电量消耗等。

    当前,数据机房的配电容量一般保持在必定的范围内,一般依照服务器机柜、刀片机柜、网络机柜、作业机柜、小型机机柜等,常规数据中心单机柜负荷一般在3kW~8kW之间。根据各类设备功率不同,电气联接器接口规范也有所区别,这为供电根底配套实施带来了极大的应战。传统落地式配电单元(列头柜)已不能满足越来越多的供电需求。

    近年来,跟着数据中心活络性和多元化开展,一种愈加活络的机柜端规划方案逐步在电力机房中得到运用,即母线槽配电系统。现在已有很多大型数据中心采购母线槽规划方案,如Google、Facebook、阿里巴巴和腾讯等数据中心。母线槽在电力工作作为一种导线运用现已有几十年的历史,但是关于电力数据中心运用而言,则比较新颖,运用案例不多。与传统电缆办法对比,母线槽具有愈加可靠的安全性、接口电阻和温升控制也愈加优胜。1母线槽结构原理母线槽是由铜、铝母线柱构成一个封闭金属设备,用来为涣散系统各个元件分配较大功率。母线槽首要以铜或铝作为导体、用非烯性绝缘支撑,然后封装到金属槽中?;磕赶卟鄣亩钔獾缪?80V,适用于沟通50Hz,额外电流250~6300A三相四线制或三相五线制供配电工程中,它具有容量大、装拆简略、施工周期短等特征。

    1.1分类及开展按用处分,母线槽一般分始端母线槽、直通母线槽、L型垂直弯通母线、Z型垂直偏置母线、T型垂直三通母线、X型垂直四通母线等,以及有关附件及紧固设备。按绝缘办法,分为空气式、布满式和高强度三种插接母线槽。按其结构及用处,可分为布满绝缘、空气附加绝缘、空气绝缘、耐火绝缘等;按其外壳材料分为钢外壳、铝合金外壳和钢铝混合外壳母线槽。母线槽的开展现已阅历三代,榜首代为空气型母线槽、第二代为布满型母线槽、第三代为复合绝缘性母线槽,母线槽的技术开展日渐完善和成熟。

    1.2优点分析,母线槽以铜排或铝为导体,电流容量大且电气功用、机械功用好。母线槽的外壳为金属,具有不焚烧、安全可靠性且运用寿数长等特征。与传统电缆比较,管道或桥架所占方位较少,关于大型建筑物的施工和线缆排布非常有利。

    母线槽的首要特征如下:

    (1) 容量大、压降很小、短路负载性能强;

    (2) 可靠性高;

    (3) 外形小且漂亮、重量轻;

    (4) 施工联接便当,检查简略。

    1.3缺点分析

    母线槽作为一种新式的结束供电技术,同样存在以下不足之处:

    (1)防护等级:现在工作干流品牌机房母线槽多选用空气型母线,防护等级为IP40。设备时需考虑到空调冷凝水防护问题,如主机房地板下设备空调水管,则不建议选用地板下设备方案;

    (2)对机柜顶部空间要求相对较大,对净高较小的机房,设备条件或许存在限制;(3)智能监控搜集功用:机房母线槽对主干和每个机柜结束的用电参数进行监控搜集,需别的敷设通讯线缆,工序上比较精密列头柜凌乱。


    2机房专用的母线槽系统首要由六部分构成:线槽主体、端部馈电???、线槽联接???、接线盒、监控??楹屯ㄑ赌??。

    2.1母线槽主体外壳供给线槽维护,提高热安稳性,满足各种设备办法,如竖直吊装或许水平设备,侧边可贴标识。导电铜排是根据载流量需求选择不同截面,表面镀锡,增强抗腐蚀性并减小接触电阻的电解铜。表面的绝缘材料具有出色的可短路电流性能。

    2.2端部馈电??槎瞬坷〉缒?橛糜诮缌尤肽赶卟巯低?。端部馈电??槟谥枚下菲?、监控??橐约巴ㄑ赌?榈?,断路器规范按每列负载需求配备。

    2.3线槽联接??橄卟哿幽?橛糜诙瞬坷〉缒?橛肽赶卟壑魈?,线槽主体与主体之间,线槽主体与弯头之间的联接。

    2.4联接盒接线盒能够在母线槽主体上设备,接线盒内置控制空开及给机柜供电的插座。现在工作上,接线盒在母线槽主体上设备,大多数均支撑热插拔办法,活络卡位固定,便当随时为扩容负载供给电气联接。接线盒在母线槽主体上具体设备方位工作上根本由两种规划情况,固定设备和活络设备,Schneider等供货商选用固定式方位设备,即母线槽主体上每隔600mm预留一个设备孔位供给接线盒设备。PDI、Startline等供货商可在主体就任何方位设备。对不同尺度规范机柜摆放而言,无疑后者愈加适合机房的规划。2.5监控??榧嗫啬?榉治崾爸骺氐ピ讲糠?。结束单元为机房母线槽经过在端部馈电???、接线盒等部件配备智能化电量仪等电气搜集???,可即时搜集功率、电流、电压等电气数据。主控单元包括硬件主控单元和软件管理途径?;磕赶卟酃婊疚囊阅吃?00平米的电力机房为例,进行母线槽方案和传统列头柜方案规划比较。该区域可安顿9列机柜,每个列头柜对就近两列机柜供电,每个机柜尺度为800mm×1100mm。如图2所示。

    方案1:每列机柜上方悬吊双母线槽供电,每条母线槽上的接线盒设备两个空开和两个工业插座,分别为该列的双面机柜供电,支撑即插拔办法,简易便当业务扩容和功用延伸。

    方案2:假设选用传统的精密列头柜配电方案,则需为两列机柜配备1个精密列头柜,并向每面机柜供给双电源供电。如图3所示。

    3母线槽主体配备

    每个机柜平均功率按终期需求6kW进行计算,按平面安顿,机房中每列最多为8面机柜,每一列机柜功率为P=8×6kW=48kW,长期最大作业电流I=48/(0.8×3×0.22)=90A。母线截面一般应按最大长期作业电流选取,在年均负荷较大且母线槽距离较长时,一般比按最大长期作业电流选择的母线槽截面要大些[7-8]。本案例为年均负荷大、且距离较长的情况,结束母线槽规范按160A配备,即每一列机柜配备2条160A母线槽,分别从主备供UPS电源接入

    3.1端部配电??榕浔?

    端部馈电??橛擅恳涣谢穸杂Φ闹鞅腹┠赶卟鄹髋浔?个接入配电盒,与主干母线槽的插接箱间选用电缆联接。

    3.2机柜端馈电盒配备主备供结束母线槽上设备机柜端馈电盒,关于服务器机柜和存储机柜配备32A开关,对作业站机柜和网络机柜配备16A开关,经过工业联接器与机柜上的PDU插排进行联接。

    3.3智能监控和通讯功用配备监控系统搜集功用包括开关情况、电量、功率、功率因数、电压等。通讯功用为经过结束母线槽供电监控途径向机房动力环境监控系统敞开接口并供给监测数据。

    3.4母线槽接地传统的维护地线PE线放置在母线槽内一侧,而新式母线槽选用外壳做PE整体接地。在母线槽强制性规范GB7251.1的7.4条电击防护的7.4.3.1.5条中规则,假设选用的办法能够保证电路有持久出色的导电性能,并且载流容量足以接受成套设备中流过的接地缺点电流,那么组装成套设备的各种金属部件则被以为能够有用地保证维护电路的连续性。


    4方案对比

    针对方案1的母线槽技术和方案2的传统精密列头柜方案,其差异和优缺点对比分析如下:

    4.1技术对比

    1)散热性

    机房母线槽不同于国内传统的布满型母线槽,选用敞开式规划,载流铜排直接与空气接触,运用空气传导散热,并经过紧密接触的钢制外壳,把热量发出出去。别的,母线槽外部铝壳除起到维护效果外,表面还经过阳极化处理,可增强散热性能;铜排表面镀镍,下降接触电阻,下降电压降,减少损耗。传统的列头柜加电缆办法,电缆的绝缘材料既是绝缘材料,又是隔热材料,在机柜数量众多的情况下,电缆会调集较多,较难散热,因此电力电缆在桥架内敷设时,为保证出色散热,一般最多允许敷设2层。因此母线槽的散热功用和电缆

    比较愈加优胜。

    2) 可维护性

    传统的电缆办法,因其材料易磨损和易老化,且寿数较短等要素,需求守时进行检查和维护,到运用年限后还需更换。而母线槽为金属架构,维护简略,日常维护一般仅需丈量外壳和穿芯螺栓的温升、进线箱的接头温升等罢了。

    3) 过载性能

    电缆所用的绝缘材料常期作业温度一般为95~105℃,母线槽的过载性能大大高于电缆。别的,电缆的最大载流范围为1000mm截面积,额外电流1600A,而母线槽额外电流最大能做到6300A。

    4) 空间安顿母线槽可节省配电柜或列头柜占用的空间,可防止运用电缆,从而减少布线的困难,以图1为例,可节省6个列头柜空间。

    5) 规划和设备规划简略,布局简略,设备过程简略,无需专业东西。

    6) 扩容和总具有本钱(TCO)母线槽设备后可根据需求重新配备,可在规划时预留容量,未来扩容便当,总具有本钱较低。

    7)环保特性母线槽全部材料都选用无毒阻燃材料,99%的材料可回收,环保特性较好,而电缆则有必定的污染性。

    4.2出资对比

    针对方案1和方案2不同机柜结束配电方案,两者的出资造价对比如下,如附表1所示。

    对比列头柜,电缆,电缆桥架等整体费用,母线槽规划方案的整体出资和传统的列头柜加电缆办法根本适当,但是后期维护费用比电缆要低,整体而言总具有本钱TCO较低。

    4.3机房母线槽适用性分析

    综上所述,对机房母线槽技术选用应考虑不同场景的适用性,分析如下:

    1) 对机柜安顿密度要求高、安顿机柜数量最大化情况下,建议选用机房母线槽,可节省精密列头柜占用空间。

    2)对同一主机房区内设备分期上架情况,建议选用机房母线槽,既保证上架设备不同功率和接

    口类型预备性,又可减低整体出资本钱。

    3)对UPS室与主机房区距离较远、且同时多个主机房区情况下可选用“主干封闭母线槽+机房母线槽”方案,防止电缆桥架规范过大和下降电缆敷设施工本钱。对主机机房区接近UPS室,且主机房区单一情况下,直接选用“主干电缆+机房母线槽”方案。

    4)对机房净高限制、地板下存在空调水管情况下,不建议选用机房母线槽。5定论母线槽技术从上世纪50年代开展至今,现已从一代空气型到三代复合型开展,技术开展日臻完

    善,在互联网数据中心领域现已有了出色的运用。母线槽具有活络性和扩展性,同一母排上可根据不同机柜负载大小不同而活络分配,即类似网络带宽同享办法相同,功率负荷同享,如需扩容、调整相(三相不平衡时),只需相应调整对应的插接箱?;磕赶卟鄯桨甘且恢帜苡杏眉跎俚缋碌脑擞昧康难≡癜旆?,关于集中供电方式电力机房具有实践运用意义。本文经过与传统电缆和列头柜办法,对比分析母线槽的技术原理、技术特征、总出资费用以及后期维护本钱等,母线槽具有出色的供电系统可靠性和本钱优势,值得推广运用。母线槽具有安稳可靠、配电效能高、散热好、电压下降、耐机械冲击和设备简洁等特征,是一种电力数据中心出色的结束供电办法。跟着智能电网、电力大数据、人工智能、物联网业务开展,电力数据中心正在加快建设中,信任电力母线槽技术会得到广发的运用和推广。

    浙江电盟电气有限公司是国内专业生产母线槽、软连接、伸缩节、密集型母线槽等系列产品
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