淺析數據中心末端配電母線槽技術的應用及產品監控選型

hth下载地址 陳聰

【摘要】末端配電母線槽是一種新型的數據中心配電解決(jue) 方案。本文針對額定電流、額定衝(chong) 擊耐受電壓、額定短時耐受電流三個(ge) *點技術參數展開探討，分析了母線槽依據的國家標準，指出了*點技術參數的選擇依據，並舉(ju) 例說明選擇方法。

【關(guan) 鍵詞】數據中心；末端配電；母線槽；*點技術參數

0引言

隨著人工智能、大數據和雲(yun) 計算等新興(xing) 技術的迅速發展，越來越多的領域開始進行數字化轉型，各級政府加大了智能交通和智慧城市的建設力度，一批數據中心提上了建設日程。傳(chuan) 統的數據中心配電係統一般采用列頭櫃＋電纜的方式,成本較高，靈活性較低。當前，以數據中心末端配電母線槽為(wei) 主幹形成的新型配電係統，具有經濟性好、靈活性強、可靠性高等優(you) 點，已成為(wei) 解決(jue) 數據中心內(nei) 機房供配電發展的一種新方式。作為(wei) 一種新型設施，數據中心末端配電母線槽*點技術參數的選取對於(yu) 產(chan) 品性能和產(chan) 品質量的體(ti) 現具有重要的現實意義(yi) 。

數據中心末端配電母線槽是一種具有特殊用途的母線槽，需要通過CCC認證才可以銷售，該產(chan) 品應該符合國家標準GB/T7251.6—2015的規定要求，其*點技術參數需要依據產(chan) 品特征、使用環境，再根據相應的標準條款選取，使其能夠充分體(ti) 現出產(chan) 品性能。本文針對數據中心末端配電母線槽的*點技術參數展開探討，分析GB/T7251.6—2015的相應條款對產(chan) 品的約束，指出技術參數選擇的依據，並以一款400A的數據中心末端配電母線槽為(wei) 例說明*點技術參數的選擇方法。

1結構分類

母線槽是指導體(ti) 係統形成的封閉成套設備，一般由絕緣材料、殼體(ti) 、導體(ti) 材料組成。從(cong) 結構上看，數據中心末端配電母線槽可分為(wei) 滑軌式和直列式。

所謂滑軌式，是指采用環繞方式布置導體(ti) ，在中間形成連續的空間通道，在底部開槽，這種結構可以支持在任意點位插接取電。滑軌式母線槽的插接箱在母線槽的下方安裝，可以做到即插即用。滑軌式母線槽為(wei) 模塊化結構，支持分步實施、擴展和重構，支持器件的分項采購和部署。

所謂直列式，是指采用上下並列平行方式來布置導體(ti) ，左右兩(liang) 側(ce) 可密集或間隔布置插孔，從(cong) 而接入分支回路。直列式母線槽結構簡單，成本較低，但由於(yu) 其插接箱是固定的，無法根據需求靈活移動，而且插接箱在左右水平方向安裝，插接口的數量有限，不方便擴容。另外，直列式母線槽的插接箱占用較大空間，既不易更換，也不方便維護。因此，直列式母線槽適合一次性固定配置的部署。

2額定電流

額定電流是非常重要的技術參數，它是由製造商宣稱的電流值，在一定的條件下通以額定電流時，母線槽各部件的溫升不能超過規定的限值。

首先，額定電流與(yu) 使用條件有密切的關(guan) 係。一般來說，上述的一定條件是指母線槽工作的正常使用條件或特殊使用條件，結合GB/T7251.6—2015和GB/T7251.1—2013,正常使用條件主要包括周圍空氣溫度，濕度條件，它們(men) 均包括戶內(nei) 和戶外兩(liang) 種情況，數據中心末端配電一般安裝在戶內(nei) ；汙染等級，數據中心內(nei) 的汙染等級一般為(wei) 1級或2級；海拔高度，一般不超過2000m;特殊使用條件主要包括溫度、氣壓的急劇變化；空氣、煙霧、塵埃等嚴(yan) 重汙染；強電磁場等等。數據中心使用的末端配電母線槽一般不適用特殊使用條件。

其次，額定電流要受溫升的限製，一般通過溫升試驗來驗證和確定。溫升試驗時，母線槽通以額定電流致使導體(ti) 發熱，通過傳(chuan) 導、對流和輻射等多種方式進行熱交換，*後與(yu) 周圍環境建立熱平衡。當母線槽所有部件的溫度每小時變化不超過1K時，可以認為(wei) 母線槽處於(yu) 近似的熱穩定狀態，此時母線槽溫度與(yu) 環境溫度的差值稱為(wei) 溫升，導體(ti) 溫升不能超過70K的溫升限值。特別需要注意的是，母線槽水平安裝和垂直安裝時會(hui) 得到較大差別的溫*值。一般來說，隻要設計合理，數據中心末端配電母線槽的溫升可以控製在較低的水平，圖1是400A數據中心末端配電母線槽的水平溫升試驗照片，其*高溫升為(wei) 48K。

3額定衝(chong) 擊耐受電壓

額定衝(chong) 擊耐受電壓Uimp是容易被忽略的*點技術參數，它是由製造商宣稱的以表征母線槽耐受瞬時過電壓的能力。額定衝(chong) 擊耐受電壓Uimp的選擇與(yu) 額定工作電壓和過電壓類別密切相關(guan) 。額定工作電壓是母線槽製造商宣稱的電壓值，它與(yu) 額定電流共同確定母線槽的使用參數，對多相電路來說，指的是相間電壓。對於(yu) 配電電路水平的母線槽來說，過電壓類別為(wei) III。GB/T7251.6—2015在5.2.4條款中說明，按照GB/T7251.1—2013的表G.1來選擇Uimp。

數據中心末端配電係統要求對瞬時過電壓具有較高的耐受能力，所以有很多製造商將母線槽的Uimp選為(wei) 10kV,這給試驗驗證帶來挑戰。衝(chong) 擊耐受電壓試驗時，要求對母線槽的每個(ge) 極施加5次1.2/50μs的衝(chong) 擊電壓，試驗過程中有擊穿放電則認為(wei) 不合格。較高的衝(chong) 擊耐受電壓值，要求母線槽具有較大的電氣間隙值，具體(ti) 要求見GB/T7251.1—2013的表1,這對設計提出更高的要求。圖2是400A數據中心末端配電母線槽的內(nei) 部結構，其電氣間隙值可以達到16mm,圖3和圖4分別是其正極性和負極性的衝(chong) 擊耐受電壓試驗波形圖，經過優(you) 化設計的數據中心末端配電母線槽可以耐受10kV的衝(chong) 擊電壓。

4額定短時耐受電流

額定短時耐受電流是一項重要的技術指標，它是母線槽製造商宣稱的，用電流和時間定義(yi) 的母線槽能夠耐受的短時電流（有效值）。額定短時耐受電流一般需要通過短路耐受強度試驗來驗證，試驗時母線槽產(chan) 品應能承受短時間、大電流所形成的電動力和熱應力的作用後，其功能不被破壞，這是一種電動穩定性和熱穩定性的綜合考核。短時耐受試驗過程中，通有短時大電流的母線槽導體(ti) 在其周圍形成磁場，而處於(yu) 磁場中的各載流導體(ti) 受到機械力的作用，這種電動力會(hui) 產(chan) 生*大的破壞作用。

短時耐受電流還具有瞬時加熱的特征：電流數值大，但是持續時間短。在這非常短的時間內(nei) ，由短路電流所產(chan) 生的熱量無法散出，幾乎全部用來升高導體(ti) 自身的溫度。因此，產(chan) 品溫度在很少的時間內(nei) 快速上升。短路試驗是實際短路情況的模擬，當輸、配電線路發生短路時，電流猛增至額定電流的幾十倍甚至上百倍，對電力係統中的輸配電設備產(chan) 生強烈熱衝(chong) 擊，當溫度超過一定限度時，連接部位可能會(hui) 發生熔焊、變形，機械強度降低，絕緣材料也處於(yu) 加速老化的過程，絕緣性能迅速下降，因此對絕緣產(chan) 生很大的破壞作用。圖5是額定電流為(wei) 400A的數據中心末端配電母線槽Icw=25kA,t=1s的短時耐受電流試驗的電流波形。GB/T7251.6—2015[3]規定在短路試驗後，母線槽產(chan) 品的電氣間隙和爬電距離仍應符合規定，絕緣性能也要滿足要求，結構的變形不應影響正常使用，特別是可移式部件應能夠正常插入或移植，防護等級不能有明顯的削弱。在優(you) 化設計、合理選擇、多次試驗驗證後，該型400A的數據中心末端配電母線槽通過了短時耐受試驗。

5hth下载地址智能母線監控解決(jue) 方案

5.1概述

數據中心IT服務器配電傳(chuan) 統采用*密配電櫃，占用空間較大，配電線纜多，新增設備不便，為(wei) 了節省麵積，智能小母線方案由於(yu) 不占用機房麵積、可按需靈活插拔，受到很多數據中心的青睞，被越來越多的應用。

hth下载地址智能母線監控產(chan) 品分為(wei) 交流和直流母線監控兩(liang) 類，包括始端箱監測模塊、插接箱監測模塊以及觸摸屏，另外還可以搭配母線槽連接器紅外測溫模塊用於(yu) 監測母線槽的運行溫度，確保母線槽配電安全。通過標準網線手拉手簡單組網，可以實現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據上傳(chuan) 通訊。

5.2應用場所

適用於(yu) 運營商、金融、政府、互聯網、企業(ye) 等數據中心

5.3係統結構

5.4係統功能

1. 實時監測

在主頁點擊數據采集按鈕後，進入係統圖界麵：此界麵顯示了每個(ge) 箱子的電壓。

1. 基本參數界麵

顯示電壓、電流、功率、電能等電參數數據，在設備地址旁邊的輸入框輸入本箱子對應的儀(yi) 表地址，即可實現對箱子中儀(yi) 表數據的采集。

1. 諧波數據

通過點擊“箭頭”來左右切換2-63次諧波數據。

1. *大需量

顯示電壓、電流、功率的*大需量的數值及發生時間。

1. 電能查詢

電能情況可以查詢上12月份的每個(ge) 月用電量、上一年總用電量、本年已用電量、根據選擇不同時間查詢電能值。

5.5係統硬件配置

6結束語

數據中心是國家確定的“新基建”七大領域之一，將在國民經濟和社會(hui) 發展中起到重要作用。作為(wei) 數據中心的能量供給器，具有模塊化、集成化特點，將使數據中心配電係統具有更好的經濟性，更強的靈活性，更高的可靠性，通過提供數據中心末端配電母線槽的*點技術參數的選擇方法，將使數據中心配電係統與(yu) 數據中心具有更優(you) 良的匹配性。

現在，數據中心末端配電母線槽正朝著智能化的方向快速發展。依據GB/T7251.8—2020進行智能化設計和試驗，其智能單元可以實時監測電壓、電流、頻率、功率、功率因數、開關(guan) 量狀態等相關(guan) 電氣參數和溫度數據，其預留的RS-485通信接口，還能夠用於(yu) 狀態監控係統組網。另外，通過創新結構設計，有效降低母線槽的溫*值，可以達到降低線路損耗的效果，還可以在回路中加入浪湧和過載保護，可以防止過電壓和過電流，從(cong) 而提供安全的配電環境。這些安全性、節能性、智能化的技術參數將是下一步的重要研究對象。

參考文獻

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