經(jīng)常在一些與客戶的技術(shù)交流過程中,遇到關(guān)于機(jī)柜母線如何部署的問題。本文將結(jié)合數(shù)據(jù)中心機(jī)房機(jī)架頂部布設(shè)、空調(diào)方案、通信走線、消防、照明等空間需求,針對(duì)母線設(shè)計(jì)思路、部署方式等問題進(jìn)行探討。

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數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)

在開始討論母線方案之前,我們先了解下數(shù)據(jù)中心的配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 (1)數(shù)據(jù)中心配電產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 依據(jù)圖1結(jié)構(gòu),我們可以將數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)劃分為三個(gè)層次:

①第一層:接入層配電 總變配電系統(tǒng):高低壓配電柜變壓器柴油發(fā)電機(jī)組成數(shù)據(jù)中心總配電系統(tǒng)。 ②第二層:機(jī)房配電 機(jī)房配電系統(tǒng):低壓配電柜和UPS,UPS配電柜和精密空調(diào)柜等組成。 ③第三層:機(jī)柜配電 末端配電系統(tǒng):列頭柜或機(jī)房專用母線系統(tǒng)(交流方案、交直流方案),電源分配單元(下簡(jiǎn)稱PDU)、工業(yè)連接器及服務(wù)器自鎖電源線。 (2)數(shù)據(jù)中心的電力冗余安全性配置 根據(jù)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)TIA-942《數(shù)據(jù)中心的通信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》,考量基礎(chǔ)設(shè)施的“可用性”、“穩(wěn)定性”和“安全性”,將IDC分為四個(gè)等級(jí)(Tier1,Tier2,Tier3及Tier4)。見表1。其中,T4標(biāo)準(zhǔn)是第三方機(jī)房里最高級(jí)別,其最大特色在于可提供容災(zāi)服務(wù)。

T4:容錯(cuò)級(jí)。提供多個(gè)系統(tǒng)同時(shí)工作,也就是常說的2N或者2(N+1)系統(tǒng)。安全冗余配置一般采用市電和柴油發(fā)電機(jī)組供電,采用市電安全可靠、成本低,只要付電費(fèi)就可以。但數(shù)據(jù)中心需要24h全天候運(yùn)行,所以一旦市電出現(xiàn)線纜檢修停電等情況就需求采用發(fā)電機(jī)供電。 在數(shù)據(jù)中心供電的問題上,如果數(shù)據(jù)中心可以接入兩路不同的電網(wǎng),如圖2所示。可以在一路檢修的情況下,利用另外一路供電,但假如只有一路市電,那都會(huì)備發(fā)電機(jī),在停電情況下進(jìn)行供電。若N代表市電,N+1是一路市電加一路發(fā)電機(jī),2N是兩路市電,通常還會(huì)有2N+1,兩路市電,外加發(fā)電機(jī)做后備。

(3)數(shù)據(jù)中心的機(jī)柜母線配置 機(jī)房末端配電系統(tǒng)中母線輸電配置也是采用AB路2N方案來設(shè)置供電系統(tǒng)方案,同時(shí)向服務(wù)器關(guān)鍵設(shè)備提供雙路電源,保障供電的穩(wěn)定性、可用性、安全性。

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數(shù)據(jù)中心母線配電解決方案

(1)母線的劃分(見表2)

根據(jù)母線的容量、運(yùn)用環(huán)境及主要功能,將母線區(qū)分為:動(dòng)力母線(俗稱大母線)和機(jī)房母線(俗稱小母線)以及其它母線(如照明、防火母線等)。

一般定義800A電流等級(jí)為機(jī)房母線和動(dòng)力母線分界點(diǎn)。 (2)機(jī)房母線系統(tǒng) ①機(jī)房母線設(shè)計(jì)要求 低溫升、智能化、易維護(hù)、多插孔、交直流通用。 ②機(jī)房母線分類 滑軌式母線; 直列式母線 (3)滑軌式母線結(jié)構(gòu)及插接箱安裝方式滑軌式母線的銅排導(dǎo)體采用環(huán)繞式布置,中間形成一個(gè)連續(xù)的空間通道,底部連續(xù)開槽具有密集布置插孔或全程全點(diǎn)位接入分支回路的特點(diǎn),如圖3所示。

(4)直列式母線結(jié)構(gòu)及插接箱安裝方式(圖4)直列式母線的銅排導(dǎo)體采用并列上下平行布置,母線左右兩側(cè)可間隔或密集布置插孔接入分支回路的特點(diǎn)。

(5)母線在數(shù)據(jù)中心的運(yùn)用場(chǎng)景(圖5)

①總變配電系統(tǒng):動(dòng)力大母線; ②低壓配電柜輸電到機(jī)房配電柜; ③UPS配電柜配電到機(jī)柜母線始端箱或列頭柜(替代電纜); ④終端配電系統(tǒng):機(jī)房小母線; ⑤配電到機(jī)柜和其他關(guān)鍵負(fù)載在內(nèi)的終端配電方案。 (*列頭柜方案經(jīng)電纜輸配電到機(jī)柜和其他關(guān)鍵負(fù)載本文不詳述) (6)機(jī)房母線供電特點(diǎn) 數(shù)據(jù)中心主機(jī)房中,交流UPS供電系統(tǒng)供電場(chǎng)景,通常在電力機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置UPS雙總線供電系統(tǒng)(2N或3N方式)。 ①在主機(jī)房?jī)?nèi)為每列機(jī)架配置1個(gè)列頭柜,為該列每個(gè)機(jī)架內(nèi)的2條PDU設(shè)備供電; ②母線供電方案:利用“始端箱+母線槽+插接箱”,代替“列頭柜+電纜”為IT設(shè)備機(jī)柜供電。母線系統(tǒng)(含2個(gè)始端箱、2根母線槽及相應(yīng)數(shù)量的插接箱),分別對(duì)該列通信機(jī)架內(nèi)的2條PDU設(shè)備配電。 傳統(tǒng)列頭柜和機(jī)房母線兩種不同配電模式的供電系統(tǒng)對(duì)比如圖6所示。

傳統(tǒng)列頭柜配電模式,UPS設(shè)備至列頭柜、列頭柜至機(jī)架,均常采用電纜連接、沿走線架敷設(shè)的方式; 機(jī)房母線配電,UPS設(shè)備至始端箱采用電纜連接(也可使用大母線配電到始端箱),沿機(jī)房電源用主走線架(常用800mm寬)敷設(shè);始端箱至插接箱采用母線槽供電,插接箱至PDU采用電纜連接。 列頭柜及機(jī)房母線方案優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比如圖7所示。

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機(jī)房母線的運(yùn)用方案

(1)母線布置方案的類型 ①柜頂布置(適用于機(jī)房層高靜空間大于3.2M,含500mm地板)特點(diǎn):直觀，簡(jiǎn)單，不占用空間，散熱好，運(yùn)維簡(jiǎn)單。 ②柜底布置(適用于機(jī)房有防靜電地板,僅直列式母線結(jié)構(gòu)) 特點(diǎn):占用地板下空間影響散熱,插接箱向上安裝,運(yùn)維困難、不宜觀察,適用于老機(jī)房改造項(xiàng)目,下送風(fēng)冷卻方式。 *本文暫僅對(duì)柜頂布置進(jìn)行詳細(xì)討論,其簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)決定機(jī)房一般都采用柜頂布置方式。 (2)母線供電模式 數(shù)據(jù)中心基于供電冗余的考慮,都是采用2N冗余的供配電方式。因此機(jī)柜供電均采用AB路母線2N冗余供電,服務(wù)器通常都有兩路電力輸入端口,AB路電源同時(shí)接入,目前供電方案中有如下配置方式: ①1路交流,1路直流; ②2路交流,包括雙路熱備(各50%供電負(fù)荷,同時(shí)供電);一主一備(100%負(fù)荷單路供電,ATS切換回路供電),如圖8所示。

(3)母線機(jī)柜頂端的布置方式 按母線供電回路劃分,機(jī)房母線布置方式分為兩種: ①AB-4路布置(圖9)

如:I字型部署4路母線供電,此種方式采用雙路電源4路母線架設(shè)在兩排微模塊機(jī)柜后上方,直接為下方PDU配電。簡(jiǎn)單,清晰,多數(shù)采用此部署方案。具體情況如圖9所示。 ②AB-2路布置(圖10)

中置式部署。2路母線單獨(dú)供電,此種方式減少了始端箱數(shù)量及供電電纜根數(shù),母線整體性更強(qiáng)。但是單路母線負(fù)荷更高。另外,母線需要跨過冷通道天窗,需要單獨(dú)設(shè)計(jì)。(不推薦) U字型部署。2路母線環(huán)線供電,在單列機(jī)柜末端環(huán)繞布置形成單列機(jī)柜雙路模式,雙列機(jī)柜假四路供電模式,此種方式減少了始端箱數(shù)量及供電電纜根數(shù),母線整體性更強(qiáng)。(推薦) 以上兩種布置方案,對(duì)比AB雙列四路母線方案從成本角度講無太大區(qū)別;母線根數(shù)雖減少一倍,但電流等級(jí)增大一倍,實(shí)際上從成本角度可互相抵消。而在運(yùn)維及使用方便性上,推薦采用I字型部署四路母線布置方案，更簡(jiǎn)單、可靠、方便運(yùn)維。