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淺談智能小母線與列頭柜配電模式比較

2025-10-14 [762]

安科瑞劉邁

　　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、建設成本及經(jīng)濟效益等，得出了有益的結論。

　　關鍵詞：IDC基礎設施智能小母線列頭柜模塊化 UPS

　　1背景及意義

　　中共*央3月4日召開會議，研究當前疫情防控和穩(wěn)定經(jīng)濟社會運行*點工作，該會議將數(shù)據(jù)*心提升到“新基建"的戰(zhàn)略基礎設施層面，將為數(shù)據(jù)*心行業(yè)的快速發(fā)展注入了*動力。數(shù)據(jù)*心是ICT技術的核心載體，現(xiàn)代數(shù)據(jù)*心正朝著大型化、高密度、綠色環(huán)保、模塊化方向發(fā)展；隨著IT技術的發(fā)展，出租機房等商業(yè)模式的興起，機房建設之初機柜密度不確定性大為增加，對機房內末端供配電系統(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當今技術的發(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、建設成本及經(jīng)濟效益等，得出了有益的結論。

　　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要求。缺點是線路較多、金屬導體消耗量大、施工復雜；系統(tǒng)靈活性差:變更能力較差、分期實施困難、不可重復利用系統(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

　?。?）智能小母線的主要優(yōu)點如下。

　?、偬岣吲潆姷目煽啃裕杭床寮从玫男∧妇€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。

　?、谠鰪娕潆姷撵`活性：在機柜容量難以準確預測的時候，更適合采用這種母線，配電容量可隨時調整。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。

　?、坌∧妇€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備提供準確的電力供給。

　?、馨惭b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。

　?、蓦S業(yè)務發(fā)展的可擴展性：整體架構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。

　?、藿档瓦\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)客戶需要調整配置，隨時遷移、復用，減少重復投資。

　　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。

　?。?）智能小母線配電模式目前也存在一些不足。

　?、購呐潆娊Y構上分析，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，需要在機房內設置一套監(jiān)控系統(tǒng)并配置主機、顯示屏，增加投資及相應占用空間。

　　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；當機柜功率密度較低的時候，差異會進一步加大。

　?、苤悄苄∧妇€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，對于設置封閉冷通道的機房，靠近封閉冷通道側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列設備，每列設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機柜設備按雙回路供電方案進行設計,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列設備，組成6個封閉冷通道，不設列頭柜，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。相關建設成本估算如表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*(6000-3

　　000)*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)結構