摘要：数据中心作为企业的信息中心枢纽，承载着关系企业核心信息的服务器，是一套复杂的综合设施，不仅仅包括计算机系统和其它与之配套的设备，还包含冗余的数据通信连接、环境控制设备、监控设备以及各种安全装置。配电系统作为数据中心最重要的关键环节之一，断电或低质量供电是造成数据中心服务器宕机的主要因素之一。如何优化数据中心机房配电系统提高可用性和安全性，确保服务器以及其它硬件不间断运行，是数据中心管理者面临的重大课题之一。本文分析了中低压母线槽在数据中心机房的应用。
关键词：中低压母线槽；数据中心机房；应用
基于大数据时代数据中心机房的发展趋势及传统电缆在大型数据中心机房配电的局限性，对比分析了低压母线槽在大型数据中心机房中的配电优势。传统配电方案在满足不断变化的客户需求的过程中显得有点力不从心，数据中心末端配电需要一种更高可用性、更高安全性和灵活的配电架构来支撑。
一、存在的问题
1.空间利用率问题。不少大型的数据中心集中在城市的核心中央商务区，租金昂贵，空间资源极其宝贵。对于在此类地区面临新建或改造数据中心的用户来说，如何提高设备的空间利用率是一个非常现实且棘手的问题。现代IT 服务器有小型化的趋势，如果物理基础设施仍然保持原来的臃肿体积无疑将会对整个数据中心运营效率的提高产生影响。用户的终极希望是基础物理设施占用的空间尽可能小，甚至不占用地板面积。然而，对于列头柜配电方案而言这很难做到。
2.灵活性问题。对于市场瞬息万变的互联网行业，很多业务可能不到1 年内就爆发，如果还是采用传统的数据机房建设模式，可能建好之后就已错过最佳时机，因此时间某种程度决定业务成败，2 ~ 3 年的数据中心建设周期是不能被接受的。用户的长期效益包括如何高效给服务器等设备供电和如何更快速地设计和建造数据中心，两者同样重要。目前国内数据中心建设周期因系统的进度及可用性要求的不同，实际建设的时间一般要3 ~ 18 个月不等。功率密度不断增大是必然趋势，且这种趋势无法准确预见，随之而来就带来了两个问题：① 机房功率密度不均衡导致局部温升过高；② 对机房配电方案提出了挑战。目前来看，传统列头柜配电方案显然还满足不了功率密度灵活变化的需求。
二、中低压母线槽在数据中心机房的应用
1.针对数据中心机房的输配电系统及设备的研究，我国及其他国家的一些数据中心机房参观，结果发现对大多数的数据中心机房管理人员来说他们更关注的是前段及中段配电系统包括变配电室，配电柜系统和UPS 系统等，而往往忽视了数据中心机房配电系统的最后“50”米配电线，目前全球90% 以上的数据中心机房采用的是传统的电缆作为最后“50”米的配电线，这“50”米中低压母线槽在数据中心机房的应用研究的电缆给人的直观感觉就是占用大量空间，比较杂乱，不便于管理；除此之外传统电缆配电的还有如下问题：1）安装铺设复杂，工期长，存在安全隐患；2）地板下布线，会占用风道空间，增加能量损失；3）多条电缆并行，线路损耗大，增加运营成本；4）末端配电扩展困难，系统灵活性降低等。
2.中低压母线槽是供电系统中负责传输电能的一种设备，它一般与取电箱配合使用分配电能，50 年代由前苏联引进我国，90 年代末开始在我国快速发展，2010 年左右我国的市场规模已超过百亿。中低压母线槽按照使用场合一般分为交流母线槽，直流母线槽，耐火母线槽和防水母线槽，目前常见的应用是交流母线槽；结构主要有密集绝缘型和空气绝缘型（目前市场占有率主要以前者为主），外壳目前主要以钢或铝合金居多，导体有铜导体和铝导体。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通常情况下中低压母线槽按照电流一般分为低电流母线槽20A-40A（照明母线），中电流母线槽（100A-800A）和高电流母线槽（800A-6300A）；配合使用的取电箱有金属箱体或者塑料箱体两种，箱体中一般都装有相应的断路器。相比于传统的电缆而言，母线槽具有载流量大，防护等级高，分配电能方便快捷，安全可靠等优点。由于中低压母线槽在配电方面的优势目前广泛应用在各个领域的输配电，如高层商用及住宅楼宇，大型商场，现代厂房等。
3.近些年随着数据中心业务的爆炸式增长及母线槽产品在其他传统领域的成熟应用，母线槽在近几年也逐渐开始应用在数据中心机房机柜的配电中，目前市场上常见的密集型母线槽采用内部导体各相整体包覆高性能绝缘材料（一般绝缘等级达B级，使用寿命50 年左右）后，再利用金属外壳将其包裹成“三明治”主体结构。与传统电缆相比较，这种紧凑的结构设计及金属快速的散热能力可以使导体产生的热量以传导的方式迅速将传至外壳，然后向外对流散热，因此相比较于传统的电缆同等截面积的母线槽导体可以运载更大的电流。针对传统电缆在数据中心机房中的局限性以及母线槽的输配电优势，目前国内外已有一些数据中心机房采用母线槽方案代替传统的电缆给机柜输配电，当今欧美一些公司的大型数据中心机房在积极接受及采用母线槽来代替传统的电缆：Google，EMC2，IBM 等一些知名企业，在亚洲日本是近几年母线槽在数据中心市场应用及推广最快的市场，我国母线槽在数据中心机房的应用这几年也发展得非常快，国内的某些知名银行，电信公司及政府公共服务机房等也逐步接受及应用母线槽代替传统电缆。目前进入数据中心领域的母线槽生产商主要以欧美的一些企业为主，如美国的Starline，法国的Schneider，德国的Siemens 等。同时国内的一些母线槽生产商也积极的在进入该领域的配电方案。
三、技术优势
1.从容应对灵活扩容、功率密度变化的需求。可随机柜数量及位置的变化灵活地延伸母线的长度或改变走向，母线插接箱可带电热插拔，即插即用。实时故障监测降低系统维护和检修工作量，安装维护工时缩短一半以上。方案各个功能单元均为模块定制，组合配置灵活，可随需扩容、调相（三相不平衡时）只需调整对应的插接箱内部接线，而无需对线路做任何调整。系统支持部件级在线热插拔扩展，真正实现“边成长边投资”。
2.数据中心内部灵活配置按需模块化建设。通过预先架设于机柜顶部或地板下方的母线槽，再根据机柜的部署进度按需安装母线插接箱，没有复杂的线缆采购和施工，过程中也大大减少线缆及配电施工质量问题，把传统数据中心的机电工程安装，变成了简单的工厂预制产品拼接，大大缩减了项目建设时间，模块化数据中心搭建时间要比传统工程化数据中心省一半时间。这种供电架构清晰明朗，提高机房整洁度的同时，还方便扩充机柜和带电检修维护，后续运营也非常简便。得益于简单灵活的配电架构，客户可以根据机柜功率和用电可靠性的不同灵活调整插接箱配置以满足不同设备的供电需求。
目前一些母线槽制造商也积极地在研发及推广更适用于数据中心机房的母线槽及相关配套设备，随着数据中心机房的发展及母线槽设计的不断完善，未来母线槽在数据中心机房的应用将会成为一种主流，同时专门面向数据中心机房的研发的母线槽布线及选型软件也将使母线槽在数据中心的应用更加便捷。
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论文作者:聂菲菲
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/18
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