浅谈数据中心机房里中低压母线槽测温系统的应用

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摘要：大数据时代背景之下，数据中心机房的更新与扩建渐趋常态化，母线槽正逐步取代电缆，成为机柜配电的主要方式。

关键词：母线槽;电缆:大数据;数据中心机房

一 引言

诸多媒体皆预测，大数据将成为中心建设的核心设计理念。

当前数据中心机房多采用传统电缆作为“50 米”配电线。此“50 米”电缆给人最直观之感便是占据大量空间，显得杂乱无章，且不便管理。此外，传统电缆配电还存在如下诸多问题：其一，安装铺设过程繁杂，工期漫长，且存在安全隐患；其二，于地板下布线，会占用风道空间，致使能量损失增加；其三，多条电缆并行，线路损耗较大，运营成本随之增加；其四，末端配电扩展性差，系统灵活性大打折扣等。

二 中低压母线槽介绍

中低压母线槽属于供电系统里承担电能传输的设备，通常与取电箱协同运作以分配电能。其于 50 年代由前苏联引入我国，90 年代末在我国开始迅速发展，至 2010 年左右，我国市场规模已然超百亿。中低压母线槽依据使用场合，一般可划分为交流母线槽、直流母线槽、耐火母线槽以及防水母线槽，当下较为常见的应用为交流母线槽；其结构主要有密集绝缘型与空气绝缘型（当前市场占有率以密集绝缘型为主），外壳多采用钢或铝合金材质，导体则分为铜导体与铝导体。目前我国针对中低压母线槽所执行的标准是 GB7251.2 - 2006，欧洲标准为 61439 - 2:2012，美国标准是 UL857，日本标准为 JSC8364。一般而言，中低压母线槽依照电流大小通常可分为低电流母线槽（20A - 40A，即照明母线）、中电流母线槽（100A - 800A）以及高电流母线槽（800A - 6300A）；与之配套使用的取电箱有金属箱体与塑料箱体两种类型，箱体内一般均装有相应的断路器。相较于传统电缆，母线槽具备载流量大、防护等级高、分配电能便捷高效、安全可靠等显著优势。因中低压母线槽在配电方面的突出长处，当前已广泛应用于各个领域的输配电系统，诸如高层商用及住宅楼宇、大型商场、现代厂房等。

近年来，针对数据中心机房机柜的配电情况，将从以下几方面对电缆与母线槽于机房机柜配电方面展开对比：

1.节省布线空间：现今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（通常绝缘等级达 B 级，使用寿命约 50 年）后，再以金属外壳将其包裹成“三明治”主体结构。与传统电缆相较，这种紧凑的结构设计以及金属快速的散热能力可使导体产生的热量以传导方式迅速传至外壳，进而向外对流散热，故而相同截面积的母线槽导体能够承载更大电流。

此外，传统数据中心机房配电采用电缆放射式方案，各机柜由列头柜供电，若采用母线槽配电方案则无需列头柜，母线槽可直接由配电柜引出，从而节省列头柜所占空间，如此一来，在相同机房空间内能够放置更多的机柜。
2. 布线简便且节省布线时间：数据中心的电缆布线位于架空地板下通道，狭窄的空间无疑极大地增加了布线难度；并且常见的电缆布线现场较为杂乱，难以管理，存在安全隐患。相比之下，母线槽属于集中式配电，即便在机柜位置尚未确定时，也可先行直接安装母线槽，母线槽安装相对简易，每列机柜安装一至两条即可，仅需简单的吊架及扳手，对安装工人的技能要求亦不高，在安装过程中无需确认检查每段电缆桥架的接地情况，据与施工方及工人交流了解，一般情况下采用母线槽方案相较电缆方案可节省约 50%的安装时间。
3. 节能且降低运营成本：依据 Gartner 的研究，数据中心管理者所关注的任务之一便是节能。相较于电缆单线型配电方式，母线槽配电方式为总线型配电，基于李子雷在“总线型低压配电母线功率损耗分析”中的观点，在理想状况下母线槽配电方案的功率损耗仅为电缆的一半，因此从节能及运营角度考量，母线槽是一种更为经济环保的配电方案。
4. 便于更新及扩建：在当今数据呈爆炸式增长的时代，数据中心机房的扩建与更新将成为常态。与电缆不同的是，母线槽可在不同距离上分布有取电箱的插接口，在无需断电的情形下，只需将取电箱接在插接口即可直接为新增的机柜供电；由于所使用的母线槽是由若干段由接头连接而成的母线段构成，在扩建过程中只需将使用中的母线段终端封去掉，接上接头便可与新增的母线段迅速、安全地连接并投入使用。
5. 安全且便于监测，易于快速定位断点，方便管理：当前各大母线槽供应商及系统集成商针对数据机房机柜电力损耗的监测方式多种多样，然而一种更易被接受的方式是在母线槽取电箱中安装断路器监测设备及信号采集系统，以此便捷地监控每一个机柜的工作状态，一旦出现异常，能够迅速找出异常点。
6. 使用寿命长且可回收再利用：目前市场上应用的密集型母线槽绝缘层设计使用寿命为 50 年，达到使用寿命后只需回收绝缘材料，铜或铝导体无需加工即可再次回收利用；同时基于项目需求，可在母线使用寿命内方便地进行组装拆卸，并应用于其他项目。在数据中心领域，母线槽生产商主要以欧美的部分企业为主，如美国的 Starline、法国的 Schneider、德国的 Siemens 等，与此同时，国内一些母线槽生产商也在积极涉足该领域的配电方案。

三 安科瑞电力设备测温技术介绍

电力设备常用的温度测量方法涵盖接触式测温和非接触式测温。近年来，国内外诸多大型公司以及科研机构研发出了一系列温度测量装置。

安科瑞智能母线监控产品分为交流和直流母线监控两类，包含始端箱监测模块、插接箱监测模块以及触摸屏，此外还可搭配母线槽连接器红外测温模块用于监测母线槽的运行温度，以保障母线槽配电安全。

1系统结构

2系统功能

2.1主菜单

用户登录后进入主菜单页面，主菜单上设有数据采集、报警查询、参数设置和帮助四个板块，点击任意板块便可进入相应界面开展数据查看以及参数、功能编辑操作。

2.2实时监测

在主页点击数据采集按钮后，进入系统图界面，系统实时显示每一路的三相总电压及各个插接箱、始端箱的电压情况。

2.3 基本参数界面

显示电压、电流、功率、电能等电参数数据，在设备地址旁边的输入框输入本箱子对应的仪表地址，即可实现对箱子中仪表数据的采集。

2.4 谐波数据

系统通过智能小母线监控系统，采集谐波参数，分析各回路是否存在谐波，并分析谐波次数，通过点击“箭头”可以左右切换各个插接箱、始端箱的2-63次谐波数据。

2.5 需量阈值

显示电压、电流、功率的需量阈值及发生时间，根据数据分析，调整数据中心机房的用电负荷，根据实际用电情况调整变压器容量，或者通过人为干预，降低需量阈值，保障供电连续性和稳定性。

2.6 电能查询

电能情况可以查询上12月份的每个月用电量、上一年总用电量、本年已用电量、根据选择不同时间查询电能值。通过时间对比，区域对比，分析出合适的用电方案，节能降耗，降低PUE值。

3 配置方案

四结论

处于大数据时代，数据的迅猛增长以及 IT 技术的飞速更新使得数据中心的应用更为便捷高效。

参考文献：

[1]纪凡，母线槽的选用[J]，科技信息，2013

[2]李子雷,王琳，总线型低压配电母线功率损耗分析[J].建筑电气2013(7): 49-52

[3]陈振生，周骁威．高电位电流母线异常温升在线实时诊断．江苏电器[J]，2003(3)：1-4

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手市供水中的应用[J].中小企业管理与科技，2018（9）：152-153

审核编辑 黄宇