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

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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)?！　?br />　　(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)電機組成數(shù)據(jù)中心總配電系統(tǒng)。　　
　?、诘诙?機房配電　　
　　機房配電系統(tǒng):低壓配電柜和UPS,UPS配電柜和精密空調(diào)柜等組成?！　?br />　　③第三層:機柜配電　　
　　末端配電系統(tǒng):列頭柜或機房專用母線系統(tǒng)(交流方案、交直流方案),電源分配單元(下簡稱PDU)、工業(yè)連接器及服務器自鎖電源線?！　?br />　　(2)數(shù)據(jù)中心的電力冗余安全性配置　　
　　根據(jù)美國標準TIA-942《數(shù)據(jù)中心的通信基礎設施標準》,考量基礎設施的“可用性”、“穩(wěn)定性”和“安全性”,將IDC分為四個等級(Tier1,Tier2,Tier3及Tier4)。見表1。其中,T4標準是第三方機房里最高級別,其最大特色在于可提供容災服務。
　　
　　T4:容錯級。提供多個系統(tǒng)同時工作,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)電機組供電,采用市電安全可靠、成本低,只要付電費就可以。但數(shù)據(jù)中心需要24h全天候運行,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?？梢栽谝宦窓z修的情況下,利用另外一路供電,但假如只有一路市電,那都會備發(fā)電機,在停電情況下進行供電。若N代表市電,N+1是一路市電加一路發(fā)電機,2N是兩路市電,通常還會有2N+1,兩路市電,外加發(fā)電機做后備。
　　
　　(3)數(shù)據(jù)中心的機柜母線配置
　　
　　機房末端配電系統(tǒng)中母線輸電配置也是采用AB路2N方案來設置供電系統(tǒng)方案,同時向服務器關鍵設備提供雙路電源,保障供電的穩(wěn)定性、可用性、安全性?！　?br />

2

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、運用環(huán)境及主要功能,將母線區(qū)分為:動力母線(俗稱大母線)和機房母線(俗稱小母線)以及其它母線(如照明、防火母線等)。

? 一般定義800A電流等級為機房母線和動力母線分界點。
　　
　　(2)機房母線系統(tǒng)
　　
　　①機房母線設計要求
　　
　　低溫升、智能化、易維護、多插孔、交直流通用。
　　
　?、跈C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體采用環(huán)繞式布置,中間形成一個連續(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位接入分支回路的特點,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。
　　
　　(5)母線在數(shù)據(jù)中心的運用場景(圖5)
　　
　　①總變配電系統(tǒng):動力大母線;
　　
　?、诘蛪号潆姽褫旊姷綑C房配電柜;
　　
　?、踀PS配電柜配電到機柜母線始端箱或列頭柜(替代電纜);
　　
　?、芙K端配電系統(tǒng):機房小母線;
　　
　?、菖潆姷綑C柜和其他關鍵負載在內(nèi)的終端配電方案。
　　
　　(*列頭柜方案經(jīng)電纜輸配電到機柜和其他關鍵負載本文不詳述)
　　
　　(6)機房母線供電特點
　　
　　數(shù)據(jù)中心主機房中,交流UPS供電系統(tǒng)供電場景,通常在電力機房內(nèi)設置UPS雙總線供電系統(tǒng)(2N或3N方式)。
　　
　?、僭谥鳈C房內(nèi)為每列機架配置1個列頭柜,為該列每個機架內(nèi)的2條PDU設備供電;
　　
　?、谀妇€供電方案:利用“始端箱+母線槽+插接箱”,代替“列頭柜+電纜”為IT設備機柜供電。母線系統(tǒng)(含2個始端箱、2根母線槽及相應數(shù)量的插接箱),分別對該列通信機架內(nèi)的2條PDU設備配電。
　　
　　傳統(tǒng)列頭柜和機房母線兩種不同配電模式的供電系統(tǒng)對比如圖6所示。
　　
　　?傳統(tǒng)列頭柜配電模式,UPS設備至列頭柜、列頭柜至機架,均常采用電纜連接、沿走線架敷設的方式;
　　
　　?機房母線配電,UPS設備至始端箱采用電纜連接(也可使用大母線配電到始端箱),沿機房電源用主走線架(常用800mm寬)敷設;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。
　　
　　列頭柜及機房母線方案優(yōu)劣勢對比如圖7所示。
　　

3

機房母線的運用方案

　　
　　(1)母線布置方案的類型
　　
　?、俟耥敳贾?適用于機房層高靜空間大于3.2M,含500mm地板)特點:直觀，簡單，不占用空間，散熱好，運維簡單。
　　
　?、诠竦撞贾?適用于機房有防靜電地板,僅直列式母線結(jié)構(gòu))
　　
　　特點:占用地板下空間影響散熱,插接箱向上安裝,運維困難、不宜觀察,適用于老機房改造項目,下送風冷卻方式。
　　
　　*本文暫僅對柜頂布置進行詳細討論,其簡單方便的特點決定機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。因此機柜供電均采用AB路母線2N冗余供電,服務器通常都有兩路電力輸入端口,AB路電源同時接入,目前供電方案中有如下配置方式:
　　
　?、?路交流,1路直流;
　　
　?、?路交流,包括雙路熱備(各50%供電負荷,同時供電);一主一備(100%負荷單路供電,ATS切換回路供電),如圖8所示。
　　
　　(3)母線機柜頂端的布置方式
　　
　　按母線供電回路劃分,機房母線布置方式分為兩種:
　　
　?、貯B-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路母線架設在兩排微模塊機柜后上方,直接為下方PDU配電。簡單,清晰,多數(shù)采用此部署方案。具體情況如圖9所示。
　　
　?、贏B-2路布置(圖10)
　　
　　?中置式部署。2路母線單獨供電,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。但是單路母線負荷更高。另外,母線需要跨過冷通道天窗,需要單獨設計。(不推薦)
　　
　　?U字型部署。2路母線環(huán)線供電,在單列機柜末端環(huán)繞布置形成單列機柜雙路模式,雙列機柜假四路供電模式,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。(推薦)
　　
　　以上兩種布置方案,對比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,但電流等級增大一倍,實際上從成本角度可互相抵消。而在運維及使用方便性上,推薦采用I字型部署四路母線布置方案，更簡單、可靠、方便運維。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的数据中心母线布置方式的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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