數(shù)據(jù)中心末端配電母線槽技術的具體應用

1結構分類

母線槽是指導體系統(tǒng)形成的封閉成套設備，一般由絕緣材料、殼體、導體材料組成。從結構上看，數(shù)據(jù)中心末端配電母線槽可分為滑軌式和直列式。

所謂滑軌式，是指采用環(huán)繞方式布置導體，在中間形成連續(xù)的空間通道，在底部開槽，這種結構可以支持在任意點位插接取電?；壥侥妇€槽的插接箱在母線槽的下方安裝，可以做到即插即用?；壥侥妇€槽為模塊化結構，支持分步實施、擴展和重構，支持器件的分項采購和部署。

所謂直列式，是指采用上下并列平行方式來布置導體，左右兩側(cè)可密集或間隔布置插孔，從而接入分支回路。直列式母線槽結構簡單，成本較低，但由于其插接箱是固定的，無法根據(jù)需求靈活移動，而且插接箱在左右水平方向安裝，插接口的數(shù)量有限，不方便擴容。另外，直列式母線槽的插接箱占用較大空間，既不易更換，也不方便維護。因此，直列式母線槽適合一次性固定配置的部署。

2額定電流

額定電流是非常重要的技術參數(shù)，它是由制造商宣稱的電流值，在一定的條件下通以額定電流時，母線槽各部件的溫升不能超過規(guī)定的限值。

首先，額定電流與使用條件有密切的關系。一般來說，上述的一定條件是指母線槽工作的正常使用條件或特殊使用條件，結合GB/T7251.6—2015和GB/T7251.1—2013,正常使用條件主要包括周圍空氣溫度，濕度條件，它們均包括戶內(nèi)和戶外兩種情況，數(shù)據(jù)中心末端配電一般安裝在戶內(nèi)；污染等級，數(shù)據(jù)中心內(nèi)的污染等級一般為1級或2級；海拔高度，一般不超過2000m;特殊使用條件主要包括溫度、氣壓的急劇變化；空氣、煙霧、塵埃等嚴重污染；強電磁場等等。數(shù)據(jù)中心使用的末端配電母線槽一般不適用特殊使用條件。

其次，額定電流要受溫升的限制，一般通過溫升試驗來驗證和確定。溫升試驗時，母線槽通以額定電流致使導體發(fā)熱，通過傳導、對流和輻射等多種方式進行熱交換，*后與周圍環(huán)境建立熱平衡。當母線槽所有部件的溫度每小時變化不超過1K時，可以認為母線槽處于近似的熱穩(wěn)定狀態(tài)，此時母線槽溫度與環(huán)境溫度的差值稱為溫升，導體溫升不能超過70K的溫升限值。特別需要注意的是，母線槽水平安裝和垂直安裝時會得到較大差別的溫*值。一般來說，只要設計合理，數(shù)據(jù)中心末端配電母線槽的溫升可以控制在較低的水平，圖1是400A數(shù)據(jù)中心末端配電母線槽的水平溫升試驗照片，其*高溫升為48K。

3額定沖擊耐受電壓

額定沖擊耐受電壓Uimp是容易被忽略的*點技術參數(shù)，它是由制造商宣稱的以表征母線槽耐受瞬時過電壓的能力。額定沖擊耐受電壓Uimp的選擇與額定工作電壓和過電壓類別密切相關。額定工作電壓是母線槽制造商宣稱的電壓值，它與額定電流共同確定母線槽的使用參數(shù)，對多相電路來說，指的是相間電壓。對于配電電路水平的母線槽來說，過電壓類別為III。GB/T7251.6—2015在5.2.4條款中說明，按照GB/T7251.1—2013的表G.1來選擇Uimp。

數(shù)據(jù)中心末端配電系統(tǒng)要求對瞬時過電壓具有較高的耐受能力，所以有很多制造商將母線槽的Uimp選為10kV,這給試驗驗證帶來挑戰(zhàn)。沖擊耐受電壓試驗時，要求對母線槽的每個極施加5次1.2/50μs的沖擊電壓，試驗過程中有擊穿放電則認為不合格。較高的沖擊耐受電壓值，要求母線槽具有較大的電氣間隙值，具體要求見GB/T7251.1—2013的表1,這對設計提出更高的要求。圖2是400A數(shù)據(jù)中心末端配電母線槽的內(nèi)部結構，其電氣間隙值可以達到16mm,圖3和圖4分別是其正極性和負極性的沖擊耐受電壓試驗波形圖，經(jīng)過優(yōu)化設計的數(shù)據(jù)中心末端配電母線槽可以耐受10kV的沖擊電壓。

4額定短時耐受電流

額定短時耐受電流是一項重要的技術指標，它是母線槽制造商宣稱的，用電流和時間定義的母線槽能夠耐受的短時電流（有效值）。額定短時耐受電流一般需要通過短路耐受強度試驗來驗證，試驗時母線槽產(chǎn)品應能承受短時間、大電流所形成的電動力和熱應力的作用后，其功能不被破壞，這是一種電動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的綜合考核。短時耐受試驗過程中，通有短時大電流的母線槽導體在其周圍形成磁場，而處于磁場中的各載流導體受到機械力的作用，這種電動力會產(chǎn)生*大的破壞作用。

短時耐受電流還具有瞬時加熱的特征：電流數(shù)值大，但是持續(xù)時間短。在這非常短的時間內(nèi)，由短路電流所產(chǎn)生的熱量無法散出，幾乎全部用來升高導體自身的溫度。因此，產(chǎn)品溫度在很少的時間內(nèi)快速上升。短路試驗是實際短路情況的模擬，當輸、配電線路發(fā)生短路時，電流猛增至額定電流的幾十倍甚至上百倍，對電力系統(tǒng)中的輸配電設備產(chǎn)生強烈熱沖擊，當溫度超過一定限度時，連接部位可能會發(fā)生熔焊、變形，機械強度降低，絕緣材料也處于加速老化的過程，絕緣性能迅速下降，因此對絕緣產(chǎn)生很大的破壞作用。圖5是額定電流為400A的數(shù)據(jù)中心末端配電母線槽Icw=25kA,t=1s的短時耐受電流試驗的電流波形。GB/T7251.6—2015[3]規(guī)定在短路試驗后，母線槽產(chǎn)品的電氣間隙和爬電距離仍應符合規(guī)定，絕緣性能也要滿足要求，結構的變形不應影響正常使用，特別是可移式部件應能夠正常插入或移植，防護等級不能有明顯的削弱。在優(yōu)化設計、合理選擇、多次試驗驗證后，該型400A的數(shù)據(jù)中心末端配電母線槽通過了短時耐受試驗。

5安科瑞智能母線監(jiān)控解決方案

5.1概述

數(shù)據(jù)中心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)中心的青睞，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。

5.2應用場所

適用于運營商、金融、政府、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)等數(shù)據(jù)中心

參考文獻

【1】潘寧俊，徐凱熙，施永杰.《數(shù)據(jù)中心末端配電母線槽*點技術參數(shù)的探討》

【2】吳勁松，李光泰，李舒濤，等.電力數(shù)據(jù)中心機柜端配電設計探討[J].云南電力技術，2019,47(5):68-72.

【3】談軍，戴勇，李偉，等.智能母線在數(shù)據(jù)中心末端配電中的應用研究[C].電力通信技術研究及應用，2019:252-255.

【4】AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理解決方案-樣本.

【5】企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版.

【6】數(shù)據(jù)中心解決方案樣本2022.04版.