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          超級干貨丨一文讀懂數據中心末端配電

          2022/4/28 12:46:05 瀏覽次數:

          農業時代的土地,工業時代的能源,信息時代的數據,社會核心資源的變換,昭示著數字經濟的迅猛發展;而數字經濟的迅猛發展,更需要夯實堅不可摧的信息基石

          全球ICT基礎設施市場規模持續擴張,聚焦東方,東數西算正加快構建全國一體化大數據中心體系,國家樞紐節點算力集群PUE要求達到1.25以下,綠色數據中心成為行業剛需。

          微模塊、間接蒸發冷、電力模組等系列節能產品與技術進入規模化應用階段,而作為數據中心最關鍵、最傳統的末端配電,也步入技術革新與發展的道路。

           

          一、數據中心末端配電定義

          末端配電定義——

          指給單元IT機柜、IT設備供配電的直接電力輸出設備,可以簡單分為兩級:

          微模塊級:列頭柜/小母線

          給單/雙排微模塊中機柜的供配電系統

          包括交/直流方案

          機柜級:PDU

          給單元機柜內部IT設備的供電的設備

          包括交/直流方案

           

          數據中心系統中低壓配電示意圖

           

          二、數據中心末端配電發展歷程

          列頭柜

          屬于歷史最久,應用時間最長的末端配電設備,也是目前最為成熟的終端配電產品,產品偏定制化,當前技術發展主要是配合部分高端客戶需求,類似支路溫度檢測、開關熱插拔支持調相等。

          PDU

          屬于最基礎最末端的配電產品,產品相對標準化成熟,當前技術發展主要往智能PDU方向發展,未來的智能PDU可能會演變成機柜級監控單元,集成U位、環境、門禁等功能。

          小母線

          作為近幾年興起的產品,在國外應用已相當成熟,但在國內市場應用時間不算很長。當前國內大部分小母線廠家是單一產品出身(大母線、配電柜、PDU),產品缺乏數據中心整體系統設計與驗證,行業處于快速發展與品牌建設階段。

           

          三、數據中心末端配電的分類及介紹

          基于以上三類產品的不同特性,根據其功能及結構特點,可大致分類如下:

           

          因配電柜與PDU產品相對比較成熟,這里不做詳細贅述,本文將重點介紹小母線,在介紹小母線前,為了避免與大母線混淆,這邊先做一個簡單對比介紹:

           

          1小母線產品介紹

          A、按固定結構特點來分,可分為滑軌式母線與固定式母線。

          滑軌式母線

          其母線槽一般采用型材設計,內部銅排與母線槽采用無夾具的固定方式,母線槽中間是一個連續中空的腔體,插接箱可以在其中任意位置進行安裝,如下圖所示。

           

          固定式母線

          其母線槽一般采用非型材設計,內部銅排與母線槽采用夾具固定,母線槽中間會有一定的隔段,插接箱只能在特點位置安裝或工廠提前預制好位置,如下圖所示。

          B、按插接箱安裝方式來分,分為水平安裝小母線與垂直安裝小母線。

          水平安裝小母線

          其插接箱為水平方向安裝,插接箱固定在母線槽側面。

          母線槽與插接箱-側面安裝示意圖

           

          垂直安裝小母線

          其插接箱從垂直方向安裝,插接箱固定在母線槽底部。

          母線槽與插接箱-垂直側面安裝示意圖

          2不同類型小母線特點對比

          滑軌式:插接箱全點位安裝,位置靈活可調,整體散熱好,現場靈活,成本相對高。

          固定式:插接箱位置不容易變更,需要提前規劃設計,整體散熱一般,成本相對低。

          水平安裝:小母線整體重心不穩,存在一定的內部應力,結構對頂部的防水保護較差;占用水平空間,兩套適合高低疊層放置。

          垂直安裝:小母線對稱整體重心較穩,結構對頂部的防水保護較好;占用高度空間,兩套適合水平并排交錯放置。

          3小母線在數據中心的應用場景

          場景A

          A/B2N配置(藍 /棕),每條母線既給本列機柜供電,也需通過橫向橋架跨天窗給對列機柜供電。

          優勢:較場景B成本更優,占用空間少。

          劣勢:跨列布線,線纜更多,布線更繁瑣,插接箱或輸出分路數量較多

          場景B

          A/B2N配置(藍 /棕),每條含兩條母線,只需給本列機柜供電。

          優勢:極簡布線,更整潔美觀。

          劣勢:成本較場景A更貴,始端箱或總輸入路數較多。

          4小母線與傳統列頭柜對比

          傳統列頭柜方案

           

          智能小母線方案

           

          小母線與傳統列頭柜對比優劣勢對比圖

           

          5小母線的可靠性設計

          小母線作為末端配電重要一環,產品可靠性非常關鍵,而決定小母線產品可靠性有很多因素,歸納下主要有以下幾點:

          產品

          關鍵部位——

          母線段與插接箱觸頭連接設計

          觸頭材料、鍍層、防呆\容錯設計

          母線段與母線段的搭接設計

          監控系統——

          主路銅排溫度監控、各觸頭溫度監控

          微斷輸出接口溫度監控

          三相不平衡告警與優化、故障錄波、監控可靠性

           

          工程與質量

          包裝搬運——可靠的包裝設計、關鍵部位的二次防護

          安裝驗收——專職項目經理、嚴格工程質量控制

           

          資質與經驗

          流程資質——IPD開發流程、CNAS實驗室、相關認證

          可靠性設計——豐富的可靠性產品設計經驗

          豐富場景與產品——大功率UPS、微模塊、DCIM、配電柜、PDU

           

          四、數據中心末端配電的未來展望

          小母線除了上述優點外,還有因其特色功能(容易實現三相不平衡、單相/三相靈活調整、快速更換故障件)得到很多用戶青睞,但是在當前綠色、可靠、極簡的數據中心建設要求背景下,仍有優化提升空間。

          安裝

          深度匹配微模塊安裝,減少現場工程化作業;更小巧便捷的工業連接器;更簡潔智能的監控組網方案。

          維護

          實現關鍵器件的在線快速維護。

          運維

          三相不平衡AI優化;電力容量管理,采用更直觀的圖形化顯示界面。

          可靠性

          關鍵觸頭溫度檢測;母線段連接段部位溫度檢測與支持巡檢設計;故障預警與錄波等功能。

          系統性

          支持冷/熱通道場景下的運維與檢修;與智能PDU深入融合實現更精確的電力容量管理、U位管理。

          隨著數據中心建設往模塊化、集成化、去工程化的方向發展,未來末端配電可能會與微模塊、綜合布線深度融合,此時的產品會是一個標準化的設計,現場真正做到交鑰匙工程。

           

          在中國造的動態演進中,科華始終秉承自主創新的理念,持續強化核心技術競爭力,依托自身在智慧電能、數據中心領域深厚的產品技術與平臺能力,積極引入更多創新技術在電力系統實現完美落地,助力行業智能化發展。

           

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