隨著移動電信等運營商的集中采購和騰訊等大、中型數據中心的規模應用,小母線市場會繼續階躍式發展,并且逐漸呈現出取代列頭柜的一個趨勢。根據行業人員調研預估,小母線2019年約為3億元市場,2021年規模約為5億,此后每年大約保持在30%的一個增長速度,預計到2025年市場規模將達到一個20億元左右。

1 數據中心機房配電架構

數據中心的配電結構是由中壓配電、變壓器、低壓配電、動力母線、UPS、列頭柜機房母線、工業連接器與PDU電源線七部分組成。我們可以把數據中心配電架構再進行細分,可分為三個層次:
　　第一層為接入層配電,是由高低壓配電柜、變壓器、柴油發電機組成數據中心總配電系統。　　
　　第二層為機房配電,是由低壓配電柜和UPS、UPS配電柜和精密空調柜等組成。　　
　　第三層為機柜配電,也被稱之為末端配電系統,該部分由列頭柜或機房專用母線系統(交流方案,交直流方案)、PDU電力適配器、工業連接器及服務器自鎖電源線組成。

2 小母線市場情況

2.1應用趨勢
　　
　　隨著移動電信等運營商的集中采購和騰訊等大、中型數據中心的規模應用,小母線市場會繼續階躍式發展,并且逐漸呈現出取代列頭柜的一個趨勢。根據行業人員調研預估,小母線2019年約為3億元市場,2021年規模約為5億,此后每年大約保持在30%的一個增長速度,預計到2025年市場規模將達到一個20億元左右。
　
　　2.2小母線部署契機
　　
　　在數據中心生命周期內,機柜內的IT設備更新頻繁,需要進行臨時負荷調整。處于運作中的數據中心,需要在不干擾附近IT負載情況下調整回路。
　　
　　對于傳統配電方案在已經完成的IT基礎設施基礎上,再添減和調整設備就變的尤其困難。亟需要一種靈活部署的解決方案來適應不斷變化的需求。再加上高熱密集型機柜和服務器排布快速增快趨勢,詳見圖1。
　　

　　1.傳統的“列頭柜+線纜”方案,帶來大電纜成本的急劇增加,同時也使得運維難度陡然上升。部署復雜,后期維護成本高,電纜發熱老化等情況存在于老舊機房改造和新機房運維中。
　　
　　2.隨著《數據中心設計規范》GB50174-2017自2018年1月1日起正式實施,標志著機房末端配電小母線正式進入國家數據中心標準。由此并確立了機房用母線槽配電系統的地位和發展趨勢!GB50174-2017第8.1.9條內容:當機柜容量或位置變化時,專用配電母線應能夠靈活進行容量和位置調整,即插即用!
　　
　　伴隨著小母線行業標準ODCC、CDCC推出小母線白皮書,移動制定企業標準,詳見圖2。
　　

3 小母線的發展趨勢

突破的小母線具有三個特點:穩定、綠色、智能。
　　
　　1.穩定——可靠性和多重設計;
　　
　　滑動蓋板設計,導體散熱設計,三重加強設計,放錯連接設計。　　
　　突破的獨特設計,冗余柔性觸指配合彈性觸頭系統(詳見圖3):
　　

　　1）鈹銅鍍銀觸頭高導電性;2）雙重彈力提供柔性大接觸面;3）冗余多觸頭滅弧柵設計;4）接地極先接觸后脫離設計人身安全防護。

　　2.綠色——低溫升設計

　　綠色低溫升,突破小母線采用創新型結構及電氣設計可以將母線整體溫升控制在40k以下,母線槽外殼溫升控制在10k以下。連接器采用柔性觸指結構,有效避免直線段剛性連接,提升產品穩定性。散熱板設計極大增強連接器處的散熱能力。

　　連接器采用彈夾式插入,400A以下的工作環境通用結構。柔性觸指結構有效降低連接處溫升,測溫模塊置于母線直線段連接處,可監測重點節點溫升情況,可實現帶電熱插拔,詳見圖4所示。
　　

　　3.智能——多重控制

　　主要體現在:溫升監控、電參數控制、開關量控制、總控和分控。

　　智能監控,智能電表以高性能工業級微處理器為核心,采用高精度電量采集方案,能夠提供三相電壓、電流、功率等基本數據測量,并具有不平衡度計算、諧波計算等功能。

　　智能平臺,詳見表1:①始端箱表、接插接箱表、測溫模塊、HMI屏幕、智能母線管理平臺。②接插箱表、測溫模塊依次級聯,匯聚到始端箱表,上傳到交換機,集中顯示在HMI屏幕上,或上傳動環系統。③可以對整條母線各個節點的電量和溫升進行實時監控。

　　
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4 小母線設計與施工過程Q&A

1.大母線與小母線始端箱的連接方式銅排、電纜;　　
　　2.小母線母線槽(直線段)之間的連接方式螺栓硬連接、連接件軟連接;　　
　　3.HMI交互屏的配置方式小母線始端箱監控屏、單獨HMI屏;　　
　　4.小母線系統與機柜承重天花板吊裝不承重、柜頂安裝平均10-12kg/機柜;　　
　　5.小母線系統安裝方式及空間機柜上方安裝、機柜下方安裝(不推薦);　　
　　6.小母線系統容量計算參考列頭柜配置、機柜負載功率;　　
　　7.小母線彈性配電組合方式智能小母線+普通PDU、智能小母線+表計/智能PDU;　　
　　8.強弱電隔離;　　
　　外部隔離：給組網連接的網線使用專用敷設通道，6類網線本身也有做好屏蔽，內部隔離：物理結構設計分離，屏蔽排線，強電和弱點間距80mm。

5 適合小母線運用的常見場景

　　5.1機房建筑結構
　　
　　鋼筋混凝土框架結構——適用于小母線方案。　　
　　鋼筋混凝土框架加剪力墻結構——適用于小母線方案。　　
　　活動板房框架結構——適用于小母線方案。　　

設計咨詢點:房屋承重。
　　
　　5.2機房供電形式
　　
　　一類供電:需建立不間斷供電系統——適用于小母線方案。　　
　　二類供電:需建立帶備用的供電系統——適用于小母線方案。　　
　　三類供電:按一般用戶供電考慮——適用于小母線方案。
　　
　　設計咨詢點:供電形式。
　　
　　5.3機房制冷模式
　　
　　機柜及周圍空間,機房層高由建筑結構面層、機房制冷空調回風空間、氣滅空間、電力走線架、通信走線架、機架及下送風地板空間組成。
　　
　　機柜模塊帶底板-適用于小母線方案;　　
　　機柜模塊不帶底板-適用于小母線方案;　　
　　冷凍水管-不適用于小母線方案;　　
　　封閉冷通道-不適用于小母線方案;　　
　　風管-不適用于小母線方案;　　
? ?　封閉熱通道-不適用于小母線方案。

　　5.4小母線供電模式分為兩種

　　小母線供電模式分為兩種,雙路熱備份方式,平時各占50%負荷,一旦一路失電需要一路帶100%的負荷。

　　一主一備(冷備份)方式,分為主備回路,平時主回路承載100%負荷容量,備用回路不帶電,主回路失電后,備用回路自動切換。

　　5.5小母線布置方式詳解

　　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(2路,4路電源)

　　方案一,AB-4路I字型結構對置部署

　　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,詳見圖5所示(簡單,清晰,多數采用此部署方案)。
　　

　　方案二,AB-2路布置中置式部署

　　2路母線單獨供電,此種方式減少了始端箱數量及供電電纜根數,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)

　　方案三,AB-2路布置U字型部署

　　2路母線環線供電,在單列機柜末端環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量及供電電纜根數,母線整體性更強。但是增加了彎頭及非標準長度母線段,可延伸擴展數列機柜的S形彎母線供電方式(可推薦)

6 遵循標準和檢測報告

　　1)《低壓成套開關設備和控制設備第1部分:型式試驗和部分型式試驗成套設備》(GB7251.1-2005/lEC60439-1:1999)

　　2)《低壓成套開關設備和控制設備第2部分:對母線干線系統(母線槽)的特殊要求》(GB7251.2-2006/lEC60439-:2000)

　　3)《電工用銅線坯》(GB/T3952-2008)

　　4)《電工用銅、鋁及其合金母線第1部分:銅和銅合金母線》(GB/T5585.1-2005)

　　6)《外殼防護等級(IP代碼)》(GB4208-2008)

　　7)GB/T156-2007標準電壓

　　8)GB/T762-2002標準電流等級

　　9)GB/T13384-2008機電產品包裝通用技術條件

　　10)UL857-2001 Busways

　　11) IEC61439-1:2011 Low-voltageswitchgear and controlgear assemblies Part 1:General rules　檢測報告詳見表2。

編輯：黃飛