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        科華動態

        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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