浅谈电力机房母线槽技术及测控产品介绍

随着电力调度业务和信息化业务发展，电力机房对供电系统的可靠性和管理性要求越来 越高。电力生产和信息化业务对电力机房的供电系统有更可靠和更灵活的配置、更精细化的管理和更准确的成本控制等。电力数据中心对供电有高可靠性要求，机柜端配电设计不但要满足传统的机房端配电功能，还需利于远期设备扩容，尽可能减少未来设备扩容时对已投运设备造成的影响。本文重点分析电力机房的母线槽技术、组成原理和与传统电缆设计方案对比，为电力数据中心的可靠性供电提供技术分析和解决方案参考。

 

关键词机柜端供电；精密配电柜；小母线槽；可靠性

   随着电力业务的发展和智能电网的升级，电力 数据中心对供电系统的可靠性和智能维护要求越 来越高。数据中心机柜端配电设计要满足传统机房的配电功能，还应满足远期设备扩容；，尽可能减少设备扩容对已投运设备的影响。供电系统除满足高可靠性外，还应该具备强大的监控功能，机房运维人员随时可以了解机柜负载情况、各配电分支回路的电气状态和不同负载机群的电量消耗等

   当前，机房的配电容量一般保持在一定的范围内，通常按照服务器机柜、刀片机柜、网络机柜、工作机柜、小型机机柜等，常规数据中心单机柜负荷一般在3〜8kW之间。根据各类设备功率不同， 电气连接器接口标准也有所区别，这为供电基础配套实施带来了的挑战。传统落地式配电单元 (列头柜)已不能满足越来越多的供电需求。

   近年来，随着数据中心灵活性和多元化发展， 一种更加灵活的机柜端设计方案逐步在电力机房中得到应用，即母线槽配电系统。目前已有大量 大型数据中心采购母线槽设计方案，如Google、 Facebook,阿里巴巴和腾讯等数据中心。母线槽在电力行业作为一种导线应用已经有几十年的历史，对于电力数据中心应用而言,则比较新颖，应用案例不多。与传统电缆方式对比，母线槽具备 更加可靠的安全性、接口电阻和温升控制也更加优越

 

1母线槽结构原理

母线槽是由铜、铝母线柱构成一个封闭金属装置,用来为分散系统各个元件分配较大功率。母线槽以铜或铝作为导体、用非烯性绝缘支撑,然后封装到金属槽中形成的新型导体。机房母线槽的额定电压380V,适用于交流50Hz,额定电流250 ~ 6300A的三相四线制或三相五线制供配电工程中，它具有容量大、装拆容易、施工周期短等特点。

   (1)分类及发展

按用途分,母线槽一般分始端母线槽、直通母线槽、L型垂直弯通母线、Z型垂直偏置母线、T型垂直三通母线、X型垂直四通母线等，以及有关附件及紧固装置。按绝缘方式,分为空气式、密集式和高强度三种插接母线槽。按其结构及用途，可分为密集绝缘、空气附加绝缘、空气绝缘、耐火绝缘等;按其外壳材料分为钢外壳、铝合金外壳和钢铝混合外壳母线槽。

    母线槽的发展已经经历三代，代为空气型母线槽、第二代为密集型母线槽、第三代为复合绝缘性母线槽，母线槽的发展技术日臻完善和成熟。

   (2)优点分析

母线槽以铜排或铝为导体，电流容量很大且电气性能和机械性能好。母线槽的外壳为金属，具有不燃烧、安全可靠且使用寿命长等特点。与传统电缆比较，管道或桥架所占位置较少，对于大型建筑物的施工和线缆排布非常有利。

母线槽的主要特点如下

① 容量大、压降很小、短路负载能力强；

② 可靠性高；

③ 外形小且美观、重量轻；

④ 施工连接方便，检查简单。

 

2机房母线槽组成

电力机房专用母线槽系统由六部分构成:线槽主体、端部馈电模块、线槽连接模块、接线盒、监控模块和通讯模块。

(1)母线槽主体

外壳提供线槽保护,提高热稳定性，满足各种安装方式，如竖直吊装或者水平安装，侧边可贴标识。导电铜排是根据载流量需求选择不同截面、表面镀锡、增强抗腐蚀性并减小接触电阻的电解铜。 表面的绝缘材料具备良好的可短路电流能力。

(2)端部馈电模块

端部馈电模块用于将电力接入母线槽系统。端部馈电模块内置断路器、监控模块以及通讯模块等,断路器规格按每列负载需求配置。

(3) 线槽连接模块

线槽连接模块用于端部馈电模块与母线槽主体、线槽主体与主体之间、线槽主体与弯头之间的连接。

⑷连接盒

接线盒可以在母线槽主体上安装，接线盒内置控制空开及给机柜供电的插座。目前行业上，接线盒在母线槽主体上安装，大多数均支持热插拔方式，灵活卡位固定，方便随时为扩容负载提供电气连接。接线盒在母线槽主体上具体安装位置，行业上基本有两种设计情况固定安装和灵活安装。 Schneider等供应商采用固定式位置安装，即母线槽主体上每隔600mm预留一个安装孔位提供接线盒安装 PDI、Startline等供应商可在主体上任何位置安装。对不同尺寸规格机柜摆放而言，无疑后者更加适合机房的设计

 (5)监控模块

监控模块分为末端及主控单元两部分。末端单元为机房母线槽通过在端部馈电模块、接线盒等部件配置智能化电量仪等电气采集模块，可即时采集功率、电流、电压等电气数据;主控单元包括硬件主控单元和软件管理平台

 (6)通讯模块

通讯模块在方式上基本支持行业中主流通讯方式,部分厂家还支持铜缆和无线介质SNMP管理,增加的母线的智能化管理

 

3机房母线槽设计

本文以某约300m2的电力机房为例，进行母线槽方案和传统列头柜方案设计比较。该区域可布置9列机柜，每个列头柜对就近两列机柜供电，每个机柜尺寸为800mm x 1100mm,如图1所示。