隨著電力業(yè)務(wù)的發(fā)展與智能電網(wǎng)的升級，電力數(shù)據(jù)中心對供電系統(tǒng)的可靠性和智能維護(hù)要求也越來越高。數(shù)據(jù)中心機(jī)柜端配電設(shè)計要滿足傳統(tǒng)機(jī)房的配電功能，還應(yīng)滿足于遠(yuǎn)期設(shè)備擴(kuò)容；同時，盡可能減少設(shè)備擴(kuò)容對已投運設(shè)備的影響。供電系統(tǒng)除滿足高可靠性外，還應(yīng)該具備強大的監(jiān)控功能，機(jī)房運維人員隨時可以了解機(jī)柜負(fù)載情況、各配電分支回路的電氣狀態(tài)和不同負(fù)載機(jī)群的電量消耗等。
當(dāng)前，機(jī)房的配電容量一般保持在一定的范圍內(nèi)，通常按照服務(wù)器機(jī)柜、刀片機(jī)柜、網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜、工作機(jī)柜、小型機(jī)機(jī)柜等，常規(guī)數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜負(fù)荷一般在3 kW~8 kW之間。根據(jù)各類設(shè)備功率不同，電氣連接器接口標(biāo)準(zhǔn)也有所區(qū)別，這為供電基礎(chǔ)配套實施帶來了極大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)落地式配電單元 （列頭柜） 已不能滿足越來越多的供電需求。
近年來，隨著數(shù)據(jù)中心靈活性和多元化發(fā)展，一種更加靈活的機(jī)柜端設(shè)計方案逐步在電力機(jī)房中得到應(yīng)用，即母線系統(tǒng)配電系統(tǒng)。目前已有大量大型數(shù)據(jù)中心采購母線系統(tǒng)設(shè)計方案，如 Google、Face?book、阿里巴巴和騰訊等數(shù)據(jù)中心［3］。母線系統(tǒng)在電力行業(yè)作為一種導(dǎo)線應(yīng)用已經(jīng)有幾十年的歷史，但是對于電力數(shù)據(jù)中心應(yīng)用而言，則比較新穎，應(yīng)用案例不多。與傳統(tǒng)電纜方式對比，母線系統(tǒng)具備更加可靠的安全性、接口電阻和溫升控制也更加優(yōu)越。 1 母線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理母線系統(tǒng)是由銅、鋁母線柱構(gòu)成一個封閉金屬裝置，用來為分散系統(tǒng)各個元件分配較大功率。母線系統(tǒng)以銅或鋁作為導(dǎo)體、用非烯性絕緣支撐，然后封裝到金屬槽中形成的新型導(dǎo)體［4］。機(jī)房母線系統(tǒng)的額定電壓 380 V，適用于交流 50 Hz，額定電流 250~ 6 300 A三相四線制或三相五線制供配電工程中，它具有容量大、裝拆容易、施工周期短等特點。 1. 1 分類及發(fā)展按用途分，母線系統(tǒng)一般分始端母線系統(tǒng)、直通母線系統(tǒng)、L型垂直彎通母線、Z型垂直偏置母線、T型垂直三通母線、X型垂直四通母線等，以及有關(guān)附件及緊固裝置［4］。按絕緣方式，分為空氣式、密集式和高強度三種插接母線系統(tǒng)。按其結(jié)構(gòu)及用途，可分為密集絕緣、空氣附加絕緣、空氣絕緣、耐火絕緣等；按其外殼材料分為鋼外殼、鋁合金外殼和鋼鋁混合外殼母線系統(tǒng)［5］。母線系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷三代，第一代為空氣型母線系統(tǒng)、第二代為密集型母線系統(tǒng)、第三代為復(fù)合絕緣性母線系統(tǒng)，母線系統(tǒng)的發(fā)展技術(shù)日臻完善和成熟。 1. 2 優(yōu)點分析母線系統(tǒng)以銅排或鋁為導(dǎo)體，電流容量很大且電氣性能、機(jī)械性能好。母線系統(tǒng)的外殼為金屬，具有不燃燒、安全可靠性且使用壽命長等特點。與傳統(tǒng)電纜比較，管道或橋架所占位置較少，對于大型建筑物的施工和線纜排布非常有利［4］。
母線系統(tǒng)的主要特點如下：（1） 容量大、壓降很小、短路負(fù)載能力強；
（2） 可靠性高；
（3） 外形小且美觀、重量輕；
（4） 施工連接方便，檢查簡單。
1. 3 缺點分析
母線系統(tǒng)作為一種新型的末端供電技術(shù)，同樣存在以下不足之處：
（1） 防護(hù)等級：目前行業(yè)主流品牌機(jī)房母線系統(tǒng)多采用空氣型母線，防護(hù)等級為IP40。安裝時需考慮空調(diào)冷凝水防護(hù)問題，如主機(jī)房地板下安裝空調(diào)水管，則不建議采用地板下安裝方案；
（2） 對機(jī)柜頂部空間要求相對較大，對凈高較小的機(jī)房，安裝條件可能存在限制；（3） 智能監(jiān)控采集功能：機(jī)房母線系統(tǒng)對主干和每個機(jī)柜末端的用電參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控采集，需另外敷設(shè)通訊線纜，工序上相比精密列頭柜復(fù)雜。
2 機(jī)房母線系統(tǒng)組成電力機(jī)房專用母線系統(tǒng)系統(tǒng)由六部分構(gòu)成：線槽主體、端部饋電模塊、線槽連接模塊、接線盒、監(jiān)控模塊和通訊模塊。
2. 1 母線系統(tǒng)主體外殼提供線槽保護(hù)，提高熱穩(wěn)定性，滿足各種安裝方式，如豎直吊裝或者水平安裝，側(cè)邊可貼標(biāo)識。導(dǎo)電銅排是根據(jù)載流量需求選擇不同截面，表面鍍錫，增強抗腐蝕性并減小接觸電阻的電解銅。表面的絕緣材料具備良好的可短路電流能力。
3. 2 端部饋電模塊端部饋電模塊用于將電力接入母線系統(tǒng)系統(tǒng)。端部饋電模塊內(nèi)置斷路器、監(jiān)控模塊以及通訊模塊等，斷路器規(guī)格按每列負(fù)載需求配置。
2. 3 線槽連接模塊線槽連接模塊用于端部饋電模塊與母線系統(tǒng)主體，線槽主體與主體之間，線槽主體與彎頭之間的連接。
4 連接盒接線盒可以在母線系統(tǒng)主體上安裝，接線盒內(nèi)置控制空開及給機(jī)柜供電的插座。目前行業(yè)上，接線盒在母線系統(tǒng)主體上安裝，大多數(shù)均支持熱插拔方式，靈活卡位固定，方便隨時為擴(kuò)容負(fù)載提供電氣連接。接線盒在母線系統(tǒng)主體上具體安裝位置行業(yè)上基本由兩種設(shè)計情況，固定安裝和靈活安裝，Sch?neider 等供應(yīng)商采用固定式位置安裝，即母線系統(tǒng)主體上每隔 600 mm 預(yù)留一個安裝孔位提供接線盒安裝。PDI、Startline等供應(yīng)商可在主體上任何位置安裝［6］。對不同尺寸規(guī)格機(jī)柜擺放而言，無疑后者更加適合機(jī)房的設(shè)計。 2. 5 監(jiān)控模塊監(jiān)控模塊分為末端及主控單元兩部分。末端單元為機(jī)房母線系統(tǒng)通過在端部饋電模塊、接線盒等部件配置智能化電量儀等電氣采集模塊，可即時采集功率、電流、電壓等電氣數(shù)據(jù)。主控單元包括硬件主控單元和軟件管理平臺。機(jī)房母線系統(tǒng)設(shè)計本文以某約 300 平米的電力機(jī)房為例，進(jìn)行母線系統(tǒng)方案和傳統(tǒng)列頭柜方案設(shè)計比較。該區(qū)域可布置 9列機(jī)柜，每個列頭柜對就近兩列機(jī)柜供電，每個機(jī)柜尺寸為800 mm×1 100 mm。如圖2所示。
方案 1：每列機(jī)柜上方懸吊雙母線系統(tǒng)供電，每條母線系統(tǒng)上的接線盒安裝兩個空開和兩個工業(yè)插座，分別為該列的兩面機(jī)柜供電，支持即插拔方式，簡易方便業(yè)務(wù)擴(kuò)容和功能延伸。方案2：如果采用傳統(tǒng)的精密列頭柜配電方案，則需為兩列機(jī)柜配置 1個精密列頭柜，并向每面機(jī)柜提供雙電源供電。如圖3所示。
