精密配电柜介绍

精密配电柜介绍

精密配电单元是一种主要用于数据中心内的配电系统，又叫配电列头柜。通常被安装于数据中心内的排成—行的机柜的两侧，向机柜内IT负载供电。由于该设备的安装环境和负载类型与普通的配电设备完全不同，数据中心内使用的精密配电单元在内部结构的设计、电气元器件的选择和所提供的功能均与安装在电气竖井和专门的电气房间内的配电柜有所不同。

为了更好地理解精密配电单元，我们首先介绍其所处的使用环境和负载类型。正是其使用类型和负载系统决定了该设备一系列与众不同的特点。

精密配电单元主要安装于数据中心内。首先，由于IT技术，特别是虚拟化和云计算的发展，要求对整个数据中心的电流分布和功率分布进行全面的实时管理，以保证供电系统和数据中心的高效可靠运行，达到数据中心的高可靠性和节能减排的双重目的。其次，精密配电单元向IT负载提供电力，由于很多IT 设备厂商对于零地电压有要求，尽管实际上高零地电压对服务器等工厂设备的正常运行并无影响，在设计时我们依然对这一要求进行了体现。最后，IT设备的制造技术正在经历快速变化。数据中心内的IT设备和负载功率在未来10年将发生很大变化但数据中心及其配电系统—般需使用10及以上的时间。同时，由于虚拟化和云计算技术的发展，数据中心的功率消耗也将变得难以预测。如何在数据中，心的整个生命周期中满足不断变化的IT负载类型和负载运营水平，使整个数据中心在从建成到推出使用的过程中始终保持高效和可靠的运行，是对数据中心的配电系统提出的新挑战。精密配电单元主要是从四个方面应对这些问题和挑战的。

1、配电单元柜体

配电单元的外壳采用的是IT机柜。颜色为数据中心内机柜常用的IT乌鸦黑。这样配电单元与机柜并排摆放在一起时，外形美观一致。同时在采用上走线的数据中心中。由于使用了IT机柜作为配电单元外壳，上走线的桥架可以安装在机柜顶部，配电单元的输入、输出线缆因此直接敷设在配电单元机柜顶部，并通过安装在其他机柜顶部的电力桥架敷设到安装于配电单元附近的机柜中。这样既减少了线缆架设的工程量和成本，也减少了对数据中心层高的要求。

2、降低零地电压

为了降低零地电压，精密配电单元内的零线和零母排均为火线的2倍截面积以承载更大的零线电流。尽管从理论上说，IT设备输入端的稳定的高零地电压差不会对IT设备的安全可靠运行造成影响，同时由于肿(功率因数校正)电路在IT服务器和交换机内部的直流电源上大量使用，服务器和交换机等工厂设备在运行时不会往零线上泄放大量的谐波电流。数据中心现在的零线上现在变得非常“洁净”，并不存在大量泄放电流，但由于目前许多工厂设备厂商要求设备开机时零地电压小于2V，因而在精密配电单元中我们提供了隔离变压器选项。由于精密配电单元和IT机柜摆放在—起，△/Y隔离变压器距离负载很近，因而降低零地电压的效果非常好。同时由于变压器内剩磁的存在，在空载合闸瞬间变压器会产生特别大的电流，叫做励磁浪涌。

为了有效规避精密配电单元内的隔离变压器在合闸时产生的励磁浪涌对上游UPS的冲击，精密配电单元内安装了峰值励磁浪涌为额定电流6倍的变压器，这样可以有效减少在配电柜投入使用时对UPS的影响。选择隔离变压器的另—个因素是变压器的k系数。k系数是—个通用的谐波发热效应度量，尤其适用于

变压器上的谐波，它不仅强调谐泼频率，还强调谐波次数、谐波频谱分布和频谱比例。根据不同的应用场合和负载类型，我们可以提供KO、K13和K20的变压器，以适应不同的谐波环境，减少变压器的发热程度，以提供其使用寿命和带负载能力。

3、在线扩展

为了适应适应IT设备和IT技术快速升级的需要。数据中心精密配电单元中使用了模块化和热插拔的设计思想，由于数据中心内独特的环境特点和飞速发展的IT技术，使得数据中心的负载类型和负载水平很难预测。精密配电单元采用了“欧洲之星”母线系统，和施耐德普通微型断路器—起作用即可达到在线热插拔的效果，实现无需对整个配电系统和IT负载停电，即可对现有配电系统根据负载的变化情况进行增容或减容等容量管理。同时，也可根据每相负载的具体情况，灵活地在三相之间合理分配负载，以达到三相负载平衡和零线电流最小的效果，有利于最大程度地利用现有的配电系统。

由于数据中心内的负载水平很难预测。负载的分布情况由于虚拟化和云计算技术的应用而实时动态变化，而配电系统—旦建成很难改变，这使得配电柜的容量管理和可扩展能力变得十分重要。在另一方面，配电系统的建设成本也需要考虑，由于考虑配电系统的可扩展性和灵活性而大幅增加投资成本也是不可取的。精密配电单元采用可以在市场容易买到的普通施耐德断路器，这样保证了通用性和低成本。同时配套该母线系统，还提供了种类丰富的母线适配器，适用于不同类型的多种电路保护设备的安装，例如断路器、浪涌保护、剩余电流保护等。还可安装辅助触点模块，检测支路断路器的通断状态。该母线系统还提供覆盖预留空间的母线盖板，充分保证运维人员的人身安全。在出厂前即

安装好所有需要的母线盖板类型，无论客户如何改变配电柜内输出断路器的配置，均无需购买额外的母线盖板。

4、实时在线监控

为了对整个数据中心的电流分布和功率分布进行全面的实时管理。精密配电单元采用了较为复杂的监控系统。在输入侧我们采用了PM系列参数测量仪，它集数据采集和控制功能为一身，可以代替多种仪表、继电器、变送器和其他元件。PM系列参数测量仪可对每相及中性线上的电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率，和电流与电压失真度进行实时测量，同时，可显示累积的有功电能和增量电能。这样有效地对整个配电单元的电气参数进行实时监控和记录，尤其对其电力消耗有实时的了解。可以满足用户对于电能计量的要求，为全面的能耗管理提供了硬件基础。更重要的是，PM智能仪表可以对输入电流进行全面电力分析，谐波分析次数高达31次，可以有效增加对于电力质量的管理和监控。PM系列参数测量仪还具有RS-485接口，可通过Moffaus/Jbus协议进行通讯。

在输出侧我们采用了多回路计量监测装置，用于测量输出侧的电流、电压和电能消耗。它基本上是由控制主板和4个～6个21回路电流互感器排组成。分支回路互感器安装于断路器—侧，互感器和断路器——对应连接。每个互感器排向控制主板传送电流信息。多回路计量监测装置通过RS-485标准Modbus 协议传输数据。通过PM系列参数测量仪和多回路计量监测装置，精密配电装置采集了输入和输出的各种电气参数，从而实现对整个电气系统的监测和管理，以满足数据中心负载水平实时变化条件下的高可靠性。同时。提供对于输出电流的报警，可有效防止由于过负载所导致的断电发生。