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的要求越来越高。数据中心机柜侧配电设计既要满足传统机房的配电功能，又要满足长期的设备扩展；同时，尽量减少设备扩容对已投产设备的影响。供电系统除了满足高可靠性外，还应具备强大的监控功能。机房运维人员可以随时了解机柜的负载状态、各配电支路的电气状态、不同负载组的用电量

容量一般保持在一定范围内，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，常规数据中心单个机柜的负载一般在3~8kW之间。根据各类设备的功率不同，电连接器接口标准也不同，这给供电基础设施的实施带来了挑战。传统的落地式配电单元（柱头柜）已不能满足日益增长的供电需求。

近年来，随着数据中心灵活多样的发展，一种更加灵活的柜侧设计逐渐应用于电力机房，即母线配电系统。目前已有大量大型数据中心采购母线槽设计解决方案，如谷歌、Facebook、阿里巴巴、腾讯等。母线槽作为电力行业的线材应用已经有几十年的历史了，但是对于电力数据中心的应用来说，还是比较新的，应用案例并不多。与传统的电缆方式相比，母线槽具有更可靠的安全性，界面电阻和温升控制也更优越。

一、母线槽结构原理

母线槽是由铜、铝母线组成的封闭式金属装置，用于分散系统。组件分配更多功率。母线是一种以铜或铝为导体，用非烯烃绝缘材料支撑，然后封装在金属槽中形成的一种新型导体。机房母线槽额定电压为380V，适用于交流50Hz，额定电流250～6300A的三相四线或三相五线供配电工程。具有容量大、拆装方便、工期短等特点。.

(1）分类发展

母线槽按用途一般分为起始母线槽、直通母线槽、L型垂直弯头母线、Z型垂直偏置母线、T型垂直三通母线、 X形立式四路公交车等，以及相关附件和紧固装置。固体装置。根据绝缘方式，插入式母线槽分为空气型、密实型和高强度三种。按其结构和用途可分为致密绝缘、空气附加绝缘、空气绝缘、耐火绝缘等；按外壳材料分为钢壳、铝合金壳和钢铝混合壳母线槽。

母线槽的发展经历了三代，第一代是空气式母线槽，第二代是密集型母线槽，第三代是复合绝缘母线槽。母线槽的开发技术日趋完善和成熟。

(2）优势分析

母线槽采用铜或铝为导体，电流容量大，电气和机械性能好。母线槽外壳为金属，不易燃，安全可靠可靠，使用寿命长。与传统电缆相比，管道或桥梁占用空间小，非常有利于大型建筑物的施工和电缆布置。

母线槽的主要特点如下：

①容量大，压降小，短路负载能力强；

②可靠性高；

③外形小、外形美观、重量轻；

④施工连接方便，检查简单。

二、机房母线槽

电力机房母线槽系统由六部分组成：干线主体、末端馈线模块、干线连接模块、接线盒、监控模块和通信模块。

(1）干线主体

母线槽外壳提供风管保护，提高热稳定性，满足垂直吊装或水平安装等多种安装方式，侧面有标志。导电铜排是不同截面的电解铜，表面镀锡，根据载流能力增强抗腐蚀性，降低接触电阻。表面绝缘材料具有良好的短路电流能力。

(2）端馈模块

端馈模块用于为母线系统连接电源。端馈模块内置断路器、监控模块和通信模块等。断路器的规格为根据每列的负载要求配置。

(3） 母线槽连接模块

母线槽连接模块用于端馈模块与母线槽主体之间、线槽主体与主体之间、母线槽主体与母线槽之间的连接。线管主体及弯头

(4） 接线盒

接线盒可安装在母线槽主体上。接线盒内置控制断路器和为机柜供电的插座。目前，在行业中，接线盒安装在母线槽的主体上。大多数都支持热插拔和灵活的卡位固定。方便随时为扩展负载提供电气连接。母线槽主体上接线盒的具体安装位置，业内有两种设计情况：固定安装和灵活安装。施耐德等供应商采用固定位置安装，即在母线槽主体上每600mm预留一个安装孔，提供接线盒安装。CESKO和CG BUSWAY 槽公等供应商可以将其安装在主体上的任何位置。对于不同尺寸机柜的放置，后者无疑更适合机房的设计

(5）监控模块

监控模块分为终端和主控单元两部分。终端单元是机房的母线槽。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）通信模块

通信模块在模式上基本支持业界主流的通信方式，部分厂商还支持铜线和无线媒体SNMP管理，智能管理机房增加母线

三、母线槽设计

本文以300m2电机房为例，对母线槽方案与传统头柜方案的设计进行比较。该区域可布置9排机柜，每排向最近的两排机柜供电，每个机柜尺寸为800mm x 1100mm，如图1所示。

方案一：悬空双母线槽一排电源柜。每条母线槽上的接线盒配有两个空气开关和两个工业插座，为该排两侧机柜供电。支持即插即用，简单方便。业务扩展和功能扩展。

方案二：如果采用传统的头柜配电方案，两排机柜必须配置一个头柜，每个机柜双电源供电，如图2所示。

（1）主体

每个机柜配置母线槽的平均功率按6kW的最终需求计算。根据布局，机房每排8个机柜，每排机柜功率P=8 x 6kW=48kW，长期工作电流/=48/(0.8 x 3 x 0.22）=90（A) o

母线截面一般应根据长期工作电流选择。当年均负荷较大，母线距离较长时，一般优于长期工作电流。所选母线槽的横截面应较大。这种情况是年均负荷大、距离远的情况。末端母线槽规格按160A配置，即每排机柜配置2条160A母线槽，分别连接主备UPS。在，如图3所示。

（2）端配电模块配置

末端馈电模块由每排机柜对应的主、备母线槽连接到配电箱，用于主母线槽的插接盒之间的电缆连接。

（3）机柜

侧馈线盒用于在主备端母线上安装机柜侧馈线盒，服务器机柜和存储机柜配置32A交换机，工作站机柜和网络机柜配置16A交换机。工业连接器连接到机柜上的 PDU 排。

（4）监控系统采集

功能包括开关状态、功率、功率、功率因数、电压等。 通讯功能是通过终端母线槽供电监控平台打开机房电力环境监控系统的接口，提供监控数据.

（5）母线槽接地

传统的保护接地线PE线放置在母线槽的内侧，而新型母线槽则采用外壳为PE整体接地。电击防护7.47.4.3.1.的强制性标准GB7251.1第5条规定，如果所采取的措施可以保证电路具有良好的导电性，载流能力足以承受成套设备中流动的接地故障电流，因此考虑到组装成套设备的各种金属部件，以确保保护电路的连续性。

四、方案比较

方案一母线槽技术与方案二传统头柜方案的区别和优缺点对比分析如下：

⑴技术比较

①散热

机房母线槽不同于国内传统的密集母线槽，采用开放式。设计上，载流铜排与空气直接接触，利用空气传导散热，通过紧密接触的钢壳散热。此外，母线槽的外壳铝壳具有保护作用，表面也进行了阳极氧化处理，增强了散热能力；铜排表面镀镍，降低接触电阻，降低压降，降低损耗。在传统的前柜加电缆方式中，电缆的绝缘材料既是绝缘材料，又是隔热材料。在机柜数量较多的情况下，线缆会聚集较多，散热困难。所以，电力电缆在桥内敷设时，为保证良好的散热，一般允许敷设2层。因此，母线槽的散热性能优于电缆。

② 可维护性

传统电缆方式由于材料易磨损老化、寿命短等因素，需要定期检查和维护。它们也需要在使用寿命结束后更换。母线槽为金属结构，维护方便。日常维护通常只需要测量外壳和芯螺栓的温升，以及进风箱接头的温升。

③过载能力

电缆所用绝缘材料的正常工作温度为95-105-C，母线槽的过载能力远高于电缆。此外，电缆的载流范围为1000mm，截面积为1600A，额定电流为1600A，而母线槽的额定电流可达6300A。

④空间布局

母线槽的空间布局可以节省配电柜或柱头柜占用的空间，并且可以避免使用电缆，从而降低布线难度，以图1为例，可以节省6个柱头橱柜。

⑤设计安装

简单，布局容易，安装步骤简单，无需工具。

⑥ 扩容和总拥有成本（TCO）

母线槽安装后可根据需要重新配置，设计时可预留容量。未来扩展方便，总拥有成本更低。

⑦环保特性 母线槽

所有材料均采用阻燃材料。0.99的材料是可回收的，具有更好的环保特性，而电缆有一定的污染

（2）投资比较

针对方案一和方案二不同柜端配电方案，两者的投资成本对比见表1。比较头柜、电缆、走线架等总成本，母线槽总投资设计方案和传统的机柜加电缆方式相当基本，但后者维护成本比电缆低，总体拥有成本较低。

结论

母线槽具有灵活性和可扩展性。同一母线可根据不同的机柜负载大小灵活配置（即类似于网络带宽共享方式，电源负载共享）；如需扩展，调整相位（三相不平衡时间），相应调整相应的插件盒即可。机房母线槽方案是减少电缆用量的一种方式，对于集中供电方式的机房电气机房具有实际应用意义。随着智能电网和大数据服务的发展，在电力数据中心建设过程中，电力数据中心的应用开始逐年增加，这也是一个发展趋势。母线槽具有稳定可靠、配电效率高、散热性好，电压低，抗机械冲击，安装方便。是电力数据中心良好的终端供电方式。