如今的数据中心配电，在效率、功率密度、电源监控及可重新配置能力方面已经取得了长足进步，从而为数据中心增加了多种选择。本系列文章将对四种配电方法进行比较，包括现场布线PDU配电、出厂预配PDU配电、落地式模块化配电以及模块化母线槽，并说明各自的优缺点。此外，将对具体应用和限制条件下的最佳方案选择提供指导。本期我们先来了解传统PDU配电的优缺点和常见应用。
简介
数据中心在用电方面已然发生了巨大变化，特别是面临数据中心功率密度升高、IT设备数量不断增加、需要在现有IT设施部署的基础上添减设备等难题。而这些难题对传统的配电系统带来了很大的挑战。改良后的系统在对IT机柜进行安装或更改时无需新接布线，采用上走线配电方式，使用单根柔性配电线可支持高达30kW的机柜功率密度，提高了用电效率，可以测量分支电路功率，还配备有标准容量管理系统。
本系列文章对数据中心四种配电方法进行比较，包括传统现场布线PDU（配电单元）、传统出厂预配PDU、落地式模块化配电以及模块化上走线（或地板下）母线槽（见图1）。本系列文章还讨论了每种方法的优缺点，并对具体应用和限制条件下的最佳方法选择提供了指导。
图1 IT 机柜配电的四种方法
数据中心IT特征
以前传统的数据中心内仅有数量非常少的大型IT设备，除了对IT设备进行重要升级时执行计划内宕机外，很少会对此进行变更。这些设施功率密度较低，因此对地板下气流量的需求并不高，特别是对于每3平方米面积内部署的支路数量不足一个的机房。反观如今许多数据中心中IT设备的特点如表1所示。
表1 影响配电选择的IT特点
传统PDU配电
在传统的配电系统当中，数据中心的主电源分配至多个配电单元（PDUs，一般额定功率为50kVA-500kVA），并贯穿整个IT空间。有时候，无变压器的配电单元（PDU）也称为远端配电盘（RPP）。但是在本系列文章中，PDU一词泛指配有变压器的配电单元和无变压器的配电单元。PDU从中央馈电断路器引电，通常沿整个房间的周边部署。成行排列的IT机柜可提升空间美观性，使配电更靠近负载。分支电路从PDU分配至IT设备。各IT机柜使用一条或多条分支电路，如图2所示。
图2 传统数据中心配电线路
传统配电方法通常会导致以下窘境：
传统的PDU系统主要分为两大类：
1
现场布线式
采用部署在线缆槽或硬管或软管中的电源线，铺设在高架地板下或采用上走线方式为IT机柜配电。
2
出厂预配式
采用预先安装断路器/电源线组件，从PDU以上走线方式为IT机柜配电。
现场布线式PDU 配电
从现场布线PDU到IT机柜的电源线可通过软管或硬管敷设，或直接部署于线缆槽内或地板下。选用的方法通常因当地规范要求而异。图3举例说明了现场布线PDU以及电源线分布的两种方法——高架地板下铺设硬管和上走线线缆槽。
电气承包商在设计此类解决方案过程中起到重要的作用，大量线路安装工作在现场完成，包括切线、端接、连接各单独分支电路以及将其敷设至机柜。在高架地板安装中，还须设计专用的地板下安装支架。分支电路的测量可添加传感器并进行编程。
图3 现场布线PDU
优点
1
该方式的监控选项更全面
2
相比预先配置或模块化PDU，现场布线式 PDU 成本低导致初始成本较低
3
适用于有特殊的房间布局限制，更具战略性的配电部署
4
电工能够更灵活地组合断路器和线缆，无需从预配置组件中选择
缺点
1
由于现场布线设计较大地依赖施工质量和电工技能，因此人为误差风险增加（现场完成的导线端接可能造成接头松动和其他缺陷）
2
由于断路器和线缆等组成元件均为现场安装，因此整个配电系统的保修受限
3
如果使用气流分配通道，线缆的存在会限制现代IT设备（随时间变化）所需的高通风量，从而降低了制冷系统的效率
4
由于线缆部署于地板下或线缆槽中，可能难以实施线缆追踪或拆除
常见应用
1
相比出厂预配或模块化PDU，低的初始成本为优先考虑对象时
2
当地板空间可用，但特殊房间结构使得出厂预配PDU或模块化PDU使用受限时
3
当IT不可能或不频繁变更，且以POD等级扩展IT容量时
4
当PDU规范已制定而IT布局未知时（因为只有临近安装才能确定分支电路断路器额定值和电源线长度）
出厂预配式PDU配电
使用出厂预配式PDU配电时，大部分原本在现场完成的布线作业均在受控工厂内完成。PDU根据客户要求进行配置，工厂负责组装分支电路断路器和需预先切开和端接以符合IT设备机柜所需的长度和载流量的电源线。这些线缆/断路器组件在工厂内安装到PDU上，现场只需安装从子馈电断路器接至PDU输入端的导管，然后将预先连接的电源线敷设至适当的IT机柜。通过将配电解决方案标准化，数据中心项目可摆脱以往耗时耗资的一次性工程。图4举例说明了与不间断电源(UPS)和机柜行紧密集成的出厂预配式配电系统。
图4 集成于机柜行的出厂预配式传统配电
优点
1
预制断路器/电源线组件最大限度减少现场作业，提高系统可靠性
2
集成和预配置智能设计，提升了容量和变更管理能力，适应负载要求变化
3
由于组成元件均在工厂内设计、测试和集成，使整个配电系统实现系统级保修
4
因为PDU可部署于IT地板的任何位置可摆脱特殊的房间结构的限制
5
初始成本低于模块化配电方法
缺点
1
必须在前期规划阶段了解IT房间布局，因为断路器和线缆长度均与系统同步采购；IT和设施通常需要更良好的协调
2
与模块化配电方法相比，因负载要求变化而需安装新的电源线和断路器的现场成本较高
3
由于大量线缆堆叠在线缆槽中，可能难以实施线缆追踪和拆除
4
占用IT房间地板空间
5
由于所有断路器和线缆均需连接安装后发运，因此装运重量较大
常见应用
1
当数据中心计划以POD等级扩展IT容量时
2
当未来转型要求数据中心配置便携式设备时
3
当空间不受限制且优先考虑低初始成本时
下期我们继续来了解模块化配电系统的优缺点和常见应用。
