用途・事例

データセンターPDUと銅ブスバー|配電経路と設計入力の確認項目

データセンターの電源系統で銅ブスバーが使われるのは、主にPDU盤の主母線・分岐母線、PDP(分電盤)の母線、バスウェイ内部の導体の3か所です。ラック1台あたりの電力が上がるほど、この経路の導体断面と接続部の管理がそのまま設備の余裕と発熱に跳ね返ります。この記事では、PDU・PDP・ラックPDU・バスウェイの役割の違いを整理し、母線サイズの決め方、2026年時点の高密度化と直流給電の動き、そして加工を依頼するときに揃えておく設計入力の項目までをまとめます。

銅ブスバー
データセンター
PDU
PDP
バスウェイ
ラック電力密度
800V直流
大電流

データセンターのPDUとは何か、銅ブスバーはどこに入るか

PDU(Power Distribution Unit)とは、UPSから受けた電力を降圧し、下位の分電盤やサーバーラックへ分配する配電装置です。データセンターでは、UPSからの400V級の電源を盤内の変圧器で200Vまたは100Vに落とし、PDP(分電盤)を経てラックへ配る「PDU盤」という据置形の盤を指すことが多く、メーカー資料では搭載変圧器の容量が小容量から600kVA程度まで、近年は500kVA級の大型盤が主流とされています。一方、ラック内部に取り付ける電源タップ状の機器も「ラックPDU」と呼ばれるため、同じ言葉が2つの階層で使われる点に注意が必要です。

電源系統のどこに銅ブスバーが入るか

 受電(特高/高圧) ─ 変圧器 ─ 低圧主幹盤 ─ UPS
                                          │
                                    ┌─────┴─────┐
                                    │  PDU盤    │  ← 主母線・分岐母線(銅ブスバー)
                                    └─────┬─────┘
                              ┌───────────┴───────────┐
                        PDP / RPP(分電盤)        バスウェイ(母線ダクト)
                          ← 母線(銅ブスバー)      ← 内部導体(銅・アルミ)
                              └───────────┬───────────┘
                                    ラックPDU ─ サーバー
  

銅ブスバーが担うのは、この経路のうち「大電流をまとめて運ぶ区間」と「分岐して締結する区間」です。ケーブルでは本数が増えて盤内が埋まる電流帯になると、平角の銅板を母線として使うほうが放熱・省スペース・保守性で有利になります。導体としての基本的な役割はブスバーとはで整理しているので、用語の確認はそちらもあわせてご覧ください。

要点:PDUは「UPSの下、ラックの上」に位置する配電装置で、その主母線・分岐母線が銅ブスバーの主戦場。

PDU・PDP・ラックPDU・バスウェイの違い

4つの違いは「どの階層で、どの単位に配るか」です。PDUは変圧器を持ちフロア単位に配り、PDPは分岐ブレーカを並べて列単位に配り、バスウェイは天井や床下を走って任意の位置から取り出し、ラックPDUはラック内の機器単位に配ります。母線設計の要求もこの順に「大電流・少数」から「小電流・多数」へ変わります。

配電機器ごとの役割と導体への要求

機器 役割 電流の目安 導体への主な要求
PDU盤 UPS電源を降圧しフロア/ゾーンへ分配 数百〜2,000A級 断面積・温度上昇・短絡強度・支持
PDP / RPP 分岐ブレーカで列・ラック群へ分配 100〜800A級 分岐タップ位置・穴ピッチ・絶縁距離
バスウェイ 経路上の任意位置から取り出す幹線 400〜4,000A級 連続性・熱伸縮・接続部の信頼性
ラックPDU ラック内の機器へ最終分配 16〜100A級 小断面・端子形状・省スペース

配電機器ごとの役割と導体への要求

PDU盤 / 数百〜2,000A級

UPS電源を降圧しフロアへ分配。断面積・温度上昇・短絡強度・支持が要求点

PDP・RPP / 100〜800A級

分岐ブレーカで列やラック群へ分配。分岐タップ位置・穴ピッチ・絶縁距離が要求点

バスウェイ / 400〜4,000A級

経路上の任意位置から取り出す幹線。連続性・熱伸縮・接続部の信頼性が要求点

ラックPDU / 16〜100A級

ラック内の機器へ最終分配。小断面・端子形状・省スペースが要求点

バスウェイが選ばれる理由

  • 取り出し位置を後から変えられる(増設・移設に強い)
  • ケーブルラックに比べて経路がすっきりする
  • 工場製作のユニットを現地で連結するため施工が速い

盤内母線(ブスバー)が要る理由

  • 盤ごとに寸法・穴位置が違い、規格品では収まらない
  • ブレーカ端子との位置合わせに曲げ・段付きが必要
  • 短絡時の電磁力を支持で受けるため形状の自由度が必要

要点:バスウェイは「経路」の製品、ブスバーは「盤の中身」の部品。競合ではなく直列につながる関係。

2026年時点の高密度化 — ラック電力はどこまで上がったか

ラックあたりの電力は、従来の10〜20kW級から、AI向けでは100kWを超える構成まで一気に広がりました。この差は導体の断面積だけでなく、盤内の発熱・支持間隔・接続部の管理すべてに影響します。

2026年時点の状況

調査会社の報告では、大規模施設の平均ラック電力密度は2025年時点で1ラックあたり約12kW、高性能計算向けの環境では35kWを超えたとされています。さらにAI学習向けの高密度ラックでは1台で120kW前後を消費する構成が公表されており、空冷で扱える上限(おおむね20〜25kW/ラック)を大きく超えるため、液冷と組み合わせた設計が前提になりつつあります。データセンター向けバスウェイの市場も2026年から年率7%台で伸びるとの予測が出ており、10MW超級の新設施設では採用率が高いと報告されています。数値は調査機関や対象範囲で幅があるため、設計判断は個別案件の実負荷で確認してください。

1ラックあたり消費電力の目安(公表値をもとにした比較)

従来の汎用
約10kW

大規模平均
約12kW

空冷の上限域
20〜25kW

HPC環境
35kW超

AI高密度
120kW前後

1ラック120kWは、単純計算で従来ラックの10台分に相当します。ラック数が同じでも受電容量とPDU台数が増え、PDU盤1台に集まる電流が上がるため、母線は「板厚を増やす」だけでは対応できず、複数枚並列や幅の拡大、支持方法の見直しが必要になります。

要点:高密度化は「電流が増える」話であり、断面積・放熱・支持の3点が同時に問われる。

PDU盤の母線サイズはどう決めるか

手順は「容量(kVA)→電流(A)→必要断面積(mm²)→平角銅の寸法組合せ」の順で逆算します。三相の場合、電流は容量を電圧と√3で割って求め、そこに電流密度の目安を当てて断面積を出します。

三相電流 I (A) = 容量 (kVA) × 1000 ÷ (√3 × 線間電圧 V)
必要断面積 (mm²) ≒ 電流 I (A) ÷ 電流密度の目安 (A/mm²)

たとえば500kVAのPDU盤なら、一次側400Vで約722A、二次側200Vでは約1,443Aとなり、二次側の母線は一次側の2倍の断面が必要になります。電流密度は設置条件で変わるため、盤内で自然放熱を前提とする場合は2A/mm²前後を出発点にし、周囲温度が高い・母線が密集する・垂直配置で放熱が悪いといった条件では下げて見るのが実務的です。

電流から見た平角銅の寸法組合せ(電流密度2A/mm²を目安にした試算)

想定電流 必要断面積 寸法の組合せ例 実断面積
400A 約200mm² 厚5mm × 幅40mm 200mm²
720A 約360mm² 厚6mm × 幅60mm 360mm²
1,000A 約500mm² 厚8mm × 幅65mm 520mm²
1,450A 約725mm² 厚10mm × 幅75mm 750mm²
2,000A 約1,000mm² 厚10mm × 幅50mm × 2枚 1,000mm²

電流から見た平角銅の寸法組合せ(電流密度2A/mm²を目安にした試算)

400A / 必要断面積 約200mm²

厚5mm × 幅40mm(200mm²)

720A / 必要断面積 約360mm²

厚6mm × 幅60mm(360mm²)

1,000A / 必要断面積 約500mm²

厚8mm × 幅65mm(520mm²)

1,450A / 必要断面積 約725mm²

厚10mm × 幅75mm(750mm²)

2,000A / 必要断面積 約1,000mm²

厚10mm × 幅50mm × 2枚(1,000mm²)

注意:この表は出発点であって答えではない

電流密度の目安値は、周囲温度・母線の配置(水平/垂直)・表面状態・母線同士の間隔といった前提の上に成り立つ数字です。同じ断面積でも配置と換気で許容電流は変わります。実際の設計では、配電盤やキュービクルに関する該当規格(キュービクル式高圧受電設備や分電盤に関するJIS規格など)の最新版と、盤メーカーの温度上昇試験の条件を確認してください。

コツ:交流大電流では厚みを足しても効率が落ちる

交流では表皮効果により電流が導体表面側に偏るため、厚板1枚で断面積を稼いでも中心部が働きにくくなります。同じ断面積なら「薄く広く」または「複数枚を隙間を空けて並列」にしたほうが放熱面積も増え、実効的な電流容量を稼げます。1,000Aを超える帯域では、この分割の考え方が効いてきます。

要点:容量から電流、電流から断面積へ逆算し、最後に放熱と配置で補正する。

800V直流化で母線設計は何が変わるか

電圧を上げると同じ電力でも電流が下がるため、導体断面と銅使用量を減らせます。AI向けデータセンターでは、ラック内の給電を高電圧の直流に移す検討が2025年から2026年にかけて一気に具体化しました。公表資料では、800V級の直流給電により銅使用量を大幅に削減でき、変換段の削減で全体効率も改善するとされています。

交流配電と高電圧直流配電で変わる点

項目 従来の交流配電 高電圧直流(800V級)
同一電力での電流 基準 大きく低減
導体断面・銅使用量 基準 縮小できる
表皮効果 考慮が必要 直流では生じない
絶縁・離隔 交流の耐圧で設計 直流特有の耐圧・極性を考慮
遮断・保護 交流遮断器 直流用の遮断方式が必要
相・極の識別 相表示で管理 正負の極性表示を明確に

交流配電と高電圧直流配電で変わる点

同一電力での電流 / 導体断面

直流800V級では電流が大きく下がり、導体断面と銅使用量を縮小できる

表皮効果

交流では考慮が必要。直流では生じないため厚板を使いやすい

絶縁・離隔

交流の耐圧設計に対し、直流では直流特有の耐圧と極性を考慮する

遮断・保護、極性表示

直流用の遮断方式が必要。相表示ではなく正負の極性表示を明確にする

導体加工の側から見ると、直流化は「断面は小さくなるが、絶縁と識別の要求が上がる」変化です。粉体塗装や熱収縮チューブによる絶縁、極性を間違えないための刻印やマーキング、沿面距離を確保するための曲げ形状といった指定が増えます。当社の対応範囲は加工技術のページに整理しています。

要点:直流化で銅は減るが、絶縁・極性識別・遮断側の要求が増える。

加工を依頼するときの設計入力チェックリスト

見積りと製作に必要な情報は、電気条件・寸法条件・表面処理・数量納期の4群に整理できます。この4群が揃っていれば、図面が未完成でも設計の相談は進められます。

依頼時に伝えると手戻りが減る項目

  • 電気条件 — 定格電流、電圧(交流/直流)、相数または極数、短絡電流と通電時間
  • 環境条件 — 盤内の想定周囲温度、許容温度上昇、換気の有無、屋内/屋外
  • 寸法条件 — 板厚・幅・全長、曲げ位置と角度、段差、穴位置と穴径、公差
  • 接続条件 — 相手部品(ブレーカ端子・碍子・他の母線)、ボルトサイズ、締結面積
  • 表面処理 — 錫/ニッケル/銀めっきの種類と範囲、絶縁(粉体塗装・チューブ)の要否
  • 識別 — 相表示や極性表示、部品番号の刻印やマーキングの指定
  • 材質 — C1100(タフピッチ銅)/C1020(無酸素銅)、質別(O材・1/2Hなど)
  • 数量・納期 — 試作数と量産数、分納の要否、希望納期
  • 提出書類 — 検査成績書、材料証明(ミルシート)の要否

図面がまだ無い段階でも相談できる

データセンター向けの盤は、ラック構成やブレーカの選定が固まる前に導体の目安を知りたい場面が多くあります。「二次側1,400A、盤内の高さは○mm、ブレーカ端子は左右振り分け」といった条件だけでも、断面積の候補と曲げの成立性は検討できます。手書きスケッチや現物写真からの相談にも対応しています。

よくある図面の抜けと、抜けたときに起きること

抜けやすい指定 抜けると起きること
曲げの内側R 板厚に対して小さいRだと外側にひび割れが出る
穴の縁距離・ピッチ 有効断面が想定より減り、締結部が発熱源になる
めっき範囲 全面か接続面のみかで費用と工程が変わり、再見積になる
質別(O材/半硬など) 曲げ加工性と強度が変わり、現場で曲げ直せない
公差の優先順位 穴ピッチと全長のどちらを優先するか決まらず、組付けで合わない

よくある図面の抜けと、抜けたときに起きること

曲げの内側R

板厚に対して小さいRだと外側にひび割れが出る

穴の縁距離・ピッチ

有効断面が想定より減り、締結部が発熱源になる

めっき範囲

全面か接続面のみかで費用と工程が変わり、再見積になる

質別(O材/半硬など)

曲げ加工性と強度が変わり、現場で曲げ直せない

公差の優先順位

穴ピッチと全長のどちらを優先するか決まらず、組付けで合わない

要点:電気条件・寸法・表面処理・数量納期の4群が揃えば、図面前でも検討は進む。

発熱と保守で失敗しやすい点

データセンターの母線でとくに問われるのは、止められない設備での接続部の管理です。導体そのものより、ボルト締結部の接触抵抗が発熱の起点になりやすく、稼働後は簡単に止めて点検できないため、初期の施工品質と非接触での監視が重要になります。

注意:締結部は「締めすぎ」も不良になる

接続面の接触抵抗を下げるにはボルトの適切な軸力が必要ですが、銅は比較的軟らかいため締めすぎると座面が沈み込み、時間の経過とともに軸力が抜けて緩みます。規定トルクでの管理と、必要に応じた皿ばね座金の採用、施工記録の保存が、あとから効いてきます。

設計段階でできること

  • 接続面の面積とめっきで接触抵抗を下げる
  • 穴の縁距離を確保して有効断面を落とさない
  • 支持間隔を短絡電磁力とたわみの両面で決める
  • 熱伸縮を逃がす継手や長穴を検討する

運用段階でできること

  • サーモグラフィで相間・系統間を比較して異常を拾う
  • 負荷率と周囲温度を記録し、判定の前提を揃える
  • 初期の締結トルクと点検履歴を紐づけて残す
  • 増設時に既設母線の余裕を再確認する

当社では、加工寸法の検査記録や材料のロット管理を含めた品質の考え方を品質管理のページで公開しています。24時間稼働の設備向けでは、こうした記録の残し方まで含めて相談いただくケースが増えています。

要点:導体本体より接続部が弱点。設計の作り込みと運用の記録を両輪で。

よくあるご質問

データセンターのPDUとは何ですか

PDU(Power Distribution Unit)とは、UPSから受けた電力を降圧し、下位の分電盤やサーバーラックへ分配する配電装置です。データセンターでは、UPSからの400V級電源を盤内の変圧器で200Vまたは100Vに落として分配する据置形の「PDU盤」を指すことが多く、ラック内に取り付ける電源タップ状の機器は「ラックPDU」と区別して呼ばれます。

PDUとPDP(分電盤)は何が違うのですか

PDUは変圧器を内蔵して電圧を落としながらフロアやゾーン単位に分配する装置で、PDP(Power Distribution Panel)はPDUから受けた電力を分岐ブレーカでラック群へ配る分電盤です。上流のPDUは数百〜2,000A級の大電流を扱うため母線断面が大きく、下流のPDPは分岐数が多いため穴位置や絶縁距離の管理が主な課題になります。

バスウェイと銅ブスバーはどう違うのですか

バスウェイ(母線ダクト)は導体をケースに収めた配電製品で、銅ブスバーはその内部や盤内で使われる帯状の導体部品です。バスウェイは経路上の任意位置から電力を取り出せる幹線として使われ、盤の中ではブレーカ端子の位置に合わせて曲げ・穴あけを施した銅ブスバーが使われます。両者は競合ではなく、電源経路の上流から下流へ直列につながる関係です。

PDU盤の母線は銅とアルミのどちらが向いていますか

同じ電流を流す場合、アルミは銅より導電率が低いため断面積を大きくする必要があり、盤内の限られた空間で大電流を扱うPDU盤では銅が選ばれることが多いです。軽量化や材料費を優先してアルミを選ぶ場合は、断面積の増加分、接続部の酸化被膜対策、異種金属接触による腐食対策を設計に織り込む必要があります。

1ラック100kW級の高密度案件でも母線の相談はできますか

対応可能です。定格電流・電圧(交流か直流か)・短絡電流と通電時間・盤内の想定周囲温度が分かれば、断面積の候補と曲げ形状の成立性を検討できます。図面が未完成でも、必要電流と収まる空間の寸法をお知らせいただければ、寸法の組合せや複数枚並列の是非からご相談いただけます。

銅ブスバーの加工・お見積りは、お気軽にご相談ください

図面1枚から、手書きスケッチや現物の写真でもご相談いただけます。試作・小ロット・短納期にも対応しています。

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