關(guān)于數(shù)據(jù)中心電氣設(shè)計的思考

馬驤宇

【摘 要】現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)展，對通訊設(shè)備等提出了更高的要求，數(shù)據(jù)中心從原來的集中式布局轉(zhuǎn)變?yōu)楦訉嵱玫哪K式布局，確保數(shù)據(jù)中心的運轉(zhuǎn)，是保證通訊網(wǎng)絡(luò)運行的關(guān)鍵，本文主要針對數(shù)據(jù)中心的電氣設(shè)計內(nèi)容進行分析探究，內(nèi)容主要涉及供電問題、低壓配電、布線系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、防靜電、電磁屏蔽等。事實上，數(shù)據(jù)中心是一種涉及數(shù)據(jù)設(shè)備安裝、設(shè)備運行以及進行設(shè)備維護的空間。由此可見，數(shù)據(jù)中心的電氣設(shè)計工作對于電氣的發(fā)展具有極其重要的意義。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)中心；電氣設(shè)計；互聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TP308 文獻標識碼：A

引言

數(shù)據(jù)中心的規(guī)模劃分，會隨著施工對象的不同而實施不同的劃分標準。對于數(shù)據(jù)中心的等級選擇，主要是根據(jù)建設(shè)規(guī)模的大小而定的。為了滿足不同用戶的需求，數(shù)據(jù)中心具體被分為電信級、企業(yè)級以及政府級等不同的級別類型。不同的等級會有不同的要求，以及相應(yīng)的內(nèi)容。不同水平的電氣設(shè)計，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心被使用而出現(xiàn)不同的效果。本文主要的研究對象，是電信級的數(shù)據(jù)中心，借此思考相關(guān)的電氣設(shè)計工作。

1.數(shù)據(jù)中心設(shè)計標準要求

《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》GB50174-2017中關(guān)于數(shù)據(jù)中心分級規(guī)定如下：電子信息系統(tǒng)機房應(yīng)劃分為A、B、C三級。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)中心的使用性質(zhì)、數(shù)據(jù)丟失或網(wǎng)絡(luò)中斷在經(jīng)濟或社會上造成的損失或影響程度確定所屬級別。

2.數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計要點

2.1存在大量的重要負載

包括保障負荷和非保障負荷。保障負荷包括直流系統(tǒng)、交流不間斷系統(tǒng)、機房專用空調(diào)、重要數(shù)據(jù)終端等，非保障負荷包括普通照明負荷、一般空調(diào)等保障負荷之外的用電負荷。

2.2供電系統(tǒng)

因數(shù)據(jù)中心主要用電設(shè)備計算機設(shè)備、服務(wù)器設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通訊設(shè)備、存儲設(shè)備均為實時控制處理數(shù)據(jù)，聯(lián)網(wǎng)運行的設(shè)備，其電源切換的時間要求為0級，按《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》GB50174-2017的要求，數(shù)據(jù)中心應(yīng)設(shè)置交流不間斷電源系統(tǒng)供電。數(shù)據(jù)中心常用的供電系統(tǒng)有以下三種：（1）兩路市電+UPS電源。由市政引入兩路分別來自不同變電站的電源（需滿足“當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞”的要求），正常時由其中一路市電電源供電，當發(fā)生故障時，數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備切換到由UPS電源供電。當市電切換到另一路電源后，所有負荷由沒有發(fā)生故障的市電電源供電。此方案適用于較重要的數(shù)據(jù)中心。（2）一路市電+備用應(yīng)急電源（如柴油發(fā)電機）+UPS電源。由市政引入一路市電，同時在項目內(nèi)設(shè)置備用應(yīng)急電源，如柴油發(fā)電機等，正常時由市電電源供電，當市電發(fā)生故障時，數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備切換到由UPS電源供電。待發(fā)電機啟動并穩(wěn)定運行后，所有負荷切換到由發(fā)電機供電。此方案適用于一般的數(shù)據(jù)中心。（3）兩路市電+備用應(yīng)急電源（如柴油發(fā)電機）+UPS電源。即“A+B”的形式，由市政引入兩路分別來自不同變電站的電源，正常時由一路市電電源供電，當發(fā)生故障時，數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備切換到由UPS電源供電。如另一路市電電源無故障，切換到另一路市電電源供電，如另一路市電電源也發(fā)生故障，則啟動發(fā)電機供電，確保數(shù)據(jù)中心的供電不中斷。此方案適用于特別重要數(shù)據(jù)中心。

2.3不間斷電源UPS設(shè)置要求

不間斷電源系統(tǒng)的基本容量可按E≥1.2P計算；UPS系統(tǒng)的配置主要有以下五種形式（按供電可靠性由低到高排列）：（1）容量配置（N）；（2）串聯(lián)冗余系統(tǒng)；（3）并聯(lián)冗余系統(tǒng)（N+1）；（4）分布式冗余系統(tǒng)；（5）雙系統(tǒng)冗余系統(tǒng)（2（N+1），2N，2N+2等）。

3.數(shù)據(jù)機房電氣設(shè)計要點

3.1數(shù)據(jù)機房中的電氣布線系統(tǒng)設(shè)計

數(shù)據(jù)機房中的電氣布線應(yīng)該按照國際相關(guān)規(guī)定布置線路?？梢圆捎谜麄€機房中的線路布置應(yīng)該采用配信系統(tǒng)與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。采用數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)能夠有效保證機房中各個設(shè)備的正常運行，保證信息的安全性。對于傳輸系統(tǒng)中的光纜，可以采用光纜1+1的冗余模式，采用這種模式，不但能夠保證設(shè)備在傳輸信息時，不會被隨意竊取，還能夠保證電力系統(tǒng)中的各種設(shè)備安全運行。數(shù)據(jù)機房中的機柜區(qū)可以采用T型架橋布線方式，保證線路暢通。其他地方可以將電線直接埋設(shè)在地板下，提高數(shù)據(jù)機房的美觀性。機房中的主要配電設(shè)備可以使用25英寸的電子配電機柜，將數(shù)據(jù)機房中的網(wǎng)絡(luò)配電線路整合在一起，方便相關(guān)工作人員管理。數(shù)據(jù)機房的相關(guān)設(shè)計人員在實際工作中，需要不斷學(xué)習(xí)國內(nèi)外新的線路布置方法，提高對線路布置工作的重視，從而為機房中電力設(shè)備穩(wěn)定運行提供一定的保障。除此之外，數(shù)據(jù)機房的電力監(jiān)控設(shè)計也是特別重要的。機房中的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)是整個電力系統(tǒng)的重要組成部分，機房主機中可以采用集中管理的方式，或者利用KVM監(jiān)控系統(tǒng)來檢測主機的輸出數(shù)據(jù)。采用這兩種方法，能夠有效提高機房工作人員的工作效率，減輕他們的工作壓力。機房相關(guān)設(shè)計人員在設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)時，需要保證整個電力系統(tǒng)在安全運行的前提下，采用科學(xué)合理地設(shè)計方法，從而提高整個電力系統(tǒng)的可靠性。

3.2數(shù)據(jù)機房中的火災(zāi)自動報警設(shè)計

數(shù)據(jù)機房中的電子信息機房中需要設(shè)立火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，在電氣設(shè)計中，火災(zāi)自動報警設(shè)計是非常重要的。機房的電氣設(shè)計人員在實際工作中，可以根據(jù)機房中現(xiàn)有的滅火設(shè)施，提高這些設(shè)備的安全性。由于電氣滅火系統(tǒng)中的防護區(qū)域具有快捷、方便的特點，在保證消防設(shè)備能夠安全運行的前提下，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)該嚴格遵守國家消防規(guī)范，可以采用國際數(shù)據(jù)機房普遍使用的七氟丙烷滅火系統(tǒng)。在實際設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計人員可以根據(jù)機房的實際情況設(shè)計。例如，數(shù)據(jù)機房中的管理人員可以定期對設(shè)計人員進行培訓(xùn)，在培訓(xùn)的過程中，可以對設(shè)計人員進行提問，通過提問的方式，能夠知道設(shè)計人員在設(shè)計過程中經(jīng)常遇到的問題，從而采取有效措施進行解決。同時，數(shù)據(jù)機房中的維護人員應(yīng)該定期檢查和維護電氣設(shè)備，還可以設(shè)置煙感應(yīng)探測器與溫度感應(yīng)器，當發(fā)生火災(zāi)時，這兩種感應(yīng)器會直接報警，然后相關(guān)工作人員及時進行滅火工作，從而延長數(shù)據(jù)機房中電氣設(shè)備的使用壽命。在數(shù)據(jù)機房中，通過設(shè)計合理的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，不僅能夠有效保證數(shù)據(jù)機房正常運行，還能夠減少火災(zāi)事故的發(fā)生。為了有效保證火災(zāi)報警系統(tǒng)能夠更好的運行，可以在數(shù)據(jù)機房中同時設(shè)置兩種火災(zāi)探測器，如感煙與感溫火災(zāi)探測器，當這兩種火災(zāi)探測器一同發(fā)出警報時，能夠確定機房內(nèi)部確實發(fā)生火災(zāi)。為了保證數(shù)據(jù)機房得到更好的應(yīng)用，需要將火災(zāi)報警系統(tǒng)與滅火系統(tǒng)采取相應(yīng)的聯(lián)動，并嚴格控制機房內(nèi)部的溫度，一旦發(fā)生火災(zāi)，立刻切斷各項設(shè)備的電源，并啟動應(yīng)急照明系統(tǒng)。

3.3防靜電接地

根據(jù)《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》GB50174-2017第8.3條，主機房和輔助區(qū)的地板或地面應(yīng)有靜電泄放措施和接地構(gòu)造，防靜電地板或地面的表面電阻或體積電阻應(yīng)為2.5×104～1.0×109Ω。主機房內(nèi)的工作臺面材料宜采用靜電耗散材料，其靜電性能指標應(yīng)符合上述標準的8.3.1的規(guī)定。電子信息系統(tǒng)機房內(nèi)所有設(shè)備可導(dǎo)電金屬外殼，各類金屬管道，金屬線槽，建筑物金屬結(jié)構(gòu)等進行電位連接并接地。根據(jù)GB50611-2010《電子工程防靜電設(shè)計規(guī)范》4.1.1第3條“應(yīng)具有可靠的靜電泄放接地系統(tǒng)。地面導(dǎo)電層接地引出點不應(yīng)少于2處，且相鄰間距不應(yīng)大于25m?！?/p>

結(jié)束語

綜上可知，數(shù)據(jù)中心具有一定的復(fù)雜性，并且包含有豐富的設(shè)計內(nèi)容。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心電氣設(shè)計存在些許不足亟待解決，因此技師積極地對這一方面內(nèi)容進行專業(yè)的思考研究是極其有必要的。數(shù)據(jù)中心擁有最先進的信息技術(shù)，富有極高的科技含量。電氣設(shè)計是數(shù)據(jù)中心發(fā)展的重要基礎(chǔ)工作，若要全面促進數(shù)據(jù)中心的科學(xué)、穩(wěn)步發(fā)展，必須首先處理好基礎(chǔ)工作，為進一步的發(fā)展做好積極的鋪墊。建設(shè)數(shù)據(jù)中心的工作在我國出現(xiàn)的比較遲，因而還存在諸多不足，需要我們認識到這一點現(xiàn)實，積極為其發(fā)展做出努力。

參考文獻：

[1]任福勝.簡析數(shù)據(jù)中心的電氣設(shè)計[J].建筑電氣，2016，29（11）：26-34.

[2]姚海蘭，張紹東，朱東偉，張密哲，李蕊.基于Windchill的電氣設(shè)計數(shù)據(jù)管理集成平臺的構(gòu)建與應(yīng)用[J].鐵路計算機應(yīng)用，2016，25（12）：45-49.

[3]程哲昕，陸振華，葉海東.數(shù)據(jù)中心UPS供電系統(tǒng)研究[J].建筑電氣，2014（5）：57-62.

[4]中華人民共和國工業(yè)和信息化部.GB 50174- 2017 數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社.

（作者單位：中機十院國際工程有限公司洛陽分公司）