關(guān)于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心電氣設(shè)計(jì)的思考

況勛威重慶何方城市規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司

關(guān)于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心電氣設(shè)計(jì)的思考

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隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普遍化，云計(jì)算已被廣泛的認(rèn)為是IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新階段，在人們的生產(chǎn)、生活中占據(jù)著越來越重要的地位，各大知名企業(yè)更是建立起了專門的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，以確保組織內(nèi)部計(jì)算機(jī)服務(wù)的高效化、專業(yè)化。根據(jù)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心對(duì)供配電系統(tǒng)可靠性要求較高的特點(diǎn)，本文結(jié)合筆者實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，主要對(duì)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的電氣工程設(shè)計(jì)展開探討。

云計(jì)算；數(shù)據(jù)中心；電氣設(shè)計(jì)；供配電系統(tǒng)

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心依靠資源分享來實(shí)現(xiàn)交互性和規(guī)模經(jīng)濟(jì)，由于數(shù)字設(shè)備無法忍受供電中斷或波動(dòng)，這會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失和嚴(yán)重后果，所以，云計(jì)算需要安全、有效、可靠的電力供應(yīng)。下面筆者就對(duì)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)展開分析，同時(shí)提出一些自身見解和建議，希望能夠?yàn)殡姎夤こ淘O(shè)計(jì)與建設(shè)提供一定的參考作用。

1　云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的電源設(shè)計(jì)

1.1云計(jì)算數(shù)據(jù)中心10KV配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

10kV主接線采用分段單母線，正常運(yùn)行時(shí)，兩路10kV電源分別向兩條母線供電，母聯(lián)斷路器斷開運(yùn)行。當(dāng)一路10kV電源停電時(shí)，母聯(lián)斷路器自動(dòng)或手動(dòng)投入運(yùn)行，由第二路電源向兩條母線供電，每路電源均可帶起全部負(fù)荷。兩條10kV母線以放射式電纜線路向各臺(tái)變壓器供電。兩條10KV配電母線分別從兩條柴油發(fā)電機(jī)母線引一路電源作為備用電源。當(dāng)兩路市電都失電時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)，發(fā)電機(jī)并機(jī)成功后，分別由兩個(gè)回路向兩段10KV母線供電。

1.2云計(jì)算數(shù)據(jù)中心電源的質(zhì)量

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的用電負(fù)荷等級(jí)以及供電要求應(yīng)當(dāng)按《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。一般來講，其供配電系統(tǒng)的電壓等級(jí)為220V/380V，而頻率則應(yīng)當(dāng)為工頻50Hz或者是中頻400～ 1000Hz的TN-S或者是TN-C-S電力系統(tǒng)。而云計(jì)算數(shù)據(jù)中心供電電源設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，根據(jù)電子計(jì)算機(jī)的性能、運(yùn)行方式、具體用途等，劃分為A、B、C三個(gè)等級(jí)（詳細(xì)數(shù)據(jù)見下表）。

項(xiàng)目穩(wěn)態(tài)電壓偏移范圍（%）穩(wěn)態(tài)頻率偏移范圍（Hz）電壓波形畸變率（%）A ±2 ±0.2 3～5 B ±5 ±0.5 5～8 C ±7 ±1 8～10

1.3云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的電源設(shè)計(jì)要求

1.3.1可靠性要求：數(shù)據(jù)中心電源的可靠性關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，所以說其對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展有直接性的影響。但在具體設(shè)計(jì)和安置時(shí)，電源的可靠性與數(shù)據(jù)中心的環(huán)境、接地處理以及供配電的合理性等聯(lián)系緊密，比如說如果供配電系統(tǒng)、接地系統(tǒng)處理不當(dāng)，將會(huì)引發(fā)直流電源振蕩從而影響計(jì)算機(jī)以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此在電源可靠性設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮以下幾點(diǎn)：①電源應(yīng)為獨(dú)立電源，并且對(duì)所引入的電源做防雷處理。②由于數(shù)據(jù)中心的計(jì)算機(jī)和相關(guān)設(shè)備往往做統(tǒng)一的開關(guān)，這樣容易給供電系統(tǒng)帶來較大的沖擊電流，從而有可能燒融主回路中的開關(guān)接觸點(diǎn)、使接觸端過熱松動(dòng)或者是開機(jī)瞬間整個(gè)供電系統(tǒng)的電壓大幅度下降、電磁效應(yīng)增大等等，針對(duì)這一問題可以采用時(shí)序開關(guān)分組控制各設(shè)備機(jī)組的供電。③對(duì)三相五線制電源接入的數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)，電源插座的接地端應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一接入五線制所在的保護(hù)接地線上，不應(yīng)當(dāng)接在零線或獨(dú)立接地線上，以確保用電安全。

1.3.2防雷設(shè)計(jì)要求：為了防止雷電通過供電系統(tǒng)破壞數(shù)據(jù)中心的設(shè)備，應(yīng)當(dāng)對(duì)數(shù)據(jù)中心引入的電源進(jìn)行三級(jí)防雷處理。①對(duì)于數(shù)據(jù)中心電源的配置進(jìn)行綜合考慮，數(shù)據(jù)中心不宜設(shè)置在樓宇靠外墻側(cè)，并且設(shè)置屏蔽層防止雷電襲擾。②設(shè)置單獨(dú)的屏蔽機(jī)房。③數(shù)據(jù)中心內(nèi)的設(shè)備、管線等接地安裝應(yīng)當(dāng)按照相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行，保證做好等電位連接。

2　數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之處，首先應(yīng)考慮到系統(tǒng)可能會(huì)延伸、升級(jí)，因此在具體設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中應(yīng)當(dāng)留出能供未來使用的容量。

2.2為了確保數(shù)據(jù)中心供電的穩(wěn)定性、牢靠性，最有效的措施便是在配電裝置的前部增加交流連續(xù)的電源UPS，尤其是面對(duì)供電穩(wěn)定性要求高、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行控制精準(zhǔn)要求高的數(shù)據(jù)中心，這項(xiàng)方案是極有必要的。但云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的交流不間斷電源系統(tǒng)UPS設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循以下幾點(diǎn)要求：首先，UPS電源應(yīng)當(dāng)在備用電源自動(dòng)投入或者是柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)急發(fā)電的間隙，可以幾乎無間斷地對(duì)原有負(fù)荷繼續(xù)進(jìn)行供電；其次，當(dāng)UPS電源負(fù)載過載或產(chǎn)生故障時(shí)無法正常供電時(shí)，能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)換為靜態(tài)旁路開關(guān)供電，而當(dāng)負(fù)載正常時(shí)又可以轉(zhuǎn)換為正常供電。

3　接地系統(tǒng)以及等電位處理

在數(shù)據(jù)中心電氣設(shè)計(jì)過程中，接地系統(tǒng)的重要性不言而喻，其不僅關(guān)系計(jì)算機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時(shí)還關(guān)系到數(shù)據(jù)中心電氣設(shè)備和供電系統(tǒng)的安全性。一般而言，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的接地方式可以分為兩大類，其一是系統(tǒng)接地，其二是屏蔽接地。而數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)接地又可以細(xì)分為交流工作接地、防雷保護(hù)接地、交流保護(hù)接地以及防靜電接地、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)直接接地這幾種。目前，國內(nèi)普遍采用直接接地和其它接地方式相分離的做法。交流工作接地、防雷保護(hù)接地、交流保護(hù)接地以及防靜電接地這四種接地方法可以歸納為聯(lián)合接地系統(tǒng)，即在建筑物基礎(chǔ)20m外專門設(shè)置人工接地用做計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的直接接地體，具體的接地電阻應(yīng)當(dāng)根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的不同要求來確定。而防雷設(shè)計(jì)則應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)行《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)；對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及輔助設(shè)備的靜電屏蔽裝置，應(yīng)當(dāng)將靜電屏蔽導(dǎo)體進(jìn)行良好的接地才能發(fā)揮應(yīng)有的防靜電作用。

結(jié)語

總的來說，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的電氣設(shè)計(jì)已成為整個(gè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的核心組成部分，并且由于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心電氣設(shè)備存在一定的特殊性和重要性，其對(duì)電氣設(shè)計(jì)又有一些特定的要求。本文結(jié)合筆者實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，主要從云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的供電電源、供配電系統(tǒng)以及接地系統(tǒng)、等電位連接這幾大方面進(jìn)行詳細(xì)的探討，希望能夠?yàn)樵朴?jì)算數(shù)據(jù)中心各電氣設(shè)備的安全、高效運(yùn)行提供良好的電氣技術(shù)保障。