關于數據中心電氣設計的思考

馬驤宇

【摘 要】現代通訊技術的發展，對通訊設備等提出了更高的要求，數據中心從原來的集中式布局轉變為更加實用的模塊式布局，確保數據中心的運轉，是保證通訊網絡運行的關鍵，本文主要針對數據中心的電氣設計內容進行分析探究，內容主要涉及供電問題、低壓配電、布線系統、火災自動報警系統、防靜電、電磁屏蔽等。事實上，數據中心是一種涉及數據設備安裝、設備運行以及進行設備維護的空間。由此可見，數據中心的電氣設計工作對于電氣的發展具有極其重要的意義。

【關鍵詞】數據中心；電氣設計；互聯網

中圖分類號：TP308 文獻標識碼：A

引言

數據中心的規模劃分，會隨著施工對象的不同而實施不同的劃分標準。對于數據中心的等級選擇，主要是根據建設規模的大小而定的。為了滿足不同用戶的需求，數據中心具體被分為電信級、企業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，以及相應的內容。不同水平的電氣設計，會導致數據中心被使用而出現不同的效果。本文主要的研究對象，是電信級的數據中心，借此思考相關的電氣設計工作。

1.數據中心設計標準要求

《數據中心設計規范》GB50174-2017中關于數據中心分級規定如下：電子信息系統機房應劃分為A、B、C三級。設計時應根據數據中心的使用性質、數據丟失或網絡中斷在經濟或社會上造成的損失或影響程度確定所屬級別。

2.數據中心供配電系統設計要點

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、交流不間斷系統、機房專用空調、重要數據終端等，非保障負荷包括普通照明負荷、一般空調等保障負荷之外的用電負荷。

2.2供電系統

因數據中心主要用電設備計算機設備、服務器設備、網絡設備、通訊設備、存儲設備均為實時控制處理數據，聯網運行的設備，其電源切換的時間要求為0級，按《數據中心設計規范》GB50174-2017的要求，數據中心應設置交流不間斷電源系統供電。數據中心常用的供電系統有以下三種：（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“當一個電源發生故障時，另一個電源不應同時受到損壞”的要求），正常時由其中一路市電電源供電，當發生故障時，數據中心IT設備切換到由UPS電源供電。當市電切換到另一路電源后，所有負荷由沒有發生故障的市電電源供電。此方案適用于較重要的數據中心。（2）一路市電+備用應急電源（如柴油發電機）+UPS電源。由市政引入一路市電，同時在項目內設置備用應急電源，如柴油發電機等，正常時由市電電源供電，當市電發生故障時，數據中心IT設備切換到由UPS電源供電。待發電機啟動并穩定運行后，所有負荷切換到由發電機供電。此方案適用于一般的數據中心。（3）兩路市電+備用應急電源（如柴油發電機）+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，當發生故障時，數據中心IT設備切換到由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生故障，則啟動發電機供電，確保數據中心的供電不中斷。此方案適用于特別重要數據中心。

2.3不間斷電源UPS設置要求

不間斷電源系統的基本容量可按E≥1.2P計算；UPS系統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）串聯冗余系統；（3）并聯冗余系統（N+1）；（4）分布式冗余系統；（5）雙系統冗余系統（2（N+1），2N，2N+2等）。

3.數據機房電氣設計要點

3.1數據機房中的電氣布線系統設計

數據機房中的電氣布線應該按照國際相關規定布置線路。可以采用整個機房中的線路布置應該采用配信系統與數據傳輸系統。采用數據傳輸系統能夠有效保證機房中各個設備的正常運行，保證信息的安全性。對于傳輸系統中的光纜，可以采用光纜1+1的冗余模式，采用這種模式，不但能夠保證設備在傳輸信息時，不會被隨意竊取，還能夠保證電力系統中的各種設備安全運行。數據機房中的機柜區可以采用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在地板下，提高數據機房的美觀性。機房中的主要配電設備可以使用25英寸的電子配電機柜，將數據機房中的網絡配電線路整合在一起，方便相關工作人員管理。數據機房的相關設計人員在實際工作中，需要不斷學習國內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備穩定運行提供一定的保障。除此之外，數據機房的電力監控設計也是特別重要的。機房中的數據監控系統是整個電力系統的重要組成部分，機房主機中可以采用集中管理的方式，或者利用KVM監控系統來檢測主機的輸出數據。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。機房相關設計人員在設計監控系統時，需要保證整個電力系統在安全運行的前提下，采用科學合理地設計方法，從而提高整個電力系統的可靠性。

3.2數據機房中的火災自動報警設計

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

3.3防靜電接地

根據《電子信息系統機房設計規范》GB50174-2017第8.3條，主機房和輔助區的地板或地面應有靜電泄放措施和接地構造，防靜電地板或地面的表面電阻或體積電阻應為2.5×104～1.0×109Ω。主機房內的工作臺面材料宜采用靜電耗散材料，其靜電性能指標應符合上述標準的8.3.1的規定。電子信息系統機房內所有設備可導電金屬外殼，各類金屬管道，金屬線槽，建筑物金屬結構等進行電位連接并接地。根據GB50611-2010《電子工程防靜電設計規范》4.1.1第3條“應具有可靠的靜電泄放接地系統。地面導電層接地引出點不應少于2處，且相鄰間距不應大于25m。”

結束語

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

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（作者單位：中機十院國際工程有限公司洛陽分公司）