況勛威重慶何方城市規(guī)劃設(shè)計有限公司

關(guān)于云計算數(shù)據(jù)中心電氣設(shè)計的思考

況勛威
重慶何方城市規(guī)劃設(shè)計有限公司

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展以及計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普遍化，云計算已被廣泛的認為是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算數(shù)據(jù)中心，以確保組織內(nèi)部計算機服務(wù)的高效化、專業(yè)化。根據(jù)云計算數(shù)據(jù)中心對供配電系統(tǒng)可靠性要求較高的特點，本文結(jié)合筆者實踐工作經(jīng)驗，主要對云計算數(shù)據(jù)中心的電氣工程設(shè)計展開探討。

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

云計算數(shù)據(jù)中心依靠資源分享來實現(xiàn)交互性和規(guī)模經(jīng)濟，由于數(shù)字設(shè)備無法忍受供電中斷或波動，這會造成數(shù)據(jù)丟失和嚴重后果，所以，云計算需要安全、有效、可靠的電力供應(yīng)。下面筆者就對云計算數(shù)據(jù)中心的電氣設(shè)計要點展開分析，同時提出一些自身見解和建議，希望能夠為電氣工程設(shè)計與建設(shè)提供一定的參考作用。

1　云計算數(shù)據(jù)中心的電源設(shè)計

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

10kV主接線采用分段單母線，正常運行時，兩路10kV電源分別向兩條母線供電，母聯(lián)斷路器斷開運行。當一路10kV電源停電時，母聯(lián)斷路器自動或手動投入運行，由第二路電源向兩條母線供電，每路電源均可帶起全部負荷。兩條10kV母線以放射式電纜線路向各臺變壓器供電。兩條10KV配電母線分別從兩條柴油發(fā)電機母線引一路電源作為備用電源。當兩路市電都失電時，柴油發(fā)電機自啟動，發(fā)電機并機成功后，分別由兩個回路向兩段10KV母線供電。

1.2云計算數(shù)據(jù)中心電源的質(zhì)量

云計算數(shù)據(jù)中心的用電負荷等級以及供電要求應(yīng)當按《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。一般來講，其供配電系統(tǒng)的電壓等級為220V/380V，而頻率則應(yīng)當為工頻50Hz或者是中頻400～ 1000Hz的TN-S或者是TN-C-S電力系統(tǒng)。而云計算數(shù)據(jù)中心供電電源設(shè)計時，應(yīng)當嚴格按照《電子計算機機房設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，根據(jù)電子計算機的性能、運行方式、具體用途等，劃分為A、B、C三個等級（詳細數(shù)據(jù)見下表）。

項目穩(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云計算數(shù)據(jù)中心的電源設(shè)計要求

1.3.1可靠性要求：數(shù)據(jù)中心電源的可靠性關(guān)系著整個系統(tǒng)的安全運行，所以說其對計算機的應(yīng)用與發(fā)展有直接性的影響。但在具體設(shè)計和安置時，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，將會引發(fā)直流電源振蕩從而影響計算機以及計算機系統(tǒng)的正常運行。因此在電源可靠性設(shè)計時應(yīng)當考慮以下幾點：①電源應(yīng)為獨立電源，并且對所引入的電源做防雷處理。②由于數(shù)據(jù)中心的計算機和相關(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、使接觸端過熱松動或者是開機瞬間整個供電系統(tǒng)的電壓大幅度下降、電磁效應(yīng)增大等等，針對這一問題可以采用時序開關(guān)分組控制各設(shè)備機組的供電。③對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)當統(tǒng)一接入五線制所在的保護接地線上，不應(yīng)當接在零線或獨立接地線上，以確保用電安全。

1.3.2防雷設(shè)計要求：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)當對數(shù)據(jù)中心引入的電源進行三級防雷處理。①對于數(shù)據(jù)中心電源的配置進行綜合考慮，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)置單獨的屏蔽機房。③數(shù)據(jù)中心內(nèi)的設(shè)備、管線等接地安裝應(yīng)當按照相關(guān)的規(guī)范進行，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

2.1數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)在設(shè)計之處，首先應(yīng)考慮到系統(tǒng)可能會延伸、升級，因此在具體設(shè)計和建設(shè)過程中應(yīng)當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，尤其是面對供電穩(wěn)定性要求高、計算機系統(tǒng)運行控制精準要求高的數(shù)據(jù)中心，這項方案是極有必要的。但云計算數(shù)據(jù)中心的交流不間斷電源系統(tǒng)UPS設(shè)計時，應(yīng)當遵循以下幾點要求：首先，UPS電源應(yīng)當在備用電源自動投入或者是柴油發(fā)電機組應(yīng)急發(fā)電的間隙，可以幾乎無間斷地對原有負荷繼續(xù)進行供電；其次，當UPS電源負載過載或產(chǎn)生故障時無法正常供電時，能夠自動轉(zhuǎn)換為靜態(tài)旁路開關(guān)供電，而當負載正常時又可以轉(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)計過程中，接地系統(tǒng)的重要性不言而喻，其不僅關(guān)系計算機運行的穩(wěn)定性，同時還關(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)接地又可以細分為交流工作接地、防雷保護接地、交流保護接地以及防靜電接地、計算機系統(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、防雷保護接地、交流保護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)置人工接地用做計算機系統(tǒng)的直接接地體，具體的接地電阻應(yīng)當根據(jù)計算機系統(tǒng)的不同要求來確定。而防雷設(shè)計則應(yīng)當根據(jù)現(xiàn)行《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)要求進行標準設(shè)計；對于計算機系統(tǒng)以及輔助設(shè)備的靜電屏蔽裝置，應(yīng)當將靜電屏蔽導(dǎo)體進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，云計算數(shù)據(jù)中心的電氣設(shè)計已成為整個云計算數(shù)據(jù)中心的核心組成部分，并且由于云計算數(shù)據(jù)中心電氣設(shè)備存在一定的特殊性和重要性，其對電氣設(shè)計又有一些特定的要求。本文結(jié)合筆者實踐工作經(jīng)驗，主要從云計算數(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行詳細的探討，希望能夠為云計算數(shù)據(jù)中心各電氣設(shè)備的安全、高效運行提供良好的電氣技術(shù)保障。