關于云計算數據中心電氣設計的思考

況勛威重慶何方城市規劃設計有限公司

關于云計算數據中心電氣設計的思考

況勛威
重慶何方城市規劃設計有限公司

隨著信息技術的迅速發展以及計算機網絡應用的普遍化，云計算已被廣泛的認為是IT產業發展的新階段，在人們的生產、生活中占據著越來越重要的地位，各大知名企業更是建立起了專門的云計算數據中心，以確保組織內部計算機服務的高效化、專業化。根據云計算數據中心對供配電系統可靠性要求較高的特點，本文結合筆者實踐工作經驗，主要對云計算數據中心的電氣工程設計展開探討。

云計算；數據中心；電氣設計；供配電系統

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

1　云計算數據中心的電源設計

1.1云計算數據中心10KV配電系統的設計

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，母聯斷路器斷開運行。當一路10kV電源停電時，母聯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，柴油發電機自啟動，發電機并機成功后，分別由兩個回路向兩段10KV母線供電。

1.2云計算數據中心電源的質量

云計算數據中心的用電負荷等級以及供電要求應當按《供配電系統設計規范》的相關規定執行。一般來講，其供配電系統的電壓等級為220V/380V，而頻率則應當為工頻50Hz或者是中頻400～ 1000Hz的TN-S或者是TN-C-S電力系統。而云計算數據中心供電電源設計時，應當嚴格按照《電子計算機機房設計規范》中的相關規定，根據電子計算機的性能、運行方式、具體用途等，劃分為A、B、C三個等級（詳細數據見下表）。

項目穩態電壓偏移范圍（%）穩態頻率偏移范圍（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云計算數據中心的電源設計要求

1.3.1可靠性要求：數據中心電源的可靠性關系著整個系統的安全運行，所以說其對計算機的應用與發展有直接性的影響。但在具體設計和安置時，電源的可靠性與數據中心的環境、接地處理以及供配電的合理性等聯系緊密，比如說如果供配電系統、接地系統處理不當，將會引發直流電源振蕩從而影響計算機以及計算機系統的正常運行。因此在電源可靠性設計時應當考慮以下幾點：①電源應為獨立電源，并且對所引入的電源做防雷處理。②由于數據中心的計算機和相關設備往往做統一的開關，這樣容易給供電系統帶來較大的沖擊電流，從而有可能燒融主回路中的開關接觸點、使接觸端過熱松動或者是開機瞬間整個供電系統的電壓大幅度下降、電磁效應增大等等，針對這一問題可以采用時序開關分組控制各設備機組的供電。③對三相五線制電源接入的數據中心供電系統，電源插座的接地端應當統一接入五線制所在的保護接地線上，不應當接在零線或獨立接地線上，以確保用電安全。

1.3.2防雷設計要求：為了防止雷電通過供電系統破壞數據中心的設備，應當對數據中心引入的電源進行三級防雷處理。①對于數據中心電源的配置進行綜合考慮，數據中心不宜設置在樓宇靠外墻側，并且設置屏蔽層防止雷電襲擾。②設置單獨的屏蔽機房。③數據中心內的設備、管線等接地安裝應當按照相關的規范進行，保證做好等電位連接。

2　數據中心供配電系統設計

2.1數據中心的供配電系統在設計之處，首先應考慮到系統可能會延伸、升級，因此在具體設計和建設過程中應當留出能供未來使用的容量。

2.2為了確保數據中心供電的穩定性、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的電源UPS，尤其是面對供電穩定性要求高、計算機系統運行控制精準要求高的數據中心，這項方案是極有必要的。但云計算數據中心的交流不間斷電源系統UPS設計時，應當遵循以下幾點要求：首先，UPS電源應當在備用電源自動投入或者是柴油發電機組應急發電的間隙，可以幾乎無間斷地對原有負荷繼續進行供電；其次，當UPS電源負載過載或產生故障時無法正常供電時，能夠自動轉換為靜態旁路開關供電，而當負載正常時又可以轉換為正常供電。

3　接地系統以及等電位處理

在數據中心電氣設計過程中，接地系統的重要性不言而喻，其不僅關系計算機運行的穩定性，同時還關系到數據中心電氣設備和供電系統的安全性。一般而言，云計算數據中心的接地方式可以分為兩大類，其一是系統接地，其二是屏蔽接地。而數據中心的系統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、計算機系統直接接地這幾種。目前，國內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合接地系統，即在建筑物基礎20m外專門設置人工接地用做計算機系統的直接接地體，具體的接地電阻應當根據計算機系統的不同要求來確定。而防雷設計則應當根據現行《建筑物防雷設計規范》的相關要求進行標準設計；對于計算機系統以及輔助設備的靜電屏蔽裝置，應當將靜電屏蔽導體進行良好的接地才能發揮應有的防靜電作用。

結語

總的來說，云計算數據中心的電氣設計已成為整個云計算數據中心的核心組成部分，并且由于云計算數據中心電氣設備存在一定的特殊性和重要性，其對電氣設計又有一些特定的要求。本文結合筆者實踐工作經驗，主要從云計算數據中心的供電電源、供配電系統以及接地系統、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據中心各電氣設備的安全、高效運行提供良好的電氣技術保障。