关于数据中心电气设计的思考

马骧宇

【摘 要】现代通讯技术的发展，对通讯设备等提出了更高的要求，数据中心从原来的集中式布局转变为更加实用的模块式布局，确保数据中心的运转，是保证通讯网络运行的关键，本文主要针对数据中心的电气设计内容进行分析探究，内容主要涉及供电问题、低压配电、布线系统、火灾自动报警系统、防静电、电磁屏蔽等。事实上，数据中心是一种涉及数据设备安装、设备运行以及进行设备维护的空间。由此可见，数据中心的电气设计工作对于电气的发展具有极其重要的意义。

【关键词】数据中心；电气设计；互联网

中图分类号：TP308 文献标识码：A

引言

数据中心的规模划分，会随着施工对象的不同而实施不同的划分标准。对于数据中心的等级选择，主要是根据建设规模的大小而定的。为了满足不同用户的需求，数据中心具体被分为电信级、企业级以及政府级等不同的级别类型。不同的等级会有不同的要求，以及相应的内容。不同水平的电气设计，会导致数据中心被使用而出现不同的效果。本文主要的研究对象，是电信级的数据中心，借此思考相关的电气设计工作。

1.数据中心设计标准要求

《数据中心设计规范》GB50174-2017中关于数据中心分级规定如下：电子信息系统机房应划分为A、B、C三级。设计时应根据数据中心的使用性质、数据丢失或网络中断在经济或社会上造成的损失或影响程度确定所属级别。

2.数据中心供配电系统设计要点

2.1存在大量的重要负载

包括保障负荷和非保障负荷。保障负荷包括直流系统、交流不间断系统、机房专用空调、重要数据终端等，非保障负荷包括普通照明负荷、一般空调等保障负荷之外的用电负荷。

2.2供电系统

因数据中心主要用电设备计算机设备、服务器设备、网络设备、通讯设备、存储设备均为实时控制处理数据，联网运行的设备，其电源切换的时间要求为0级，按《数据中心设计规范》GB50174-2017的要求，数据中心应设置交流不间断电源系统供电。数据中心常用的供电系统有以下三种：（1）两路市电+UPS电源。由市政引入两路分别来自不同变电站的电源（需满足“当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏”的要求），正常时由其中一路市电电源供电，当发生故障时，数据中心IT设备切换到由UPS电源供电。当市电切换到另一路电源后，所有负荷由没有发生故障的市电电源供电。此方案适用于较重要的数据中心。（2）一路市電+备用应急电源（如柴油发电机）+UPS电源。由市政引入一路市电，同时在项目内设置备用应急电源，如柴油发电机等，正常时由市电电源供电，当市电发生故障时，数据中心IT设备切换到由UPS电源供电。待发电机启动并稳定运行后，所有负荷切换到由发电机供电。此方案适用于一般的数据中心。（3）两路市电+备用应急电源（如柴油发电机）+UPS电源。即“A+B”的形式，由市政引入两路分别来自不同变电站的电源，正常时由一路市电电源供电，当发生故障时，数据中心IT设备切换到由UPS电源供电。如另一路市电电源无故障，切换到另一路市电电源供电，如另一路市电电源也发生故障，则启动发电机供电，确保数据中心的供电不中断。此方案适用于特别重要数据中心。

2.3不间断电源UPS设置要求

不间断电源系统的基本容量可按E≥1.2P计算；UPS系统的配置主要有以下五种形式（按供电可靠性由低到高排列）：（1）容量配置（N）；（2）串联冗余系统；（3）并联冗余系统（N+1）；（4）分布式冗余系统；（5）双系统冗余系统（2（N+1），2N，2N+2等）。

3.数据机房电气设计要点

3.1数据机房中的电气布线系统设计

数据机房中的电气布线应该按照国际相关规定布置线路。可以采用整个机房中的线路布置应该采用配信系统与数据传输系统。采用数据传输系统能够有效保证机房中各个设备的正常运行，保证信息的安全性。对于传输系统中的光缆，可以采用光缆1+1的冗余模式，采用这种模式，不但能够保证设备在传输信息时，不会被随意窃取，还能够保证电力系统中的各种设备安全运行。数据机房中的机柜区可以采用T型架桥布线方式，保证线路畅通。其他地方可以将电线直接埋设在地板下，提高数据机房的美观性。机房中的主要配电设备可以使用25英寸的电子配电机柜，将数据机房中的网络配电线路整合在一起，方便相关工作人员管理。数据机房的相关设计人员在实际工作中，需要不断学习国内外新的线路布置方法，提高对线路布置工作的重视，从而为机房中电力设备稳定运行提供一定的保障。除此之外，数据机房的电力监控设计也是特别重要的。机房中的数据监控系统是整个电力系统的重要组成部分，机房主机中可以采用集中管理的方式，或者利用KVM监控系统来检测主机的输出数据。采用这两种方法，能够有效提高机房工作人员的工作效率，减轻他们的工作压力。机房相关设计人员在设计监控系统时，需要保证整个电力系统在安全运行的前提下，采用科学合理地设计方法，从而提高整个电力系统的可靠性。

3.2数据机房中的火灾自动报警设计

数据机房中的电子信息机房中需要设立火灾自动报警系统，在电气设计中，火灾自动报警设计是非常重要的。机房的电气设计人员在实际工作中，可以根据机房中现有的灭火设施，提高这些设备的安全性。由于电气灭火系统中的防护区域具有快捷、方便的特点，在保证消防设备能够安全运行的前提下，相关设计人员应该严格遵守国家消防规范，可以采用国际数据机房普遍使用的七氟丙烷灭火系统。在实际设计过程中，相关设计人员可以根据机房的实际情况设计。例如，数据机房中的管理人员可以定期对设计人员进行培训，在培训的过程中，可以对设计人员进行提问，通过提问的方式，能够知道设计人员在设计过程中经常遇到的问题，从而采取有效措施进行解决。同时，数据机房中的维护人员应该定期检查和维护电气设备，还可以设置烟感应探测器与温度感应器，当发生火灾时，这两种感应器会直接报警，然后相关工作人员及时进行灭火工作，从而延长数据机房中电气设备的使用寿命。在数据机房中，通过设计合理的火灾自动报警系统，不仅能够有效保证数据机房正常运行，还能够减少火灾事故的发生。为了有效保证火灾报警系统能够更好的运行，可以在数据机房中同时设置两种火灾探测器，如感烟与感温火灾探测器，当这两种火灾探测器一同发出警报时，能够确定机房内部确实发生火灾。为了保证数据机房得到更好的应用，需要将火灾报警系统与灭火系统采取相应的联动，并严格控制机房内部的温度，一旦发生火灾，立刻切断各项设备的电源，并启动应急照明系统。

3.3防静电接地

根据《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2017第8.3条，主机房和辅助区的地板或地面应有静电泄放措施和接地构造，防静电地板或地面的表面电阻或体积电阻应为2.5×104～1.0×109Ω。主机房内的工作台面材料宜采用静电耗散材料，其静电性能指标应符合上述标准的8.3.1的规定。电子信息系统机房内所有设备可导电金属外壳，各类金属管道，金属线槽，建筑物金属结构等进行电位连接并接地。根据GB50611-2010《电子工程防静电设计规范》4.1.1第3条“应具有可靠的静电泄放接地系统。地面导电层接地引出点不应少于2处，且相邻间距不应大于25m。”

结束语

综上可知，数据中心具有一定的复杂性，并且包含有丰富的设计内容。传统的数据中心电气设计存在些许不足亟待解决，因此技师积极地对这一方面内容进行专业的思考研究是极其有必要的。数据中心拥有最先进的信息技术，富有极高的科技含量。电气设计是数据中心发展的重要基础工作，若要全面促进数据中心的科学、稳步发展，必须首先处理好基础工作，为进一步的发展做好积极的铺垫。建设数据中心的工作在我国出现的比较迟，因而还存在诸多不足，需要我们认识到这一点现实，积极为其发展做出努力。

参考文献：

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[3]程哲昕，陆振华，叶海东.数据中心UPS供电系统研究[J].建筑电气，2014（5）：57-62.

[4]中华人民共和国工业和信息化部.GB 50174- 2017 数据中心设计规范[S].北京：中国计划出版社.

（作者单位：中机十院国际工程有限公司洛阳分公司）