关于云计算数据中心电气设计的思考

况勋威重庆何方城市规划设计有限公司

关于云计算数据中心电气设计的思考

况勋威
重庆何方城市规划设计有限公司

随着信息技术的迅速发展以及计算机网络应用的普遍化，云计算已被广泛的认为是IT产业发展的新阶段，在人们的生产、生活中占据着越来越重要的地位，各大知名企业更是建立起了专门的云计算数据中心，以确保组织内部计算机服务的高效化、专业化。根据云计算数据中心对供配电系统可靠性要求较高的特点，本文结合笔者实践工作经验，主要对云计算数据中心的电气工程设计展开探讨。

云计算；数据中心；电气设计；供配电系统

云计算数据中心依靠资源分享来实现交互性和规模经济，由于数字设备无法忍受供电中断或波动，这会造成数据丢失和严重后果，所以，云计算需要安全、有效、可靠的电力供应。下面笔者就对云计算数据中心的电气设计要点展开分析，同时提出一些自身见解和建议，希望能够为电气工程设计与建设提供一定的参考作用。

1　云计算数据中心的电源设计

1.1云计算数据中心10KV配电系统的设计

10kV主接线采用分段单母线，正常运行时，两路10kV电源分别向两条母线供电，母联断路器断开运行。当一路10kV电源停电时，母联断路器自动或手动投入运行，由第二路电源向两条母线供电，每路电源均可带起全部负荷。两条10kV母线以放射式电缆线路向各台变压器供电。两条10KV配电母线分别从两条柴油发电机母线引一路电源作为备用电源。当两路市电都失电时，柴油发电机自启动，发电机并机成功后，分别由两个回路向两段10KV母线供电。

1.2云计算数据中心电源的质量

云计算数据中心的用电负荷等级以及供电要求应当按《供配电系统设计规范》的相关规定执行。一般来讲，其供配电系统的电压等级为220V/380V，而频率则应当为工频50Hz或者是中频400～ 1000Hz的TN-S或者是TN-C-S电力系统。而云计算数据中心供电电源设计时，应当严格按照《电子计算机机房设计规范》中的相关规定，根据电子计算机的性能、运行方式、具体用途等，划分为A、B、C三个等级（详细数据见下表）。

项目稳态电压偏移范围（%）稳态频率偏移范围（Hz）电压波形畸变率（%）A ±2 ±0.2 3～5 B ±5 ±0.5 5～8 C ±7 ±1 8～10

1.3云计算数据中心的电源设计要求

1.3.1可靠性要求：数据中心电源的可靠性关系着整个系统的安全运行，所以说其对计算机的应用与发展有直接性的影响。但在具体设计和安置时，电源的可靠性与数据中心的环境、接地处理以及供配电的合理性等联系紧密，比如说如果供配电系统、接地系统处理不当，将会引发直流电源振荡从而影响计算机以及计算机系统的正常运行。因此在电源可靠性设计时应当考虑以下几点：①电源应为独立电源，并且对所引入的电源做防雷处理。②由于数据中心的计算机和相关设备往往做统一的开关，这样容易给供电系统带来较大的冲击电流，从而有可能烧融主回路中的开关接触点、使接触端过热松动或者是开机瞬间整个供电系统的电压大幅度下降、电磁效应增大等等，针对这一问题可以采用时序开关分组控制各设备机组的供电。③对三相五线制电源接入的数据中心供电系统，电源插座的接地端应当统一接入五线制所在的保护接地线上，不应当接在零线或独立接地线上，以确保用电安全。

1.3.2防雷设计要求：为了防止雷电通过供电系统破坏数据中心的设备，应当对数据中心引入的电源进行三级防雷处理。①对于数据中心电源的配置进行综合考虑，数据中心不宜设置在楼宇靠外墙侧，并且设置屏蔽层防止雷电袭扰。②设置单独的屏蔽机房。③数据中心内的设备、管线等接地安装应当按照相关的规范进行，保证做好等电位连接。

2　数据中心供配电系统设计

2.1数据中心的供配电系统在设计之处，首先应考虑到系统可能会延伸、升级，因此在具体设计和建设过程中应当留出能供未来使用的容量。

2.2为了确保数据中心供电的稳定性、牢靠性，最有效的措施便是在配电装置的前部增加交流连续的电源UPS，尤其是面对供电稳定性要求高、计算机系统运行控制精准要求高的数据中心，这项方案是极有必要的。但云计算数据中心的交流不间断电源系统UPS设计时，应当遵循以下几点要求：首先，UPS电源应当在备用电源自动投入或者是柴油发电机组应急发电的间隙，可以几乎无间断地对原有负荷继续进行供电；其次，当UPS电源负载过载或产生故障时无法正常供电时，能够自动转换为静态旁路开关供电，而当负载正常时又可以转换为正常供电。

3　接地系统以及等电位处理

在数据中心电气设计过程中，接地系统的重要性不言而喻，其不仅关系计算机运行的稳定性，同时还关系到数据中心电气设备和供电系统的安全性。一般而言，云计算数据中心的接地方式可以分为两大类，其一是系统接地，其二是屏蔽接地。而数据中心的系统接地又可以细分为交流工作接地、防雷保护接地、交流保护接地以及防静电接地、计算机系统直接接地这几种。目前，国内普遍采用直接接地和其它接地方式相分离的做法。交流工作接地、防雷保护接地、交流保护接地以及防静电接地这四种接地方法可以归纳为联合接地系统，即在建筑物基础20m外专门设置人工接地用做计算机系统的直接接地体，具体的接地电阻应当根据计算机系统的不同要求来确定。而防雷设计则应当根据现行《建筑物防雷设计规范》的相关要求进行标准设计；对于计算机系统以及辅助设备的静电屏蔽装置，应当将静电屏蔽导体进行良好的接地才能发挥应有的防静电作用。

结语

总的来说，云计算数据中心的电气设计已成为整个云计算数据中心的核心组成部分，并且由于云计算数据中心电气设备存在一定的特殊性和重要性，其对电气设计又有一些特定的要求。本文结合笔者实践工作经验，主要从云计算数据中心的供电电源、供配电系统以及接地系统、等电位连接这几大方面进行详细的探讨，希望能够为云计算数据中心各电气设备的安全、高效运行提供良好的电气技术保障。