夏季是多雷電的季節(jié),一旦數(shù)據(jù)中心機(jī)房被雷電擊中不僅會(huì)給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，且還會(huì)威脅數(shù)據(jù)中心機(jī)房工作人員的生命安全，因此數(shù)據(jù)中心機(jī)房要做好有效的防雷措施。本文將簡(jiǎn)單為企業(yè)介紹一套很實(shí)用的數(shù)據(jù)中心機(jī)房防雷接地系統(tǒng)建設(shè)方案。
隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展,信息網(wǎng)絡(luò)已成為人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪斜夭豢缮俚膽?yīng)用工具,作為信息網(wǎng)絡(luò)支撐點(diǎn)的電子信息系統(tǒng)機(jī)房,承擔(dān)著電子信息的傳輸、運(yùn)算、存儲(chǔ)等功能,而數(shù)據(jù)中心機(jī)房又是電子信息系統(tǒng)機(jī)房中的一個(gè)重要門類,它大量使用了電子技術(shù)、通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù),采用了大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路,信息化和網(wǎng)絡(luò)化程度越來越高,但它們常置于復(fù)雜的電磁環(huán)境中,有的甚至暴露于室外,這都可能遭受雷擊,產(chǎn)生雷擊過電壓,并侵入設(shè)備,將設(shè)備損毀。為此,建立數(shù)據(jù)中心機(jī)房時(shí),必須認(rèn)真考慮機(jī)房防雷接地系統(tǒng),以保證數(shù)據(jù)中心機(jī)房可靠安全運(yùn)行。
雷電的種類及危害
雷電,是由雷云(帶電的云層)對(duì)地面建筑物及大地的自然放電引起的。它分直擊雷、電磁脈沖、球形雷、云閃四種。直擊雷和球形雷都會(huì)對(duì)人和建筑物造成危害。直擊雷就是在云體上聚集大量電荷,它需要找到一個(gè)通道來泄放,如建筑物、鐵塔等,直擊雷是威力最大的雷電,而球形雷的威力比直擊雷小。電磁脈沖主要影響電子設(shè)備,它是受感應(yīng)作用所致。云閃由于是在兩塊云之間或一塊云的兩邊發(fā)生,所以對(duì)人類危害最小。
雷電產(chǎn)生的高溫、沖擊波以及電磁輻射等物理效應(yīng),使其能在瞬間產(chǎn)生巨大的破壞作用,常常危害人身安全和擊毀建筑物等。就數(shù)據(jù)中心機(jī)房而言,對(duì)電子設(shè)備造成影響的主要是直接雷和電磁脈沖。
1、直接雷擊
數(shù)據(jù)中心機(jī)房所在的建筑物遭受從建筑物頂部或側(cè)面竄入的直接雷擊,其瞬間電流一般高達(dá)10～100kA,強(qiáng)大的雷電流往往通過建筑物避雷裝置導(dǎo)入到地網(wǎng),由于地網(wǎng)本身有電阻,會(huì)產(chǎn)生極高的地電位,形成地電位反擊,從而對(duì)建筑物內(nèi)的電子設(shè)施等造成一定的破壞。
2、電磁脈沖
強(qiáng)大的電磁脈沖產(chǎn)生的雷電流通過建筑物的防雷引下線時(shí)會(huì)在其周圍產(chǎn)生極強(qiáng)的磁場(chǎng),在此磁場(chǎng)范圍內(nèi)的電線電纜、金屬導(dǎo)體等導(dǎo)電物體上又會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,形成一定幅值的沖擊電壓,造成對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)的信號(hào)線路、通信設(shè)備、供配電系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的影響和干擾,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐芍袛?。根?jù)相關(guān)研究材料介紹,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到0.07Gs時(shí),計(jì)算機(jī)會(huì)誤動(dòng)作,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到2.4Gs時(shí),無屏蔽的電子設(shè)備元器件會(huì)出現(xiàn)永久性的損壞。
防雷接地建設(shè)原則和要求
1、參考標(biāo)準(zhǔn)
數(shù)據(jù)中心機(jī)房的防雷接地應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50057-2010)和《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》(GB50343-2012)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
2、具體要求
（1）數(shù)據(jù)中心機(jī)房的接地設(shè)施應(yīng)滿足人身安全及電子信息系統(tǒng)正常運(yùn)行的相關(guān)要求;
（2）防雷接地、防靜電接地、屏蔽接地、防電擊接地等保護(hù)性接地和交流工作接地、直流工作接地、信號(hào)接地等功能性接地宜共用一組接地裝置。其接地電阻要求小于1Ω;若防雷接地單獨(dú)設(shè)置接地裝置時(shí),其余幾種接地宜共用一組接地裝置,其接地電阻不應(yīng)大于其中最小值,并應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》要求采取防止反擊措施。
（3）在機(jī)房設(shè)置等電位聯(lián)結(jié)端子箱。用接地母線與大樓綜合接地體相連。機(jī)房?jī)?nèi)需鋪設(shè)接地銅排網(wǎng)(等電位連接地網(wǎng)),機(jī)房?jī)?nèi)金屬管道、線槽、地板支架、吊頂和墻體龍骨以及機(jī)柜外殼等不帶電的金屬結(jié)構(gòu)均應(yīng)與等電位接地網(wǎng)相連。
（4）對(duì)接地有特殊要求需單獨(dú)設(shè)置接地線的電子信息設(shè)備,其接地線與其它接地線之間的連接,在保證不受干擾的情況下,應(yīng)盡量同路徑敷設(shè),以減小形成的環(huán)路面積。
數(shù)據(jù)中心機(jī)房防雷接地方法與措施
本項(xiàng)目以浙江廣播電視集團(tuán)國(guó)際影視中心綜合大樓4～6層的數(shù)據(jù)中心機(jī)房集群為例,對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房的接地方法與措施進(jìn)行探討。建筑物的綜合防雷系統(tǒng)包含外部防雷和內(nèi)部防雷兩方面內(nèi)容。由于本項(xiàng)目數(shù)據(jù)中心機(jī)房位于樓宇內(nèi),它的建筑防雷等已由大樓本身的外部防雷系統(tǒng)考慮實(shí)施,故本文僅對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)部的防雷系統(tǒng)進(jìn)行分析研究。機(jī)房?jī)?nèi)部防雷接地系統(tǒng)如圖1所示。
系統(tǒng)主要包括公用接地(大樓聯(lián)合接地排)、等電位連接、防雷接地(浪涌保護(hù)器)、機(jī)房工作接地、機(jī)房靜電釋放系統(tǒng)(保護(hù)接地)等。如上所述,除防雷接地外,其它各項(xiàng)接地也是防雷措施的一部分,它們互不可分,相互滲透,共同組成了機(jī)房綜合防雷系統(tǒng)。
1、公用接地
公用接地(大樓聯(lián)合接地排)指的是建筑物的綜合接地,它又是一個(gè)總等電位體,因此,根據(jù)要求,以上等電位連接地、防靜電接地、交流工作接地、直流工作接地、機(jī)房防雷接地等均需連接到大樓的公用接地裝置上。公用接地裝置在大樓建設(shè)時(shí)已考慮,經(jīng)測(cè)試,其接地電阻約0.1Ω。
2、等電位連接
等電位連接接地就是防電擊接地,它的作用為保護(hù)絕緣被擊穿時(shí)人身和設(shè)備的安全,在絕緣未被擊穿時(shí)也有保護(hù)人身安全的作用,同時(shí)為IT設(shè)備提供基準(zhǔn)電位,保證所有電子線路在一個(gè)基準(zhǔn)平面上工作,從而提高設(shè)備工作的穩(wěn)定性。根據(jù)數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)防雷規(guī)范有關(guān)要求,機(jī)房?jī)?nèi)所有設(shè)備的可導(dǎo)電金屬外殼、各類金屬管道、金屬線槽、建筑物金屬結(jié)構(gòu)等均應(yīng)作等電位連接,不應(yīng)有對(duì)地絕緣的孤立導(dǎo)體。為此,在實(shí)施過程中,必須認(rèn)真對(duì)待。
本項(xiàng)目機(jī)房采用SM混合型等電位聯(lián)合接地方式,一是在機(jī)房地板下設(shè)置若干等電位聯(lián)接端子箱,并與地下一層總等電位節(jié)點(diǎn)(大樓聯(lián)合接地排)相連,它是通過采用40×4mm鍍鋅扁鋼從弱電井引接。二是鋪設(shè)用30×3mm銅排構(gòu)成等電位聯(lián)接接地干線,間距1200×1200mm,呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),并與等電位聯(lián)接端子箱相連,形成機(jī)房等地位連接接地整體,詳見圖2。
3、機(jī)房防雷接地
建立數(shù)據(jù)中心機(jī)房防雷接地的目的就是要避免雷電的侵襲,從而保護(hù)信息系統(tǒng)設(shè)備和人身的安全。為防止電磁脈沖(感應(yīng)雷)沿機(jī)房電源線進(jìn)入,損壞機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備,在低壓側(cè)各配電柜進(jìn)線處設(shè)置避雷器,即浪涌保護(hù)器(SPD)。它是一種為各種電子設(shè)備提供安全防護(hù)的電子裝置。當(dāng)電氣回路因受突然產(chǎn)生尖峰電流或者電壓時(shí),浪涌保護(hù)器能在極短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通分流,從而避免浪涌對(duì)回路中其他設(shè)備的損害。由于從地下低壓配電室到四樓、五樓機(jī)房距離較長(zhǎng),為了解決SPD上的殘壓和電纜感應(yīng)電壓的問題,本項(xiàng)目機(jī)房整套電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)了三級(jí)防雷器,第一級(jí)SPD避雷器安裝在地下一層低壓配電柜內(nèi),第二級(jí)安裝在機(jī)房同層UPS機(jī)房,第三級(jí)安裝在機(jī)房電源柜的進(jìn)線端。這樣與建筑物整體構(gòu)成多級(jí)電源防雷,可有效地對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)。
4、機(jī)房交流工作接地
機(jī)房交流工作接地的作用是為確保人身和設(shè)備的安全。數(shù)據(jù)中心機(jī)房的供配電(包括工藝電和動(dòng)力電)采用TN-S三相五線制供電方式(見圖3)。交流設(shè)備中的交流工作地(零線,也稱N線)是將其中性點(diǎn)用絕緣導(dǎo)線串聯(lián)起來連接到配電柜的中性線上,然后通過零線接地;保護(hù)接地(地線,也稱PE線)單獨(dú)接地,和零線沒有任何電氣連接。采用TN-S系統(tǒng)保證了設(shè)備外殼正常狀態(tài)無電流,抗干擾性強(qiáng),既保證了設(shè)備安全,也保證了工作人員的安全。
5、靜電釋放系統(tǒng)
由于靜電無法有效消除,只能靠屏蔽措施和可靠接地進(jìn)行抑制,因此,須對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的地面、墻面、吊頂及金屬機(jī)柜等作相應(yīng)處理,以形成一個(gè)良好的機(jī)房靜電釋放系統(tǒng)。機(jī)房鋪設(shè)防靜電活動(dòng)地板。其靜電性能指標(biāo)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定,且應(yīng)具有相應(yīng)的防火、環(huán)保、耐污耐磨性能。
各類金屬管道、金屬線槽、建筑物金屬結(jié)構(gòu)等作等電位連接,具體工藝是:
靜電活動(dòng)地板下的機(jī)房地面應(yīng)有靜電泄放措施和防靜電接地構(gòu)造,為此,數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)防靜電地板每隔2根支架用靜電泄放地線相接(25平方毫米編織銅帶)來鋪設(shè)呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的靜電泄漏地網(wǎng),間距為1200×1200mm,并需與機(jī)房?jī)?nèi)等電位端子箱可靠連接;
中心數(shù)據(jù)機(jī)房的吊頂主龍骨和墻面輕鋼龍骨均采用靜電泄放線與接地干線連接,敷設(shè)間距不大于3m并接入機(jī)房?jī)?nèi)等電位端子箱;
暖通管道及支架采用6平方毫米阻燃銅芯軟線與接地干線連接,每個(gè)機(jī)房不少于4處;
行間空調(diào)采用6平方毫米阻燃銅芯軟線與接地干線連接;
機(jī)房?jī)?nèi)金屬橋架采用16平方毫米阻燃銅芯軟線與接地干線連接,每30m長(zhǎng)度不少于2處;
機(jī)房?jī)?nèi)服務(wù)器機(jī)柜和網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜接地端子采用2條長(zhǎng)度不等的6平方毫米阻燃銅芯軟線作為不等邊接地支線與接地干線連接,機(jī)柜上的服務(wù)器、交換器和其它IT設(shè)備的接地均采用4平方毫米阻燃銅芯軟線與本機(jī)柜接地端子相連。機(jī)柜支架的接地采用16平方毫米阻燃銅芯軟線與接地干線連接,每列機(jī)柜不少于2處。
應(yīng)用簡(jiǎn)介
目前,位于浙江國(guó)際影視中心綜合大樓內(nèi)的5個(gè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房、4個(gè)監(jiān)控機(jī)房均應(yīng)用了上述防雷接地系統(tǒng)的技術(shù),經(jīng)測(cè)試,幾個(gè)機(jī)房接地電阻均小于1Ω,平均值約為0.4Ω,遠(yuǎn)優(yōu)于規(guī)范要求。機(jī)房自建成運(yùn)行以來,已經(jīng)歷了夏天和春天的雷雨季節(jié),未出現(xiàn)雷擊造成設(shè)備損壞的情況。
結(jié)束語
END
數(shù)據(jù)中心機(jī)房防雷接地系統(tǒng)建設(shè)看似容易,實(shí)際處理較難,為此,必須根據(jù)機(jī)房要求,對(duì)防雷接地、等電位連接、SPD設(shè)置防靜電接地等作全面認(rèn)真的分析和處理,只有這樣,才能對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的設(shè)備安全可靠運(yùn)行起到保護(hù)作用。
（原標(biāo)題：很實(shí)用的數(shù)據(jù)中心機(jī)房防雷接地系統(tǒng)的建設(shè)方案）
