数据中心里有大量电子设备,需要做接地处理。接地对电子设备安全和可靠地运行,对操作、维护、运行人员的人身安全,都起很大的作用。如果电子设备没有接地,当其某一部分绝缘损坏时,外壳将带电,由于线路与大地间存在电容,人体触及此绝缘损坏的设备外壳,将遭受触电危险。将电子设备接地后,接地短路电流将同时沿接地体和人体两条通路通过。接地电阻一般为4欧以下,而人体电阻约为1000欧,因此通过接地体的分流作用,流经人体的电流几乎等于零,这样就避免了在短路故障电流下人体触电的危险。还有对设备本身也有保护,当设备没有接地,设备里的各种电容电阻容易形成压差,一旦形成回流,就会产生较大电流,击穿元器件,对设备是一种伤害。因此,数据中心里必须要部署接地系统,所有的电子设备必须有效接地,避免危险发生。

按照国家标准《电子计算机机房设计规范》的规定,接地有四种方式:交流工作接地、直流工作接地、安全工作接地和防雷接地。对于设备来说,主要是交流和直流工作接地。一般防雷接地从数据中心整体上进行设计和规划,不仅是电子设备,整个数据中心都要处于保护之中。数据中心里的电子设备要么是交流供电,要么是直流供电,针对不同供电方式的设备分别采取不同的接地技术。如果是直流工作的设备,主要有三种接地方法可以参考:串联法,在机房的地板下敷设一条截面积为青铜(或紫铜)带,机房里的所有设备把自己的直流地线就近接在地板下的这条铜皮带上,铜皮带再和大地相连,达到接地的目的。串联法简单易行,部署成本低,但由于铜皮带上的电流流向单一,阻抗较大,致使铜带上各点电位有些差异,这样就使得各个设备虽然都接地了,但是相互之间还是存在压差,如果铜皮带较长,连接的设备很多,首尾设备之间的压差就不是一点半点了,接地的效果不好,所以串联法多用于规模较小的机房;汇集法,是在机房地板下设置一块5~20mm厚、500×500mm大小的铜板,各设备用多股屏蔽软线把各自的直流地线都接在这块铜板上,这种方法需要多条连接线,布线复杂,不过和串联法相比,各设备之间的直流地线无电位差;网格法,用横截面积为(2.5mm×50mm)左右的铜带,在整个机房敷设网格地线,等电位接地母排,网格网眼尺寸与防静电地板尺寸一致,交叉点焊接在一起。所有设备将自己的直流地线就近连接在网格地线上。网格法既有汇集法的逻辑电位参考点一致的优点,又有串联法连接简单的优点,还大大降低了机房内部噪声和外部干扰,但网格法造价昂贵,施工复杂,适用于规模较大的机房。直流设备一般工作电平低,信号幅度小,容易收到地电位差和外界磁场的干扰,因此直流设备需要一个良好的直流工作接地,以消除地电位差和磁场的影响。

实际上,数据中心里大部分设备都是交流供电,当然也需要接地。交流工作接地是将这些电子设备输出三相绕组的中性点与埋入大地的接地体相连结,从而确保人身和设备安全。若中性点接地,当一路相线触碰大地时,接地电流就成为很大的单相短路电流,保护设备能准确而快速地动作切断电源,绝大多数的数据中心均采用电源中性线接地系统,电子设备采用金属外壳及机架接PE线或直接接地。接地的交流电源馈线,采用四心屏蔽电缆,并将电缆的屏蔽层接在分线盘的接地母线上。当电缆长度超过50米时,应从接地母线上用专线引出机房做双重接地。同时要求电源供电采用多级分电盘分支供电方式供电,每路馈线应设有带过流脱扣器的低压断路器。交流接地系统的中性点可用绝缘导线串联起来,接到配电柜的中线上,然后通过接地母线将其接地。

直流接地与交流接地理论上都是接地,一般情况下交流入地的电流比较大,而且接地也有一定的接地电阻,实际使用时要将两者的接地分开,入地点处要相隔一定距离,最好3米,使交流信号不会窜入直流电路。如果实在分不开,则尽可能在入地点相接,并在直流的电源线路上多接上退耦电容,减小与交流的耦合影响。直流接地使用阻性元件接地的,对交直流都有旁路作用,而交流接地使用容性元件接地,只对交流有旁路作用,对直流没有作用。交流设备应充分利用自然接地体进行接地,但要校验自然接地体的热稳定。直流设备中的零线应直接接地,不得与直接接地体有金属连接,如无绝缘隔离装置,两者之间不超过1米。

不管是哪种接地,都要进行周期性检查,对所有设备和系统进行接地检查和测量,发现没有良好接地的及时修正,尤其是在数据中心运行过程中,经常要进行扩容,不断增加新的设备,此时如果没有请专业的安装人员进行布线安全和接地处理,很容易忘记设备的接地。没有接地的设备运行除了有安全隐患,也可能对业务造成影响。比如:某个数据中心曾经就发生过,因设备没有良好接地,造成设备部分器件接连失效,更换没多久又失效,没有接地加速了设备器件的老化,出现故障;还有的数据中心网络设备因接地没有接好,不断出现设备重启,即使没有出现重启,转发流量受到了干扰,出现波动,业务流量很不稳定。所以,设备不接地,对数据中心带来的隐患很大,必须认真组织专业人员定期对数据中心的接地系统进行检测和维护。

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