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数据中心接地系统建设的考虑要点

来源:机房360 作者:小柯 更新时间:2010-4-13 20:30:13

摘要:目前,我们国家还没有专门针对于数据中心接地系统的标准,可以参照的标准只有YD5098——《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》以及YD/T754——《通信机房静电防护通则》。但这些标准并不完全适合当今的企业数据中心建设。所以,在本文中,主要依据了目前在全世界广泛被接受的标准TIA/EIA-942——《数据中心的电信基础设施》来进行介绍。

  今天,企业的数据中心必须达到前所未有的正常运行时间才能跟上现代商务需求的步伐。为了保证这一目标的实现,数据中心管理者们越来越关注基础网络设施的构建,这其中就包括接地系统。
  
  目前,我们国家还没有专门针对于数据中心接地系统的标准,可以参照的标准只有YD5098——《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》以及YD/T754——《通信机房静电防护通则》。但这些标准并不完全适合当今的企业数据中心建设。所以,在本文中,主要依据了目前在全世界广泛被接受的标准TIA/EIA-942——《数据中心的电信基础设施》来进行介绍。
  
  在TIA/EIA-942标准中,数据中心设备的正确接地通常被称为接地系统或数据中心接地基础设施,它用以保护数据中心内的设备和提高整个系统的可靠性。
  
  接地分级
  
  TIA-942标准采用了UptimeInstitute公司所提供的分级定义。I级是最低级别,允许每年28.8小时的现场停机。这对于类似金融机构、提供虚拟主机的组织、医疗机构和其他对正常运行时间具有最大化要求的机构,这样的级别显然是无法接受的。所以对于这样的机构,其数据中心必须达到IV级标准,其正常率达到99.995%。这就意味着这些数据中心每年的停机时间仅为0.4小时,每天少于5秒钟。
  
  要使建立的数据中心完全满足标准中定义的分级要求是一个复杂的过程,其中包含着广泛的专业知识和技术,包括建筑、布线系统、电气设计、环境控制和消防。为使这一任务更加易于实现,TIA-942标准提供了设计指导以帮助数据中心满足各个级别的正常运行时间要求。
  
  例如,按照TIA-942标准规定,在设计I级数据中心时“不需要考虑接地系统,但它可能是满足设备制造商接地要求的推荐方法。”而对于III级和IV级数据中心,接地系统则绝对需要,并且正确的接地系统会提高数据中心的运行状况。

  接地系统建设的考虑要点
  
  接地系统需要达到的两个目标是平衡电位和形成对地的低阻抗路径。在建设接地系统时,可以使用下面五个基本原则来实现这两个目标:
  
  1.接地系统的选择
  
  如同设计数据中心中的其它系统一样,接地系统也需要进行良好规划。由于接地系统的可靠性取决于其连接产品,所以高质量产品的采用非常关键。同时,所有的连接必须由经过培训的专业人员来操作。
  
  2.目视检查接地系统
  
  在接地系统安装完成后,您应当目视检查每个元器件,从设备到机架,从共用等电位连接网络(CBN)到接地。检查元器件是否连接正确,连接是否牢固,元件是否老化,是否易于移动、增加和更换(MAC)。这些都是为了确保整个系统长期的可靠性和可扩展性。
  
  3.接地系统应充分按标准构建
  
  TIA-942标准为接地系统所使用的每个元器件都提供了指导方针。如果不遵循这些指导方针,会降低网络的可靠性,引起设备过早出现故障,从而增加运行成本。
  
  4.接地系统应能够引导破坏性电流远离设备
  
  符合TIA-942标准的接地系统要求每个机架都直接与共用等电位连接网络(CBN)连接,从而引导电流远离敏感性电子设备。将机架以菊链方式连接是一个常见的错误。在出现浪涌时,整排菊链机架被加以杂散电流,可能导致受损设备增多。
  
  5.数据中心中的所有金属元器件应与接地系统连接
  
  这样做的目的是使所有导电材料具有相同电位,以最大限度地减小电流。当元器件间出现电位差就会有电流产生。如果电流通过某个设备,就可能造成设备损坏。所有设备、机架、机柜、金属爬梯、金属壳体和电缆桥架都必须连接至接地系统。
  
  TIA-942标准的接地部分不但描述了基本原则,而且增加了专门用于现代数据中心环境的细节。
  
  一个关键问题是保证整个机架或机柜形成电气连续。目前使用的机架和机柜大部分是由喷漆组件组装而成,这些组件通过螺栓固定。这根本无法保证组件之间的电气连续性。在数据中心中,机架或机柜的电气连续性对人员及设备安全、静电防护(ESD)以及交换机、服务器和电源插线板的正确接地都是非常重要的。如果安装人员未能完全刮除机架组件连接部分的涂层,或者未使用专门设计的去处涂层固定件,则无法形成电连续性。
  
  接地系统安装
  
  只有获得认可的电工才能连接交流电源面板。另外,电工通常还负责安装遍及整个建筑的母线排和共用等电位连接网络(CBN)。从母线排到设备的连接,可能是由通讯系统施工人员完成的。而通讯系统施工人员可能会较少思考如何将设备连接到接地系统。
  
  今天,大量在运行中的数据中心拥有接地母线排,并且在架空地板下建造了CBN。但令人担忧的是,许多机架和机柜没有连接到CBN。这一现象说明,数据中心的管理者希望建设接地系统,但是如果机架和机柜没有和接地系统连接,那么就无法提供保护。
  
  在机架或机柜内形成电气连续性最好在最初安装过程中完成。这也是在将机架或机柜连接到CBN的最佳时机。同时,安装在机架或机柜上的设备也应当在此时连接。
  
  常见问题
  
  如果发生以下任何错误,数据中心的接地系统将出现故障:
  
  ·使用错误的接地连接器。比如,使用螺钉固定型的连接器会随时间而松动、脱落,降低接地效果。
  
  ·采用并非设计用于电气连接的螺钉和垫圈等固定件,会导致设备未能接地。
  
  ·未能在机架或机柜中的组件之间形成电气连接,会导致某一组件内电流无法导出,这会导致潜在的安全危险、静电放电保护失效和设备未能接地。
  
  选择高品质的接地产品的理由
  
  (1)选择高品质、专业的成套接地系统可以帮助安装人员避免上述那些困扰数据中心的错误。
  
  (2)不会随时间而松动的铜制压接端子;
  
  (3)专门由于穿透机架或机柜上的耐久性涂层的自攻螺钉和垫圈以及螺栓等五金件,从而形成良好的电气连接;
  
  (4)经过电气验证的用于电气连接,具有良好电流传导能力的元器件和跳线。
  
  所有用以满足TIA-942标准的组件和支持都应包括在成套接地系统中,例如接地条、母线排和跳线用以形成机架或机柜的电连续性;抗氧化剂用以保证电气连接的长期可靠性;正确的技术指导(帮助进行接地元器件的选择,最大限度地减少由于忽视细节而潜在的危险)。切记,接地系统中的每个元器件和它们的正确连接都对形成低阻抗接地路径至关重要。
  
  接地系统在保证数据中心正常运行的同时,将用户设备电气原因损坏的风险降到最低。选择正确的接地系统是在数据中心建设过程中必不可少的。并且整个接地系统应当采用符合TIA-942和NEBS3级等公认的工业标准的解决方案。

    责任编辑:小柯

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