数据中心机房电缆连接器防护等级的研究

ＥＬＥＣＴＲＯ　ＩＣＳ　ＷＯＲＬＤ・技术交谚　数据中心讥房电缆连接器防护等级的研究　内蒙古电力（集团）有限责任公司信息通信分公司　汪啸赛颖夫任仁奥伟　【摘要】供电是数据中心的重要组成部分。随着数据中心的信息设备日渐增多，数据中心供电系统存在的支持能力不强、扩展性不　足、成本过高等问题日益突出。为应对上述问题，依据实际情况进行研究分析，在结合相关标准的基础上提出了适用于数据中心供　电系统的连接器选型、配置办法。　【关键词】数据中心；供电系统；防护等级；标准　

１．引言　１．１背景介绍　当前，大量的信息不断产生并需要被快速处理。政府、企业　等组织机构一般拥有或准备建设一个能够处理大量数据的数据中　心以及可容纳其ＩＴ设备正常运行的机房。在信息技术广泛应用之　前，大型数据中心一般应用于关系到国计民生的行业，随着互联　网革命的兴起，数据中心的建设力度和建设速度得到了空间的提　高。在移动互联网时代，数据中心的建设和运维工作需要在稳定　性、经济成本可控性和时间成本可控性之间进行平衡。　数据中心的建设工作不仅是基础设施建设项目，也关系到运维　工作的核心目标，数据中心的安全运行、运维成本和系统柔性在很　大程度上依赖于数据中心的规划、设计、建设等前期环节。在数据　中心的生命周期内，其建设单位、运维单位和业主单位需要不断地　投入大量的人力、财力、物力资源，因此数据中心建设和运行是一　项长期的、不间断的且需要大量投入资源的工作。在这种情况下，　一个规划科学、建设合理、运营良好的数据中心能够充分提高ＩＴ系　统的抗风险能力，切实保障该单位业务活动的正常开展。　１．２数据中心电气设备防护装置　数据中心供电系统可分为交流输入部分、ＵＰＳ部分、配电柜部　分以及相关管理子系统。数据中心供电系统不仅为ＩＴ设备提供电源　供应，还为空调、照明、机房管理等系统提供电力，其电气设备　有１０ｋｖ、３８０Ｖ、２２０Ｖ等规格。根据国家相关标准的要求，上述电　气设备需配置满足要求的防护装置，以保护人员、设备安全。　电气设备的防护装置根据其应用特点在绝缘特性、阻燃特　性、机械机构等方面各有特点，该装置的合理配置可有效保护操　作人员、相关设备的安全，在一定程度上能够在误操作、极端环　境（如极端温度、极端湿度、极端压力、强腐蚀性环境、高电　压、强磁场、沙尘等）等情况下保护使用者和相关设备的安全。　科学配置的电气设备防护装置可以有效降低ＩＴ设备因电压　波动、短路跳闸造成的掉电宕机风险，从而减少了由电气设备　引起的数据丢失、服务停止等ＩＴ灾难发生的可能性，继而提高　了数据中心的可用性。　２．应用环境分析　２．１应用环境介绍　根据《电子计算机机房设计规范》（ＧＢ５０１７４）中对机房　选址布局、土木结构、机房运行环境、安全管理、供电电源可　靠性等方面对机房分级，可分为Ａ级（容错容灾型）、Ｂ级（冗　余互备型）、Ｃ级（基本功能型）三类。在数据中心规模上，　可根据数据中心承载的标准架数量（单位标准机架为２．５ＫＷ）　分为中小型数据中心（＜３０００）、大型数据中　￣，（３０００～￣ｏｏｏｏ）和　超大型数据中心ｆ＞１００００）＝类。　数据中心机房由温度控制与通风系统、配电系统、消防　系统、安防系统、网络综合布线系统、ＩＴ设备系统等子系统组　成。其结构主要分为线缆通道、气流通道、人员通道和设备布　置区，其空气循环方向为下送风上回风以实现降温。　数据中心供电系统为双路冗余，开始于ｕＰｓ　ＤＣ／ＡＣ逆变器　引出的三相３８０ｖ　５０Ｈｚ交流电，经过电缆至机柜列头配电柜，　再改配为单相２２０Ｖ　５０Ｈｚ交流电至机柜ＰＤＵ。为适应配电系统　模块化的设计需要，一般在配电柜至机柜ＰＤＵ间采用标准化的　工业连接器进行连接，可提高系统柔性，减少了因机柜变更造　成的停电改造风险。一般配电电缆与网络综合布线系统共用机　柜下方的空调送风空间，新型数据中心的布置一般为冷气管道　和电缆管道共用空间，通信线缆采用顶部布线的模式。　在运维实践中，漏水、金属碎屑、粉尘等侵入物危害会直　接威胁配电系统，故障点多数位于电缆连接处。不具有防尘、　防水功能的连接器易收到侵入物影响造成短路跳闸。所以，有　必要提升配电系统的防护等级，防止此类危害。　２．２侵入物分析与应对　侵入物的来源主要有以下方面：１．建筑物缝隙渗漏（坠　入）；２．温控系统外循环带入；３．机房出入人员带入；４．机房　内部设备掉落。来自于１和２的侵入物为雨雪渗水和冷凝水，在　重力作用下最终会汇集在阻燃防静电地板上，继而引发该处湿　度传感器报警；来自于３￣１１４的侵入物主要为灰尘、水泥块、钢　制螺丝、金属屑、塑料碎屑等，其中一部分侵入物可能导致设　备短路或引起火灾。这些侵入物最终也会汇集到阻燃防静电地　板，只能通过大功率吸尘器进行清除。　参考相关标准对固体侵入物的规定，根据直径大小将Ａ单位数　据中心机房侵入物情况进行统计，其中直径在５０ｍｍ以上的主要是　在机房改造工程中产生的硅酸盐类建筑垃圾，直径在ｌＯ～５Ｏ之间的　主要是在设备安装过程中遗落的螺丝等金属件，直径在５～１０ｍｍ之　间的主要是在支撑构件加工工程中产生的金属碎屑，直径在１～５ｍｍ　之间的要是在设备安装过程中碎裂的塑料泡沫颗粒，直径在ｌｍｍ以　下的主要是在数据中心运行过程中由空气循环系统进入的灰尘。　上述入侵物可能造成短路或接触不良问题。　

哇！早世界・１２１・　ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩＣＳ　ＷＯＲＬＤ・技术交渡　在下送风管道中放置的配电连接装置有必要对侵入物进　行防护。在设备选型阶段，可考虑采用满足一定防护要求的接　头、线缆可有效降低后期加装保户装置的开支。　目前，采用ＩＥＣ５２９标准的产品较为普及，已经成为通用的防　水、防尘标准。该标准规定的防尘等级为０～６，防水等级为０～８，　可根据现场的实际情况对比ＩＰ防护等级选用合适标准的产品。　３．结论　通过对照防尘标准，结合侵入物的实际情况，确定防尘特　性应该在４级以上。具有４级以上防尘特性的连接装置可有效避　免在数据中心建设、运维过程中产生的侵入物影响到连接装置　的正常使用。通过对照防水标准，结合电缆处于下送风管道，　易产生冷凝水附着或滴溅。根据防水特性标准，应选取满足４　级以上的防水要求的产品。结合防尘、防水选取标准，应选取　ＩＰ４４级别以上的产品。目前主流产品的防护级别为ＩＰ４４或ＩＰ６６，　应结合使用环境、成本等因素进行综合考虑。同时，为确保供　电设备的模块化、标准化，可选用满足ＩＥＣ６０３０９标准的产品。　部分业主要求其机房（设备）具有电磁屏蔽或抗电磁干扰　功能。为此，应考虑选在具有金属铠装的线缆，同时还需满足　相关绝缘和接地特性。　考虑到机房供电电缆一般为１６Ａ和３２Ａ两种规格，应根据　负载的实际情况配置相应的电缆，电缆应能够与连接器配合良　好，连接区域应做防水、防尘处理在日常的维护工作中，可采　用真空吸尘器等设备对电缆连接头进行除尘、除异物操作，减　少粉尘来源。同时，可在电缆连接器集中放置湿度传感器，以　监测凝水状况；放置温度传感器监测电缆和连接器的温度，确　保电缆处于合理温度区间，可以实现电缆高温的早期预警。　在智能化ＰＤＵ快速发展的时期，可以将此类ＰＤＵ及相关　检测传感器传回的数据集成于数据中心（ＩＤＣ）统一监控平台　内，现实数字化监控、可视化管理、智能化预警和决策辅助。　

参考文献　［１］康楠．数据中心系统工程及应用［Ｍ］．北京：人民邮电出版　社．２０１３．　【２】张广明．数据中心基础设施设计与建设【Ｍ］．北京：电子工业　出版社．２０１２　【３］中华人民共和国工业和信息化部．电子信息系统机房设计　规范（ＧＢ　５０１７４—２００８）［ｓ】．北京：中国计划出版社，２００８．　【４】林小村．数据中心建设与运行管理　州．北京：科学出版社，２０１１．　［５】中华人民共和国工业和信息化部．电子信息系统机房施工　及验收规范（ＧＢ５０４６２—２００８）［Ｓ］．北京：中国计划出版社，２００８．　［６】中华人民共和国工业和信息化部．综合布线工程设计规范　（ＧＢ５０３１１—２００７）『Ｓ１．北京：中国计划出版社，２００７．　［７】中华人民共和国工业和信息化部．综合布线系统工程验收　规范（ＧＢ５０３１２—２００７）［￥１．北京：中国计划出版社，２００７．　

作者简介：　汪啸（１９８６一），硕士，工程师，研究方向为信息系统架　构分析、ＩＤＣ机房运维。　

（上接第１２０页）　结合。平时所说的屏蔽接地主要有两种方式：分别是静电屏蔽　与交变电场屏蔽。屏蔽接地要将接地与屏蔽相结合并考虑到电磁　兼容的因素。屏蔽接地主要有两种方式：交变电场屏蔽与静电屏　蔽。其中交变电场屏蔽是指交变电场容易受到多级放大电路、　ＲＡＭ电路，此时技术人员可以将金属屏蔽体安装在敏感电路与　干扰电路中间，这样可以大大降低对交变电场对敏感电路的耦合　干扰。静电屏蔽是指电导体外面，安装完整的金属屏蔽体。　设备地包括小信号模拟电路、供电电路、数字电路等多种　电路，设备地较为负责，因此在实施的过程中应该遵循原则，　技术人员可以采用机械性能好、强度高的外壳可以减少电路对　原件的干扰。　系统地电路复杂、密集在系统中存在多个设备、机柜，因此　要考虑到系统接地的问题。在系统接地在设备启动、关闭的过程　中会受到严重的电磁干扰，在线路导线之间也会产生一系列的耦　合性干扰。结合上述的问题可以采用系统地的接地方式。在系统　接地方式中实现了系统之间与大地之间的有效连接，从而可以提　高电力设备的正常运行效率，降低电力设备所受干扰。　在系统接地的具体施工过程中还需考虑到以下情况，在接　地极打入地下表层之后，技术人员可以通过添加适量的盐水增　加地级的强导电性。在选择工作接地线时不能选择金属导管，　但可以选择绝缘性能好的电缆。　・１２２・电子世ｌｉｔ　四，结语　随着我国科学技术的大力发展，我国的电子设备得到了迅　速的发展，为了确保电子产品电路运行的安全可靠性，在电子　设备的接地技术中必须不断的提高技术，通过电子电路可行性　方案的制定避免接地设计中出现的问题从而提高整个方案的可　行性。在电子产品设计中，设计人员需要通过多种接地方法与　技术降低设备的噪声，通过全方位提高电路的接地问题降低电　磁的干扰，提高设备运行的稳定安全性。　

参考文献　［１】侯鹤翔．电子产品设计中的接地技术卟应用天地，２００７，７（２７）．　［２］卢丽敏．电子通信设备中的接地技术分析研究卟无线互联　科技，２０１５（１）：６．　【３］饶义琼，罗明阳车载电子系统的接地设计研究Ｕ】．微处理　机．２０１５（８）：１２．　

作者简介：　范文奇（１９８０一），男，大学本科，工程师，现供职于杭　州ｕＴ斯达康通讯有限公司。