关于云计算数据中心电气设计的思考

文/王淑波，烽火云科技有限公司

在云计算数据中心电气设计的过程中，要明确电气设计的具体方法和电气设计的要求，同时，在设计的每一个环节，明确设计的质量控制方法和手段，才能够提高设计的质量。

1 数据中心配电需求

云计算是基于互联网的服务的增加、使用和交付模式，可通过互联网提供动态易扩展的虚拟化资源。它将虚拟化技术、分布式计算、Web服务、网格计算等技术融于一身，使任何用户在任何时间和任何地点均能通过网络共享平台处理大规模的计算问题，做到服务的自助化、服务可计量化、资源配置的动态化及资源的透明化和池化。

云计算用户可大规模减少硬件购置及其升级维护的开支，同时可按需享受到高效、便捷的IT服务。随着经济发展与科学技术的相互融合，云计算已成为当前经济发展中不可或缺的技术手段，其优势已在多领域范围内崭露头角。

全球化的经济模式与商务模式要求数据中心应提供365天24小时的不间断服务。数据中心基础供电业务是保证数据中心24小时不间断应用的基本保障，由此，数据中心供配电被列为是机房最重要的子系统之一。

数据中心建设阶段，配电设计应解决好实际负荷与规划负荷之间的容量差，做出设计规划，保证投资产出比。数据中心的规划应具有一定的超前性，其供电方案不仅需要满足当前业务应用需求，还应满足数据中心机房设计寿命内的供配电要求。故数据中心机房配电应结合远近期的用电需求，保证机房供配电设计的科学性、经济性与合理性。在选择配电设备时，应提高配电设备的转换比，减少供电设备的能源浪费。

网络交换设备、安全设备、应用服务器等都属于精密电子设备，精密电子设备对电源质量的要求远远超过普通用电设备的要求。精密电子设备对电源频率、谐波、电压稳定性的要求应在供配电设计中充分考虑而且必须保证。

2 云计算数据中心的电源设计

2.1 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。

2.2 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400~1000 Hz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。

2.3 云计算数据中心的电源设计要求

2.3.1 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。

2.3.2 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。

3 数据中心供配电系统设计

数据中心的供配电系统在设计的时候，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。

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。

4 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。

5 结束语

综上所述，针对云计算数据中心电气设计设计工作，我们有必要进一步明确其设计的思路和设计的要求，采取更加可靠的设计理念，本文总结了设计的方法和要点，可供未来设计参考。