（中国电子系统工程第四建设有限公司 河北省石家庄市 050011）
摘要：近些年数据中心机房的建设成热门的研究目标和方向。数据中心机房的建设集成多个专业，诸如建筑设计、电气工程、机械设备安装、网络组网和工程布线等，因此数据中心机房的施工与设计已成为网络能否正常、可靠和安全运行的关键内容。本文阐述了数据机房接地的方法，希望通过对这一技术的探讨，使数据信息更加安全、要有实际案例可靠。
关键词：大型数据中心；机房；静电接地设计
随着计算机网络技术的快速发展，云计算、海量数据存储、数据挖掘等技术得到了广泛的普及和应用，承载和实现上述应用业务的机房通常被称为数据中心机房。目前，在我国相关的计算机网络工程规范中，数据中心机房是指在一个物理空间内能够对数据业务进行大规模集中存储、处理、交换、传输和管理的物理设施。在数据中心机房中，计算机设备、通信网络设备、应用业务服务器设备和海量数据存储设备通常被认为数据中心的关键设备。数据中心机房承载的业务决定了其需要具有高可靠性、实时性、容错性，但是，数据中心机房运行过程中却经常受到来自电源设备、冷却设备、物理布线及其支架、接地等网络综合布线设备的干扰。
1数据中心机房接地的重要性
所谓接地是指将设备的金属壳体或线路中的某一点用导体与大地连接在一起，形成电气通路，使电流易于流入大地。接地系统是一个为人员和设备提供保护的有效系统。正确的接地能够有效地保证电子信息网络系统信号的正常工作，保证系统的稳定、可靠。同时也能有效地保证系统的电磁兼容（EMC）功能，降低网络及其它信息系统间的相互干扰。如果没有可靠的接地系统，雷电、电磁脉冲、内部操作等产生的过电压，会对用于处理、存储、传输、交换数据的电子设备产生电子干扰，会造成错误的数据信号以及数据丢失，因而降低数据信息的持续性、安全性，影响网络的可靠性和总效率。根据近年来保险行业所提供的数据，每年因电信系统非正常接地而被雷电损坏的财物和设备价值高达5亿美元。IT产业协会称，接地是网络设备表现其可靠性能所应具备的最重要的条件，修复受损设备花费的人力和停机时间所造成的损失有时是不可估量的。
2数据中心机房接地分类
为了满足人身安全、设备安全及系统正常运行的要求，数据中心机房的接地种类有直流工作（信号）接地、交流工作接地、安全保护接地、屏蔽接地、防静电接地、防雷接地等，分述如下：
a.信号接地，为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地。为保证信号传输、转换稳定可靠，并避免外界磁场、噪声的干扰，电子设备必须有一个统一的参考电位，这一接地简称信号地或逻辑地。这个地可以是大地，也可以是电子设备的金属外壳、接地线或一个等电位面。
b.交流工作接地，为将交、直流电源造成的干扰予以抑制和消除所设的电源工作接地。由于电源回路相对于电子回路功率要大很多，故又称功率接地。
c.安全保护接地，为了人身安全设置的接地。为了防止电气设备绝缘损坏产生危险的接触电压危及人身安全，将正常运行时不带电的电子设备外露可导电部分接地，称为保护接地。
d.屏蔽接地，即为了将电气干扰源引入大地，抑制外来电磁干扰对电子设备的影响，同时减少电子设备自身产生的干扰影响其它电子设备所设的接地。
e.防静电接地，为将静电荷引入大地，防止静电荷积聚而对设备或人体造成危害所设的接地。
f.防雷接地，为防止建筑物外部、内部遭受雷击，造成人员、设备安全遭受损坏所作的接地。外部防雷的目的是防直击雷，内部防雷的目的在于减少和防止雷电流在物理空间内产生的电磁效应。
3数据中心接地方式的探讨
目前我们所设计的数据中心电子设备接地应符合《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）第12章接地和第12.7节电子设备、计算机接地的规定。电子设备的信号电路接地、交流电源接地及保护接地等应根据接地导体长度及频率大小分别采用单点（S形）、多点（M形）及混合接地的方式（见图1~3）。当接地导体长度小于或等于0.02λ（λ为波长）、电子设备工作频率为30kHz以下时，宜采用单点（S形）接地方式；当接地导体长度大于0.02λ、频率大于300kHz时，宜采用多点（M形）接地方式；频率为30k~300kHz之间时，宜采用单点和多点混合的接地方式。
S形等电位联结网络形式适用于已有建筑物或简单系统，其缺点
是：设备之间容易产生共模阻抗；当系统传输高频信号时，容易产生电位差。M形等电位联结网络形式适用于较大型的数字化信息系统，其优点是：能够最大限度地避免接地网络系统中出现的电位差，但实施成本相对较高。通常数据机房内应作等电位联结，《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）5.2节规定了电子信息系统机房应设等电位联结网络。电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、槽、屏蔽线缆外层、信息设备防静电接地、安全保护接地、浪涌保护接地等均应以最短的距离与等电位联结网络的接地端子连接。如果存在多个接地系统，由于接地极的大小、尺寸、形状、埋设深度不同，每个接地点对地电压会有不同，因此需要将建筑物内所有接地系统进行等电位联结。即采用电气连接的方法将所有接地系统联结起来，形成一个连续、可靠的等电位网络，以防止设备之间、系统之间可能存在的电位差。电子设备的各种接地宜采用共用接地方式，接地点在建筑物施工时就应进行预留。解决数据中心技术问题比较详尽的一本标准为美国国家标准协会（ANSI）和美国电信工业协会（TIA）共同颁布的《数据中心电信基础设施标准》（ANSI/TIA-942-2005），其中较详细地阐述了如何保证贯穿机架材料的电力连续性以及使机架和机架上安装的设备正确接地的方法。对于如数据中心机房等电子信息设备较密集的区域，为了实现一个低阻抗的等电位接地网，一般在数据中心机房地板下安装金属网格，所有金属设备外壳、桥架等分别就近连接到金属网格，并且各金属设备外壳间相互联结形成网格状的等电位联结网络。等电位联结网络的网格间距越小，对低频信号的抗干扰能力越强，通常机房内网格的水平距离不应超过3m。数据机房接地的通常做法是把机房内的设备机柜和机架可靠连接到数据中心的接地网格，接地网格再与机房的接地母排TGB连接，TGB再通过接地主干线TBB连接到通信系统总接地母排TMGB，最后引至大楼的共用接地系统。某单位运营中心数据中心建设过程中，防雷接地、信号接地、交流工作接地、安全保护接地、屏蔽接地、防静电接地六种接地技术得到了分层次的、立体的和深度的应用，能够有效地保证操作人员的健康安全，同时能够屏蔽电磁干扰。
结束语
数据中心机房承载着企业的各种应用服务器及大量的数据资源，为了保证数据机房能够安全运行，需要采用多种手段避免机房遭受电磁干扰，比如隔离、屏蔽、接地和滤波等，深层次、动态构筑防电磁干扰体系，能确保机房设备正常运行，保证数据通信高安全性。
参考文献
[1]杨涛,张玖洪.数据中心机房布线系统注意事项[J].智能建筑与城市信息,2010,(10):53-54.[2017-09-07].DOI：10.13655/j.cnki.ibci.2010.10.016
[2]任福胜.简析数据中心的电气设计[J].建筑电气,2010,29(11):26-34.[2017-09-07].
[3]何金良,刘吉克,祁征,王志岗,张波.云数据中心与变电站共站时工频短路故障主动防护策略[J].高电压技术,2015,41(12):4158-4167.[2017-09-07].DOI：10.13336/j.1003-6520.hve.2015.12.040
[4]胡颖.数据中心机房的健康检查——检测评估访中国工业合作协会机房技术专业委员会主任、中国人民银行清算总中心高级工程师王力坚[J].电气应用,2015,34(24):4-6.[2017-09-07].
[5]慕家骁,王华刚,陈少川.大型IDC数据机房和综合枢纽通信大楼雷击故障案例分析[J].广东通信技术,2015,35(09):44-49.[2017-09-07].
[6]张成泉.论机房工程的实施要点和发展趋势[J].智能建筑,2008,(09):27-32.[2017-09-07].
论文作者:张恒山
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/10
标签：机房论文; 数据中心论文; 设备论文; 电位论文; 电子设备论文; 系统论文; 信号论文; 《电力设备》2017年第27期论文;