探析数据中心机房的接地技术

【摘要】本文中，笔者结合自身工作经验和国家电子信息系统机房的相关规范以及《数据中心电信基础设施标准》的相关要求，简要探讨了有关数据中心机房接地技术的若干问题，对数据机房接地的方法做了简单阐述，希望能通过研究数据中心机房的接地技术，帮助实现数据信息更安全风可靠的传递。

【关键词】数据中心机房，接地系统，等电位连接，共用接地系统

中图分类号：TP308 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

我国的相关规范中，数据中心机房被统称为电子信息系统机房，指的是在一个物理空间内对数据信息实现集中的处理、存储、传输、交换和管理，数据中心机房的关键设备，包括计算机设备、服务器设备、通讯设备、网络设备、存储设备等等。数据中心的数据信息在动态和实时方面的要求很高，往往都是很重要的数据信息，比如银行的数据信息、证券交易中心的数据信息或者是社保中心的数据信息。然而数据信息特有的脆弱性容易导致数据的完整性遭破坏，比如易受外来电磁波、电子设备的干扰。数据信息的持续性和安全性，依赖于数据中心的那些网络关键基础设施的可靠性，包括电源设备、冷却设备、布线、接地、物理安全和防火措施等等。

二、接地系统对数据中心的重要性

我们需要先了解下接地的概念。设备的金属壳体或是线路中的某一点，通过导体和大地相连，会有电气通路的形成，这种现象就是接地。它使得电流很容易就流入大地。而接地系统，则是针对此种现象特意为人员和设备提供防电保护的一种有效系统。只有采用正确的接地，才可以帮助电子信息网络系统信号正常地工作，才可以确保系统稳定可靠的运行，并能够同时为系统的电磁兼容功能提供有效的保护作用，让网络和其它信息系统间的相互干扰大幅度减少。

接地系统如果没有设置可靠，那么雷电和电磁脉冲或是内部操作等产生的过电压，将会产生电子干扰，影响各种用于处理、存储、传输、交换数据的电子设备，这样将会导致错误的数据信号甚至是数据丢失，数据信息的持续性和安全性就得不到保障，从而影响到网络的整体可靠性和总效率。

这方面，现实情况中的损失颇大，从这些年保险行业提供的有关数据，我们可以看到，每年由于电信系统非正常接地导致财物和设备被雷电损坏的事故特别多，损坏的财物和设备的价值颇高，近5亿美元。

由此可见，若要保证网络设备的可靠性能，应当做好接地系统，拒绝遭受完全可以避免的损失，即修复受损设备所耗费的人力，以及停机时间所造成的损失。

三、数据中心的接地分类

数据中心机房的接地有很多种，但是都是为了实现一个目的，那就是保护人身安全和设备安全、保证系统的正常运行。数据中心的接地具体包括如下几种：

一是信号接地。这种接地，主要目的是为了确保信号能够具有稳定的基准电位。为了确保信号能够稳定可靠地进行传输和转换，同时保护数据信号不受外界磁场和噪声的干扰影响，电子设备需要拥有一个统一的参考电位。这种接地，被称为信号地，也叫逻辑地。这里的地，可以是大地或者电子设备的金属外壳、接地线或一个等电位面。

二是交流工作接地。工作接地就是将电力系统中的某一点直接或经特殊设备与大地进行金属连接，这里的特殊设备可以是阻抗或电阻等。交流工作接地，这种电源工作接地的设置目的，在于抑制和消除交、直流电源造成的干扰。这种接地中，因为电源回路远大于电子回路功率，所以也被称为功率接地。

三是安全保护接地，设置的主要目的是为了保护人身安全和设备安全，针对对象为电气装置的金属外壳、配电装置的构架以及各种线路杆塔等。关于那些正常运行时不带电的电子设备，可将其外露可导电部分接地，能够有效阻止电气设备绝缘损坏所产生的危险接触电压对人身安全的伤害。

四是屏蔽接地，设置目的是防止电磁干扰，是指在屏蔽体与地或干扰源的金属壳体之间所做的永久良好的电气连接。屏蔽接地可以有效地把电气干扰源引入大地，从而实现抑制外来电磁干扰对电子设备的影响，并且能够有效减少电子设备自身产生的干扰对其它电子设备的影响。

五是防静电接地，设置的主要目的是避免静电敏感元器件遭受静电损伤。防静电接地可以将静电荷有效地引入大地，从而实现对静电荷积聚的阻止，保护设备或人体远离静电荷积聚所产生的危害。

六是防雷接地，分为外部防雷和内部防雷，前者是为了防直击雷，后者是为了减少防止雷电流在物理空间内产生的电磁效应。不论是哪种防雷，都能有效防止建筑物遭受雷击，从而避免人员和设备安全遭受损坏。

四、数据中心机房的接地方式

设计数据中心电子设备的接地系统时，必须严格按照国家的相关规范规定来做。国家的相关规范规定明确指出，电子设备的信号电路接地、交流电源接地及保护接地等，都应该根据接地导体长度及频率大小，在单点即S形、多点即M形及混合接地这三种方式中做出适当的选择。

当接地导体长度小于或等于0.02 λ（λ为波长）、电子设备工作频率为30kHz以下时，适合采用单点即S形接地方式。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。

当接地导体长度大于0.02 λ、频率大于300kHz时，适合采用多点即M形接地方式。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。

当频率在30k到300kHz之间时，这时候则适合采用单点和多点混合的接地方式。

一般情况下，数据机房内应当作等电位联结，相关的规范规定中明确指出，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、金属管、槽、机柜、机架、屏蔽线缆外层、安全保护接地、信息设备防静电接地、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。

数据中心机房是一个电子信息设备非常密集的区域，如果想完成一个低阻抗的等电位接地网，往往会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3米。

数据中心机房接地，一般会采用的作法如下：将机房内的设备机柜、机架与数据中心的接地网格进行可靠连接，然后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，最终引至大楼的共用接地系统。接地主干线作为各数据机房内TGB与TMGB连接主干线，绝对不可以使用金属管道、电缆屏蔽层等，而绝缘铜芯线缆，则强烈建议采用。

最后，还有一点需要注意和强调的是，不管数据中心机房采用的是哪种接地方式，必须确保数据机房内的接地母排和机房内所有金属设施都有着可靠的连接。

五、结语

时展，科技进步，信息大爆炸，数据信息在日常生活中的作用和意义越来越重要。作为加速信息传递的特定设备网络机房，数据中心机房的建设数量越来越多，规模也越来越大，数据中心的安全性也越来越重要，甚至关系到国计民生，因此数据中心机房的安全需要引起足够的关注和重视。就数据中心的安全性而言，其影响因素很多，牵涉面非常广，而接地系统是其中的一个重要环节，希望能通过研究数据中心机房的接地技术，帮助实现数据信息更安全风可靠的传递。

参考文献：

[1]华东建筑设计研究院智能建筑设计技术（第二版） 上海：同济大学出版社，2002

[2]邵民杰 闵加 数据中心机房接地技术探讨 建筑电气-2009年11期

[3]石迎春 数据中心综合布线系统的抗干扰与接地 UPS应用-2010年2期

[4]肖波 现代数据中心防雷接地系统 建材与装饰：上旬-2009年9期

[5]张兴 数据中心机房防雷和接地系统设计中的若干问题 智能建筑与城市信息-2008年8期

[6]陈宇通 数据中心万兆屏蔽与非屏蔽布线分析 低压电器-2008年12期