對數(shù)據(jù)中心來說，其功能是作為數(shù)據(jù)載體及保障設備正常運行的獨立空間，考慮到數(shù)據(jù)安全，無論是設備受損，或是數(shù)據(jù)臨時無法調(diào)取，均是不可接受的。而相較數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡安全，數(shù)據(jù)中心的防雷性能卻少有人提及，數(shù)據(jù)中心確實不易遭受雷擊影響？抑或雷擊帶來的損失在可接受范圍內(nèi)嗎？答案是否定的。2005年，比利時谷歌的數(shù)據(jù)中心遭遇了4次雷擊，導致部分磁盤受損、數(shù)據(jù)丟失。2018年，微軟美國中南區(qū)數(shù)據(jù)中心附近發(fā)生雷擊，Azure服務出現(xiàn)問題，客戶儲存在中南區(qū)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)受到嚴重影響。上述兩項事例均因雷擊導致的數(shù)據(jù)丟失造成了無法估量的損失，由此可見，數(shù)據(jù)中心防雷接地系統(tǒng)對于保障數(shù)據(jù)安全起著至關重要的作用。
數(shù)據(jù)中心防雷接地系統(tǒng)技術要點
2.1 數(shù)據(jù)中心選址
①雷擊易發(fā)生在土壤電阻率較小及土壤電阻率變化明顯的地方。如山坡電阻率較小、土中埋藏有導電礦場地區(qū)、有大片土壤電阻率大但局部電阻率小時易產(chǎn)生雷擊，故數(shù)據(jù)中心選址應避開山頂、山坡、山腳等土壤電阻率小及土壤電阻率變化明顯的區(qū)域。
②地形存在突變交界邊緣處、地面電阻率發(fā)生突變處及局部特別潮濕處。例如湖邊、海邊、河床等地帶易遭受雷擊，故非水蒸發(fā)冷卻類型數(shù)據(jù)中心，選址應避開河床、海邊、湖邊等易受雷擊區(qū)域。
③地面特別突出的地方。因其離雷云最近，比其他地方集聚了更多的電荷，其電場強度大，易遭受雷擊，故數(shù)據(jù)中心選址應避開開闊地勢中的突兀建筑物，降低受雷擊概率。
2.2 地凱防雷數(shù)據(jù)中心防雷接地系統(tǒng)
2.2.1 散流網(wǎng)布設
考慮到雷擊過電壓及雷電感應瞬時電壓引發(fā)的電子設備過電壓情況，采用等電位連接方式降低電位差是十分有效的防范措施，所以，在機房鋪設散流網(wǎng)，可降低設備因雷電產(chǎn)生的電位差而擊穿、受損的概率。《GB 50174-2017 數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》規(guī)定“等電位連接網(wǎng)格應采用不小于25mm2銅帶或裸銅線，并在防靜電地板下構成邊長為0.6m～3m的矩形網(wǎng)格”，實際實施中，A、B級機房建議按照主銅排40mm×4mm，次銅排30mm×3mm，構成邊長0.6m的正方形散流網(wǎng)進行建設，C級機房可結合規(guī)范、按照實際要求，網(wǎng)格銅排可降低至25mm2時，散流網(wǎng)網(wǎng)格邊長可適度放寬直至3m。
.2.2 地凱防雷接地裝置選擇
數(shù)據(jù)中心應采用聯(lián)合接地模式，如接地網(wǎng)根據(jù)功能進行獨立設置，不僅造價較高，各接地網(wǎng)中將存在電壓差，容易損壞設備，另外，隨著機房設備的增加，可能同時存在交流供電及直流供電等設備，各設備接地要求不同，導致機房接地布線需重新規(guī)劃、接地網(wǎng)重新建設成本增加等問題，所以從經(jīng)濟及技術方面綜合考慮，數(shù)據(jù)中心宜采用聯(lián)合接地模式。
《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范)(GB50174-2017)規(guī)定“保護性接地和功能性接地宜共用一組接地裝置，其接地電阻應按其中最小值確定” [1]。《民用建筑電氣設計標準}(GB 51348-2019)規(guī)定“建筑物各電氣系統(tǒng)的接地，除另有規(guī)定外，應采用同一接地裝置，接地裝置阻值應符合其中最小值要求。各系統(tǒng)不能確定接地阻值時，接地電阻不應大于1Ω [2]。而相關規(guī)范中規(guī)定交流工作接地及安全保護接地阻值要求≤4Ω、防雷保護接地電阻阻值要求≤10Ω，綜上，數(shù)據(jù)中心接地采用聯(lián)合接地形式時，接地電阻阻值要求<1Ω。
《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范}(GB50343-2012)規(guī)定“當機房基礎采用硅酸鹽水泥和周圍土壤含水量不低于4%，且基礎外表面無防水層時，應優(yōu)先考慮采用基礎內(nèi)鋼筋作為接地裝置 [3]。通常，連接建筑物基礎內(nèi)鋼筋可滿足接地電阻<1Ω的要求，可采用基礎內(nèi)鋼筋作為接地裝置進行設計施工。
當建筑物接地阻值不滿足要求時，應重點對土壤電阻率及地質情況進行復查，判斷經(jīng)濟及技術方面是否符合設置人工接地極條件。若符合，建議按《接地裝置安裝標準設計圖集》(14D504)中“埋地角鋼接地極安裝”的方式進行設計施工；若不符合，應考慮增加降阻劑、延長接地極長度及深度、埋設接地模塊、更換為其他類型接地極等方式降低接地電阻阻值直至符合要求。
2.2.3 地凱科技防雷等電位連接方式選擇
數(shù)據(jù)中心內(nèi)電氣及電子設備的金屬外殼、機柜、金屬管線、靜電地板、彩鋼板等處均應以最短距離與散流網(wǎng)網(wǎng)格進行連接，一般連接方式分為S型星型和M型網(wǎng)格型，應根據(jù)機房規(guī)模等級及設備頻率等參數(shù)進行選擇。
S型星型結構一般適用于電子信息設備較少的機房內(nèi)，所有設備及鋼構件導體均單獨引至ERP接地參考點處，類似于放射式連接，《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范}(GB50343-2012)規(guī)定“S”型星型等電位連接結構適用于1MHz以下低頻率電子信息系統(tǒng)的功能性接地” [3]。
M型網(wǎng)格型結構一般適用于電子信息設備較多的機房內(nèi)，所有設備及鋼構件導體就近連接于等電位網(wǎng)格內(nèi),通過多個等電位連接點與接地系統(tǒng)進行連接，且每臺設備均應用兩條長度不同的連接導體與等電位網(wǎng)格相連，《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》(GB50343-2012)規(guī)定“M型網(wǎng)格型等電位連接結構適用于1MHz以上電子信息系統(tǒng)的功能性接地” [3]。
2.3 直擊雷防范
直擊雷是帶電云層與建筑物、其他物體、大地或防雷裝置之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象，并伴隨由此而產(chǎn)生的電效應、熱效應或機械力等一系列的破壞作用 [4]。
數(shù)據(jù)中心通常位于建筑物內(nèi)部，無直接被雷擊風險，但直擊雷擊中建筑物，沿著建筑物接閃器、防雷引下線快速釋放，產(chǎn)生強大的雷電流，如果接閃器或引下線與進入機房內(nèi)的管線相連，極有可能損壞設備，甚至造成人員傷亡。因此，機房設備接地引入線嚴禁從大樓接閃器、防雷引下線等處直接接入，防止雷擊時將雷擊電流直接引入機房，造成不必要的損失。
2.4 感應雷防范
感應雷一般由電磁感應產(chǎn)生，通過電力線路，信號饋線感應雷電壓入侵數(shù)據(jù)中心，造成網(wǎng)絡系統(tǒng)設備的大面積損壞。因此，需采取對機房內(nèi)的電源及信號線路加裝SPD、采用屏蔽線纜等手段，防止感應雷危害網(wǎng)絡系統(tǒng)的情況發(fā)生。
當建筑總配電箱電源線由建筑外引入時，總配電箱需設置按照一類(10/350μ s)實驗的電涌保護器，電壓保護水平≤2.5kV，大沖擊電流應取I i mp≥12.5kA。
為進一步降低沖擊電壓，分配電箱處應配置二類(8/20u s實驗的電涌保護器，電壓保護水平≤2kV，在數(shù)據(jù)中心配電箱需配置二類或復合波實驗的三類浪涌保護器，電壓保護水平≤1.2kV，標稱放電電流I n值應根據(jù)電子信息系統(tǒng)的雷電保護等級進行選擇 [5-6]。
2.5 雷電反擊防范
雷電反擊指遭受直擊雷的金屬體(包括接閃器、接地引下線和接地體)，在接閃瞬間與周圍與它們連接的金屬物體、設備、線路、人體之間產(chǎn)生巨大的電位差，發(fā)生放電的現(xiàn)象。
數(shù)據(jù)中心通常采用聯(lián)合接地系統(tǒng)，等電位連接后，當局部電位提升時，可有效降低各房間、設備等的電位差，防止機房內(nèi)設備受損。因此，對進入建筑物的金屬管線，如金屬管、電源線、信號線等，應就近連接到地網(wǎng)的等電位端子排上，可有效防止雷電反擊現(xiàn)象的發(fā)生。
實際項目可能因建筑物接地電阻無法達標、規(guī)定必須采用獨立接地裝置等問題。而采用兩套獨立接地裝置，例如電子設備接地系統(tǒng)與防雷接地系統(tǒng)分開設置，此時，兩接地系統(tǒng)的安全距離不宜小于20m。當兩地網(wǎng)之間的距離小于該安全距離時，則需在兩地網(wǎng)間用等電位連接器進行可靠連接。等電位連接器正常工作狀態(tài)下兩接地網(wǎng)不導通，當一個接地系統(tǒng)遭受雷擊，電壓上升至等電位連接器導通電壓時，等電位連接器導通，消除電網(wǎng)間電位差，防止雷電反擊現(xiàn)象的發(fā)生。
