روش ایجاد سیستم اتصال به زمین در یک مرکز داده

روش ایجاد سیستم اتصال به زمین در یک مرکز داده

این روش به گونه­ای طراحی شده است که مبتنی بر کد نمی­باشد، بلکه فراتر از کد رفته است. قطعا به منظور تامین ایمنی زندگی، به طراحی حداقلیِ کد نیاز است اما نیازی به نصب تجهیزات مهم نمی­باشد.
به­منظور ایجاد سیستم اتصال به زمین، حفاظت در برابر صاعقه و اتصال تجهیزات حساس به زمین، کدها و استانداردهای مختلفی وجود دارند. کد یک الزام است؛ این در حالیست که استانداردها الزام نیستند بلکه توصیه هستند. فهرست استانداردها در زیر ارائه شده است.

بسیاری از فروشندگان تجهیزات، تجهیزات خود را ضمانت نمی­کنند؛ مگر اینکه فرایند نصب این تجهیزات مطابق با کد و همچنین مطابق با استانداردهای این تجهیزات انجام شده باشد.

1. FIPS PUBS 94، 1983: یک راهنمایی در زمینه­ های تامین نیروی الکتریکی برای تاسیسات ADP، 1983، (انتشارات استانداردهای پردازش اطلاعات فدرال ایالات متحده) (استاندارد)؛

2. ANSI/IEEE 1100: تمرینی است که برای نیرو بخشی و ایجاد سیستم اتصال به زمین در تجهیزات الکترونیکی توصیه شده است (استاندارد)؛

3. انجمن ملی حفاظت در برابر آتش (NFPA[1]) 70- کد الکتریکی ملی (NEC[2]) (کد)؛

4. انجمن ملی حفاظت در برابر آتش (NFPA) 780- استاندارد نصب سیستم­های حفاظت در برابر صاعقه (استاندارد)؛

5. EIA / TIA 607- ایجاد سیستم اتصال به زمین در مجتمع تجاری و ایجاد اتصال ­های موردنیاز برای برقراری ارتباطات راه دور (استاندارد)؛

6. ATIS 0600318: در شبکه­ ی ارتباطات راه دور، در محل­ه ای ورود به ساختارهای مشتری و یا در محل­های ورود به ساختمان، از روش حفاظت از انرژی الکتریکی استفاده می­شود (استاندارد)؛

7. ATIS-0600313: در دفاتر مرکزی شبکه­ی ارتباطات راه دور و سایر موارد مشابه، از روش حفاظت از انرژی الکتریکی استفاده می­شود (استاندارد)؛

8. EN 50310، در ساختمان­ های مجهز به فناوری اطلاعات، به ­منظور ایجاد محیطی که در آن پتانسیل همسان سازی شده است، اتصالی میان تجهیزات الکتریکی و زمین برقرار می­شود (استاندارد)؛

9. MIL-HDBK-419A: ایجاد سیستم اتصال به زمین، برقراری اتصالات و حفاظت از نظریه ­ی اساسیِ تجهیزات الکترونیکی (استاندارد)؛

10. ANSI/IEEE C2: کد ملی ایمنی الکتریکی (NESC[3]) (کد)؛

11. ANSI/ATIS 0600333: ایجاد سیستم اتصال به زمین و اتصال تجهیزات مربوط به برقراری ارتباطات راه دور (استاندارد)
    

سیستم اتصال به زمین

تجهیزات مرکز داده می­توانند در معرض مسائل و مشکلات مربوط به کیفیت انرژی قرار بگیرند؛ مسائلی که در اثر ولتاژهای بیش از حد بالا و یا ولتاژهای بیش از حد پایین ایجاد می­شوند؛ همچنین مسائلی که به دلیل مشکلات مربوط به سیستم­های ابزار یا عملیات داخلی ساختمان، صاعقه، نویز الکتریکی (معمولاً حالت معمول)، تداخل الکترومغناطیسی ([4]EMI) و تداخل فرکانس رادیویی ([5]RFI) ایجاد می­شوند. سیستم­های مناسبی که در مراکز داده قابلیت اتصال به زمین را فراهم می­آورند، بسیاری از این مسائل را به حداقل رسانده و یا از بین می­برند.

ما توصیه نمی­کنیم که در سیستم­های حفاظت در برابر صاعقه از ستون­های فلزی ساختمان به ­عنوان هادی­هایی (رساناهایی) که مسیر جریان الکتریکی را به سمت پایین هدایت می­کنند، استفاده شود.

به­ منظور ایجاد سیستم قابلیت اتصال به زمین در مرکز داده، نیاز است که تمام منابع اصلی به یک صفحه­ مشترک و
هم­ پتانسیل متصل شوند. این اقدام با استفاده از شبکه منبع سیگنال (SRG[6]) در مرکز داده آغاز می­شود. مطابق با استاندارد FIPS 94، “یک ساختار منبع سیگنال (SRS[7]) باید به عنوان یک ابزار اصلی برای دستیابی به یک منبع زمینی مشترک که دارای فرکانس بالایی می­باشد، توسط کلیه­ ی تجهیزات موجود در یک منطقه مجاور، مورد استفاده قرار گیرد. SRS به درستی طراحی و نصب شده است و به شیوه­ای موثر، پتانسیل زمین را در طیف وسیعی از فرکانس­ها، از dc تا دامنه مگا هرتز، برابر و یکسان می­کند”.

همچنین SRG دارای مزایای زیر نیز می­باشد:

1. کاهش تداخل میان ارتباطات تجهیزات؛

2. جلوگیری از آسیب رسیدن به تجهیزات؛

3. حذف نویز از مسیر؛

4. حفاظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD[8]).

متن زیر برگرفته از یکی از کتاب­های امرالد IEEE تحت عنوان تجهیزات الکترونیکی قدرتمند و حساس به زمین (IEEE Std 1100-1992، IEEE، NY، 1995، صفحه­ ی 216) می­باشد.
در این متن نیاز به همسان سازی پتانسیل زمین برای تمام تجهیزات، تایید می­شود:

“بسیار مهم است که نسبت به کم بودن مقاومت زمین و وجود اتصال میان هادی­ های تلفن و تجهیزات داده، همچنین نسبت به سیستم ایمنی زمین در سیستم الکتریکی برق AC و همچنین سیستم الکترود زمینی ساختمان، اطمینان حاصل شود.
این توصیه مجزا از الکترودهای زمینی ساخته شده (مانند: حلقه زمین صاعقه) مطرح شده است.
عدم رعایت هر بخش از این الزامات زمینی ممکن است منجر به ایجاد یک اختلاف پتانسیل خطرناک میان تجهیزات تلفن (داده) و سایر مواردی باشد که پرسنل با آنها در تماس هستند”.

در ساختمان موردنظر، نیازمندی­ هایی از قبیل نیاز به سرویس ابزار و نیاز به تمام منابع اضطراریِ نیرو یا منابع آماده به کارِ نیرو، به­ طور کامل احساس می­شود.

هادی­هایی که مسیر جریان الکتریکی را به سمت پایین هدایت می­کنند، بهترین روش برای محافظت از مراکز داده در برابر صاعقه هستند.

همانطور که در NFPA 780 نشان داده شده است، حفاظت مرکز داده در برابر صاعقه، اقدامی است که باید انجام شود. NFPA 780 یک استاندارد است و کد نیست. استاندارد امکانی را فراهم می ­آورد که بتوان از انواع مختلفی از امکانات و تسهیلات محافظت نمود. روش­های خوبِ مهندسی مرکز داده،
در اطراف تسهیلات، یک حلقه ­ی زمین را ایجاد می­کنند که فضای درون این حلقه هم ­پتانسیل است و علاوه بر این، کلیه­ی تجهیزات خارجی که در این تسهیلات مورد استفاده قرار می­گیرند نیز می­توانند به این حلقه­ی زمین متصل شوند.
تجهیزاتی ازقبیل ترانسفورماتورها، ژنراتورها، تجهیزات سرویس، لوله ­های فلزی آب و غیره از این قبیل می­باشند. ما توصیه نمی­کنیم که در سیستم محافظت در برابر صاعقه، از ستون­ های فلزی ساختمان به­ عنوان هادی ­هایی که مسیر جریان الکتریکی را به سمت پایین هدایت می­کنند، استفاده شود. زیرا این احتمال وجود دارد که در اثر اصابت صاعقه، ولتاژ افزایش یابد و این امر برای عملکرد تجهیزات مرکز داده مضر است. استفاده از هادی ­های اختصاصی، بهترین روش برای محافظت از مراکز داده در برابر صاعقه می­باشد.

در بسیاری از راهنمایی ­های طراحی شده برای حفاظت از مراکز داده در برابر صاعقه، و همچنین در پیشنهاد موسسه حفاظت در برابر صاعقه، توصیه شده است که در سیستم حفاظت در برابر صاعقه، از یک حلقه الکترود زمینی استفاده شود. همانطور که در متن زیر آمده است (برگرفته از کتاب صاعقه­ ی طلایی، انتشارات دانشگاهی، نیویورک، سال 1977، جلد 2، فصل 19، اچ. باتز[9]، اشتوتگارت[10]، آلمان، صفحه­ی 611):

“همسان سازی پتانسیل­ ها باید برای تمام تاسیسات فلزی انجام شود. به­ منظور حفاظت از یک ساختمان در برابر صاعقه، خودِ این ساختمان در مقایسه با مقاومت اتصال به زمین، از اهمیت بیشتری برخوردار است…
بهترین روش برای همسان سازی پتانسیل ­ها، استفاده از یک سیستم اتصال به زمین مناسب است.که منجر به شکل­ گیری یک حلقه زمین یا الکترود زمین می­شود.
هادی­هایی که مسیر جریان الکتریکی را به سمت پایین هدایت می­ کنند به یک حلقه زمین متصل می­شوند. استفاده از الکترودهای اضافه­ی زمین ممکن است غیر ضروری باشد … “.

برای آنکه بتوان برچسب کارشناسی UL را برای سیستم حفاظت در برابر صاعقه دریافت کرد و آن ­را حفظ نمود، می­بایست فرایندهای تعمیر و نگهداری، آزمایش و بازبینی سیستم به­ صورت دستی انجام شوند. این سیستم برای دریافت تایید، به هادی ­ها و اتصالات نیازمند است.

[1] National Fire Protection Assoc

[2] National Electrical Code

[3] National Electrical Safety Code

[4] electromagnetic interference

[5] radio frequency interference

[6] Signal Reference Grid

[7] signal reference structure

[8] Electrostatic discharge

[9] H. Baatz

[10] Stuttgart