ЦОД: заземление и молниезащита

Центры обработки данных (ЦОДы, дата-центры) – неотъемлемая часть жизни современного информационного общества. Сегодня в России сложилась двухуровневая система из мощных ЦОДов на тысячи стоек и относительно небольших центров, которые размещают у вышек сотовой связи, вдоль федеральных трасс, вблизи предприятий, торговых центров, вокзалов, больниц.

По прогнозам, именно мини- и микроЦОДы, в первую очередь контейнерные, будут особенно востребованы в ближайшие годы, учитывая Стратегию развития отрасли связи в РФ и планы – обеспечить каждый населенный пункт, где живет хотя бы 100 человек, качественной связью и доступом в интернет.

Независимо от масштаба, конструкции и технических особенностей дата-центра, главными требованиями к нему остаются отказоустойчивость (соответствует уровням Tier I–IV по международной классификации) и минимальный риск потери данных. Поэтому информационно-технологическую (ИТ) инфраструктуру и инженерные системы ЦОДа необходимо защитить от последствий прямого или удаленного удара молнии, других электромагнитных и коммутационных воздействий.

Требования к заземлению и молниезащите ЦОДа

Система заземления, а также внешней и внутренней молниезащиты ЦОДа – единый комплекс взаимосвязанных, скоординированных решений. Дополнительные требования к этому комплексу определяет чувствительность критически важного электронного оборудования и инженерной инфраструктуры к помехам, наводкам и перенапряжениям. Кроме стандартных задач защитного заземления и молниезащиты, перед проектировщиком стоят проблемы функционального (рабочего) и помехозащитного заземления.

Требования к заземлению оборудования обработки информации содержит ГОСТ Р 50571.22-2000 (ч. 7, раздел 707). В отношении заземляющих устройств, заземлителей, систем уравнивания и выравнивания потенциалов дата-центров (объектов связи) действует также ГОСТ Р 58882-2020. Кроме того, для проектировщиков ЦОДов ориентирами служат зарубежные стандарты, такие как TIA 942.

Современные требования к молниезащите зданий сформулированы в ГОСТ Р 59789-2021 (идентичен МЭК 62305-3:2010). При этом нормативные документы предыдущего поколения – инструкции по молниезащите РД 34.21.122-87 (РД) и СО 153-34.21.122-2003 не отменены и могут использоваться при проектировании. Дата-центр согласно РД относится ко II категории молниезащиты (зона Б).

Помимо системы внешней молниезащиты дата-центра, предусматривают также систему внутренней защиты с применением УЗИП для ограничения импульсных перенапряжений.

Молниеприемники и токоотводы для ЦОДа

Грамотное применение молниеприемных стержней и сетки позволяет безопасно для внутренних систем ЦОДа отвести ток молнии к заземлителю. Особого внимания заслуживают металлоконструкции на крыше – чиллеры, воздуховоды, антенны, по которым ток молнии может попасть во внутренние системы здания.

Иногда для защиты от электромагнитных наводок используют такие конструкции, как подвесные металлические фасады – экранирующие сетки на стенах здания ЦОДа. Примерно такой же результат дает арматура стен, опор и фундаментов, электрически связанная в единую систему с помощью соединительных и закладных компонентов. Надежное соединение заземленных металлических конструкций исключит искрение в месте плохого контакта во время грозы или коммутаций.

Хорошие результаты может обеспечить мультитросовая защита, аналогичная защите ПС высокого напряжения. Такая защита ослабляет наводки, подавляет образование встречных лидеров молнии, а надежность защиты от прямых ударов молнии достигает 0,999.

Требования к компонентам молниезащиты, включая молниеприемники и токоотводы, содержит серия стандартов ГОСТ Р МЭК 62561.

Заземлители для ЦОДа

Сопротивление до 4 Ом – уровень, который в основном принимается для заземляющего устройства ЦОДа, удовлетворяет требованиям как к функциональному (рабочему) заземлению объекта с IT-инфраструктурой, так и к его защитному и молниезащитному заземлению. Это примерно соотносится и с рекомендациями TIA 942, согласно которым сопротивление заземляющей системы дата-центра не должно превышать 5 Ом.

Кроме того, в проектах ЦОДов с надежностью Tier II-IV могут быть предусмотрены дополнительные контуры телекоммуникационного заземления с сопротивлением до 1 Ом и измерительного заземления.

Если фундаментный заземлитель использовать невозможно или он не обеспечивает необходимое значение сопротивления, помогает модульно-штыревое заземление. Комплекты из оцинкованных термодиффузионным методом стальных стержней и соединительных муфт позволяют с минимальными трудозатратами соорудить глубинный электрод, обеспечивающий стабильное значение сопротивления в любое время года в течение 30 лет.

В сочетании с горизонтальными полосами комплекты модульно-штыревого заземления дают возможность выполнить заземлитель в виде кольцевой шины. Возможны также заземлители в виде лучей или сетки с дополнительными вертикальными электродами, увеличивающими площадь контакта металла с грунтом. Кроме того, при расширении модульного дата-центра штыревые заземлители позволяют оперативно масштабировать заземляющее устройство.

Чтобы добиться нужного уровня сопротивления в высокоомном грунте, таком как гравий, песок, многолетняя мерзлота, применяют электролитические заземлители: вертикальные и горизонтальные электроды в виде перфорированных стальных трубок, наполненных минеральными солями.

Для мобильных ЦОДов, которые необходимо оперативно переместить и ввести в работу, удобны комплекты переносных заземлителей. Конструкция рассчитана на многоразовое использование и позволяет без дополнительных инструментов забить электрод даже в мерзлый грунт.

Цифровизация, сети 5G, интернет вещей (IoT), искусственный интеллект и облачные технологии служат драйверами роста в сегменте ЦОДов. Условия их работы становятся всё более разнообразными. Дата-центры сооружают в Арктике и в Тибете, спускают в шахты, погружают под воду. Предполагается вывести их на орбиту Земли, разместить на Луне. Но, пока космические локации далеко, заземлители, молниеприемные стержни, тросы и сетки по-прежнему будут защищать дата-центры – их ценное оборудование и бесценную информацию.