كيف تقوم مراكز البيانات بتنفيذ أنظمة التأريض DC؟
كيفية تنفيذ نظام توصيل الأرض للتيار المستمر في مركز البيانات
تنفيذ نظام توصيل الأرض للتيار المستمر (DC Grounding System) في مركز البيانات أمر ضروري لضمان سلامة وموثوقية نظام الطاقة الكهربائية المستمرة، ومنع الأعطال الكهربائية ومخاطر الصدمات الكهربائية، وتقليل التداخل الكهرومغناطيسي. فيما يلي الخطوات والاعتبارات الرئيسية لتنفيذ نظام توصيل الأرض للتيار المستمر:
1. فهم الغرض من توصيل الأرض للتيار المستمر
السلامة: يعمل نظام توصيل الأرض للتيار المستمر على منع حوافز المعدات من أن تصبح مشحونة، مما يتجنب مخاطر الصدمات الكهربائية.
الاستقرار: من خلال ربط نظام الطاقة الكهربائية المستمرة بالأرض، يتم الحفاظ على استقرار الجهد، مما يقلل من التقلبات الجهدية ويحمي المعدات الإلكترونية الحساسة.
التوافق الكهرومغناطيسي (EMC): يساعد توصيل الأرض على تقليل التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، مما يضمن عدم اضطراب الاتصال ونقل البيانات داخل مركز البيانات.
2. اختيار طريقة توصيل الأرض المناسبة
تستخدم مراكز البيانات عادةً إحدى الطريقتين التاليتين لتوصيل الأرض للتيار المستمر:
توصيل الأرض السلبي: هذه هي الطريقة الأكثر شيوعًا، حيث يتم ربط الطرف السالب لنظام الطاقة الكهربائية المستمرة بالأرض، بينما يبقى الطرف الموجب عائمًا. يتم استخدام توصيل الأرض السلبي بشكل واسع لأنه يتوافق مع معظم معايير معدات الاتصال ويقلل من خطر التآكل على الطرف الموجب.
توصيل الأرض الموجب: في بعض التطبيقات المتخصصة، قد يتم اختيار توصيل الأرض الموجب. في هذا التكوين، يتم ربط الطرف الموجب بالأرض، بينما يبقى الطرف السالب عائمًا. يعتبر توصيل الأرض الموجب أقل شيوعًا في مراكز البيانات ولكنه قد يستخدم في بعض البيئات الصناعية.
ملاحظة: يجب استخدام طريقة واحدة فقط لتوصيل الأرض في نفس مركز البيانات لتجنب التعقيد والمخاطر المحتملة المرتبطة بأنظمة التوصيل المختلطة.
3. تصميم شبكة التوصيل بالأرض
القطب الرئيسي للتوصيل بالأرض: هذا هو نقطة البداية لكامل نظام التوصيل بالأرض، ويتكون عادةً من قضبان أو صفائح أو شبكات معدنية مدفونة في الأرض. يجب أن يكون للقطب الرئيسي مقاومة منخفضة لضمان توصيل جيد. يجب أن تكون مقاومة التوصيل بأقل قدر ممكن، عادةً أقل من 5 أوم.
شريط التوصيل بالأرض: هو موصل معدني يجمع جميع أسلاك التوصيل بالأرض من معدات التيار المستمر. عادةً ما يتم تثبيته داخل خزانات التوزيع أو خزانات البطاريات، مما يضمن أن جميع الأجهزة يمكنها الاتصال بموثوقية بنظام التوصيل بالأرض.
توصيل الأرض للمعدات: يجب ربط جميع معدات الطاقة الكهربائية المستمرة (مثل البطاريات والأجهزة المستقيمة وأجهزة توزيع التيار المستمر) بشريط التوصيل بالأرض عبر أسلاك التوصيل بالأرض. يجب أن يكون مساحة المقطع العرضي لأسلاك التوصيل كافية لحمل أكبر تيار عطل.
4. ضمان استمرارية نظام التوصيل بالأرض
اختيار أسلاك التوصيل بالأرض: يجب أن تكون أسلاك التوصيل بالأرض مصنوعة من مواد ذات مقاومة منخفضة ومقاومة للتآكل مثل النحاس أو النحاس المطلي بالقصدير. يجب اختيار مساحة المقطع العرضي للأسلاك بناءً على متطلبات أعلى تيار وتيار العطل للمعدات، مما يضمن توصيل التيار بأمان أثناء الأعطال.
تفتيش نقاط التوصيل بالأرض: يجب فحص جميع نقاط التوصيل بالأرض بانتظام للتأكد من أنها ليست مفككة أو متأكلة أو غير مرتبطة بشكل سيء. يمكن استخدام مقياس متعدد أو جهاز قياس مقاومة الأرض لقياس مقاومة نظام التوصيل بالأرض، مما يضمن بقاؤها ضمن نطاق آمن.
5. حماية من البرق
يجب أيضًا اعتبار حماية من البرق في نظام توصيل الأرض للتيار المستمر في مركز البيانات. يمكن أن يؤدي البرق إلى دخول جهود عالية عبر خطوط الطاقة أو المسارات الأخرى، مما قد يتسبب في تلف المعدات. لذلك، يجب تثبيت أجهزة حماية من الاندفاعات (SPDs) عند نقاط الدخول لمراكز البيانات، ويجب ربط أطراف توصيل الأرض لهذه الأجهزة بالقطب الرئيسي للأرض لضمان أن يتم تشتت تيارات البرق بسرعة إلى الأرض.
6. عزل أنظمة توصيل الأرض للتيار المستمر والتواصل
يجب تصميم نظام توصيل الأرض للتيار المستمر وأنظمة توصيل الأرض للتيار المتغير بشكل منفصل لتجنب التداخل المتبادل. رغم أن كلا النظامين يربطان في النهاية بالقطب الرئيسي للأرض نفسه، يجب فصلهما جسديًا في التوصيل الفعلي لمنع دخول التيار المتغير إلى نظام التيار المستمر، مما قد يشكل مخاطر سلامة.
7. المراقبة والصيانة
مراقبة مقاومة الأرض: يمكن تركيب أجهزة مراقبة مقاومة الأرض لرصد مقاومة نظام التوصيل بالأرض باستمرار. إذا تجاوزت المقاومة عتبة محددة، سيؤدي النظام إلى تشغيل إنذار، مما يحث فريق الصيانة على التحقق ومعالجة المشكلة.
الصيانة الدورية: يجب صيانة نظام التوصيل بالأرض بانتظام، بما في ذلك فحص حالة أسلاك التوصيل بالأرض، وتنظيف حول أقطاب التوصيل بالأرض، واختبار مقاومة الأرض. هذا مهم بشكل خاص في البيئات الرطبة أو الممطرة، حيث قد تتأثر أداء نظام التوصيل بالأرض، مما يتطلب عمليات فحص أكثر تكرارًا.
8. الامتثال للمعايير واللوائح ذات الصلة
عند تنفيذ نظام توصيل الأرض للتيار المستمر، من الضروري الالتزام بالمعايير واللوائح الوطنية والصناعية، مثل:
GB 50054-2011: "كود تصميم التوزيع الكهربائي المنخفض الجهد"
GB 50174-2017: "كود تصميم مركز البيانات"
IEC 62595: "تصميم نظام الطاقة لمركز البيانات"
NFPA 70: "كود الكهرباء الوطني" (قابل للتطبيق في الولايات المتحدة)
9. النظر في التصميم الزائد
لتحسين موثوقية النظام، يمكن تصميم مسارات زائدة لنظام توصيل الأرض للتيار المستمر. على سبيل المثال، يمكن تثبيت عدة أقطاب توصيل بالأرض في مواقع مختلفة، أو استخدام شريطين لتوصيل الأرض للتأكد من استمرار عمل النظام حتى في حالة فشل مسار توصيل واحد.
10. التدريب وإجراءات التشغيل
يجب أن يتلقى فريق العمليات في مركز البيانات تدريبًا على مبادئ ومتطلبات الصيانة لنظام توصيل الأرض للتيار المستمر. بالإضافة إلى ذلك، يجب وضع إجراءات تشغيلية مفصلة لضمان تشغيل نظام التوصيل بالأرض بشكل صحيح أثناء الصيانة الروتينية ومعالجة الأعطال، مما يتجنب مخاطر الأمان المحتملة بسبب الاستخدام الخاطئ.
ملخص
تنفيذ نظام توصيل الأرض للتيار المستمر أمر حاسم لضمان سلامة وتشغيل مستقر لنظام الطاقة الكهربائية المستمرة في مركز البيانات. من خلال تصميم نظام التوصيل بالأرض بشكل مناسب، واختيار الطريقة المناسبة لتوصيل الأرض، وضمان الاستمرارية والموثوقية، والامتثال للمعايير واللوائح ذات الصلة، يمكن تحسين السلامة الكهربائية والتوافق الكهرومغناطيسي لمركز البيانات بشكل فعال.
