数据中心防雷:被忽视的 “生存必修课”
在数据中心行业蓬勃发展的当下,建设热潮一浪高过一浪。然而,与 PUE(能源使用效率)、网络安全等热点相比,数据中心的防雷性却鲜少被提及。但数据中心真的不怕 “遭雷劈” 吗?
眼下正值多雨的酷暑,既考验数据中心的制冷散热效果,也需抵挡可能的雷电冲击。每年都有网络设备因雷击报废的先例,对数据中心而言,轻则个别设备受损,重则局域网瘫痪。有人认为,数据中心防护严密,寻常雷击电压无法奈何 —— 但需知,即便雷击产生的感应电压未直接击毁设备,常年累月的过压冲击也会加速零部件老化,大幅缩短设备寿命,严重影响网络稳定性。那么,什么样的数据中心容易遭雷劈?又有哪些防雷措施呢?
一、雷击之害:从案例看数据中心的 “雷区风险”
这并非危言耸听,历史上已有多起数据中心遭雷击的案例:
2005 年,谷歌位于比利时的数据中心遭遇 4 次闪电袭击,导致磁盘受损、部分云存储系统断线、数据丢失。尽管紧急抢修恢复了绝大多数设备,但仍有 0.05% 的磁盘未修复,造成数据永久丢失。
2018 年 9 月 4 日,微软云服务 Azure 报告,美国中南区数据中心因附近雷击等恶劣天气,导致冷却系统电压暴增,多个 Azure 服务出现连接问题,客户对该区域数据中心的资源访问受到严重影响。
这些案例印证了雷电对数据中心的切实威胁,防雷绝非可有可无的环节。
二、雷电增多的三大原因
近年来雷电活动愈发频繁,背后有三大推手:
全球气候变暖:这是大趋势,直接导致极端天气增多,雷电发生频率上升。
地形与气候影响:丘陵地带因地形复杂易形成对流性天气抬升;潮湿的南方地区,雷雨云更易吸收空气并对流放电,因此南方及靠近水源的数据中心遭雷击风险更高。
高层建筑增多:城市中高层建筑密集,导电风险增大,间接提升了雷电击中周边设施的概率。
三、雷电如何 “击中” 数据中心?三种主要方式
雷电对数据中心的危害主要通过三种途径实现:
1. 直击雷:直接破坏与地电位反击
雷电直接击中建筑物,产生电效应、热效应和机械力,导致建筑物受损。同时,强大电流通过接地线经接地体入地,会使地电位在短时间内急剧升高,引发地电位反击,摧毁附近设备甚至伤人。
2. 雷电感应:范围广、危害深
雷电放电时,会在附近导体(如湿木头、水源、金属等)产生静电感应和电磁感应,造成金属间产生电火花。其中,对地雷击因距离近,会产生覆盖范围达 500 米的强感应浪涌,范围内电子设备几乎无法幸免;云间放电(天空闪电)危害相对较小,但发生概率更高,其释放的大量感应电荷若不能有效导入地下,会产生高电位,危害范围内设备同样难逃损毁。
3. 雷电波入侵:沿线路传导的 “隐形杀手”
雷电击中高架电线或金属管道后,会以这些线路为媒介侵入机房内部,严重时造成设备损坏或人员伤亡。农村地区电器因雷击损毁,多由此导致。
注:雷电感应产生的浪涌电压是损毁 IT 设备的主要元凶,它能通过各种媒介导入设备内部,击毁接口或芯片。
四、数据中心防雷的核心措施
数据中心对供电稳定性的重视已成为共识,而防雷击更应作为重点工作。尽管名牌网络设备自带防雷功能,但极端情况下感应电压可能超过上万伏特,设备自带防护无异于以卵击石,需匹配独立防雷设备。具体措施如下:
基础防护:安装接闪器与引下线
安装独立避雷针或架空避雷线,在线路各支柱处至少设一根引下线,将雷电直接引导至地面,避免直击建筑物。
隔离危险源
将易燃易爆气体排放干净或隔离,确保蒸汽、粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等管口外的空间处于接闪器保护范围内,防止雷击引发二次灾害。
强化接地装置
独立避雷针、架空避雷线需配备独立接地装置,每一引下线的冲击接地电阻不宜大于 10Ω;在土壤电阻率高的地区,需适时增大冲击接地电阻,确保电流有效入地。
科学选址
选址时尽量避开树林(尤其是粗大树木),减少被直击雷击中的概率。
延伸思考:特殊场景的防雷挑战
提及数据中心防雷,不禁让人想到微软的海底数据中心 —— 其完全密封,如何应对地震、海啸等灾害?遇到雷击等情况,设备又该如何修复或更换?这一特殊场景的防护方案,值得行业进一步探讨。
防雷是数据中心安全运营的 “隐形防线”,忽视它可能付出沉重代价。在极端天气频发的当下,数据中心需将防雷纳入整体安全体系,结合技术措施与科学管理,方能在 “雷暴考验” 中站稳脚跟。