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摘要：大数据时代背景下，移动互联网技术的发展使得云数据技术研发成功，并被广泛应用于民众的生活以及社会的生产之中，对提高民众生活质量以及社会生产水平具有重要作用，尤其是在我国电力行业发展方面。云数据技术的出现，为我国电力行业变电站工频磁场防护问题的解决提供了信息化的技术支持，此次论文主要是对云数据中心与变电站共站时工频磁场的防护策略进行了研究。

关键词：云数据中心;变电站;工频磁场;磁场防护;电磁影响

信息化技术的发展，使得云数据中心的发展速度明显加快，国内各地区在建以及拟建的云数据中心数量之多，占地面积之大，其运行需要充足的电力资源，每一个云数据中心的建设需要在其附近配置至少一个变电站专门为其提供电力资源。一个云数据中心需要单独配置变电站的现象，致使二者之间共站时容易产生工频磁场问题，产生的电磁会对电力的供应以及数据中心的运行造成干扰，不利于电力系统以及通信系统的正常工作。为此，政府以及相关企业应该重视工频磁场的防护问题。

一、IDC与变电站共站时工频磁场的推荐值

变电站最强的工频磁场源自于补偿电容器与电抗器，补偿电容器的磁感应强度最大值为1000μT，而电抗器的磁感应强度最大值为5000μT，如果出现短路电流过大的问题，电力人员需要优先封闭母线，以此将工频磁场的磁感应控制在1000A＼m以下[1]。与此同时，如果使用的母线是裸导体，电力人员应该将IDC设备与母线之间的距离控制在合理范围内，保证工频磁场磁感应强度低于1000A＼m。工频磁场的产生会对民众的生活及社会生产造成重要影响，在建立IDC时，工作人员需要注意IDC与变电站的间距问题，例如其储存器与补偿电容器的间距应大于5m，与电抗器的间距应大于10m，以此来保证IDC数据中心所受磁感应的强度不超过100μT。此外，将裸体导线与IDC的间距控制在10m以内，也可保证IDC数据中心所受磁感应强度低于100μT。

二、IDC与变电站共站时接地系统连接方式

变电站的短路问题会对云数据中心的运行产生一定消极影响，此种影响产生的原因与IDC和变电站共站时接地系统的连接方式有关，具体的连接系统主要分为两种，一种是分散接地系统，主要是指通信局中各通信设备分开设置接地体的系统，如工作接地、防雷接地等，同时，该系统与变电站的连接也是独立的[2]。分散接地系统的应用，会增加云数据中心遭受变电站攻击的可能性，接地电流故障会导致IDC的电位上升，上升值过高会对人身安全以及通信安全产生影响，轻则通信短路，重则会出现设备损害或者是人员伤亡等问题。另一种是联合接地系统，主要是指变电站内各建筑的接地体与其他设备接地体连接形成的电力网，此种接地方式对于人身及设备安全的保护度更高，具体连接方式如下图1所示。

三、云数据与变电站共站对通信IDC的影响

（1）工频电场辐射。该辐射的屏蔽方式较为简单，工作人员只需做好变压器外护柜、高压电缆外护套以及高低压配电设备机柜外壳的接地工作，便可屏蔽工频电场辐射[3]。（2）工频磁场辐射。云数据中心运行时产生的电流较大，需配电室为其配置一个超大容量的变压器，用以防护工频磁场辐射。在云数据中心运行期间，工频磁场会让云数据计算机的显示器画面出现色板以及抖动等问题，高强度的磁场会使得显示器出现关机问题。（3）无线电噪声。云数据与变电站共站时会产生一定的无线电噪声，此种噪声的产生与变压器运行时金属表面放电或者是变压器连接松动导致线路接触不良等问题有关，噪声过大会对周边无电线台的电波传输与接受产生干扰，进而影响通信IDC的信号质量。

四、工频磁场对通信IDC设备的重要影响

（1）影响信息显示设备

阴极射线管显示器主要是由荧光屏、偏转线圈以及电气枪构成，其扫描方式是光栅扫描法，该显示器电子束的移动是由规律可循的，受水平与垂直同步信号的影响，一般移动规律为从上至下，从左至右，标准的光栅扫描法，其垂直扫描应与变电站电网的工频率一致，而水平扫描的频率应设定在15.7kHz[4]。但是，在实际的扫描过程中，工频率与垂直扫描率相同会使得垂直磁场的线性变化出现畸变，致使显示器的显色功能出现问题，产生水波纹以及画面跳动等。工频磁场的产生会影响显示器的显像，使其画面出现漂移以及清晰度不高等问题，垂直扫描涉及的问题较多，本质上其与工频磁场的频率并非同步，工频磁场对其的干扰主要是通过电磁感应完成的。

（2）影响信息存储设备

工频磁场对于信息存储设备的影响主要体现在磁性存储介质方面，当设备存储介质磁性小于外界磁场时，设备内部磁体的磁化方向与外界磁场方向相同，如若外界磁性的干扰度足够强大，即便是其瞬间消失，也不会改变磁体的磁化方向。当设备内部磁体的磁化方向与外界磁场方向不一致时，设备可能会出现磁性消失的问题。下图2为信息设备存储磁性消失的原理图，若外界磁场与设备内磁化方向平行，在外磁场磁性大于设备磁性时，或者是二者垂直情况下，外磁场磁性大于设备的异性场时，信息存储磁性消失。通常情况下，工频磁场产生的磁性均低于设备内磁性的矫顽力，虽不会对设备造成危害，但是会影响设备信息的处理、传输以及存储等。

（3）工频磁场屏蔽影响

工频磁场的磁感应强度并非是固定的，其与距离磁场源的远近相关，距离越长，磁感应强度越弱，因工频磁场的穿透力较强，一般情况下很难将工程磁场进行完全屏蔽。静磁场，工频磁场的一种，主要是由电磁铁磁力线在空间分布过程中产生的，其中磁力线通过的路径被称之为磁路。对于静磁场的屏蔽，技术人员可以使用坡莫合金、铁等高磁导材料设置屏蔽墙，此种材料磁阻低，对磁力线的封闭效果较好，其屏蔽原理是将该材料通过磁场围绕于过敏感元件之上，进而实现屏蔽磁场的效果。在实际的屏蔽操作中，屏蔽低频磁场的难度远高于屏蔽高频磁场，屏蔽目标体积越大，屏蔽难度越高。

五、云数据与变电站共站时工频磁场防护策略

（1）云数据信息存储设备防护

依据工频磁场的干扰性能，在云数据与变电站共站期间，同一建筑物体的地上为云数据中心，地下为变电站，二者在建筑物体中的结构距离越近，共站产生的工频磁场率会越高。如若二者共站，工作人员需要对云数据的存储器以及电抗器间的距离控制在10m以外，云数据存储器与电容器间距控制在5m以外;如若二者的建设分属不同的建筑物，则二者之间的距离越大，越有利于将工频磁场率降至最低[5]。对于云数据信息存设备的防护，构建屏蔽层效果显著，但因其建设成本高，实际应用较少。技术人员可以从调整工频磁场特性的角度分析，以工频磁场的磁感应强度作为参考，合理调整磁场特性，有助于防护对策的实施。

（2）云数据综合危险限制防护

变电站的输电系统对云数据中心的综合危险限值具有重要影响，其可以改变云数通信线的磁感应值以及变电站接地系统的电位矢量值。受云数据中心设备运行情况的影响，具体危险限制的影响因素如下：（1）云数据中心设备的安装情况、电缆走向型号以及耐压性等;（2）云数据中心周边已建或待建变电站的建设情况、电网形式以及接地电阻值等;（3）变电站的站型及等级、接地短路时的电流大小以及断电时长等;（4）云数据中心与变电站地下电网连接情况[6]。针对于敷设与云数据中心电缆线有连接的各类通信以及变电设备，技术人员应该注重电力故障的防范，综合危险限值的设定应该着重考虑人身安全。

（3）云数据接地故障危害防护

面对云数据接地故障，技术人员可从以下两方面对其危害进行防护。一方面，技术人员可以选用联合接地的防护措施，当云数据中心出现接地事故时，虽然云数据诸多设备的保护地以及工作地均在同一个变电站地网上，但不同设备其与变电站地网中心的距离有远有进，致使接地防护措施的效果有好有坏。当云数据设备与变电站处于共站状态时，所有的电缆线均在同一个地网系统当中，但是处于云数据中心光缆线范围内的电缆线，其感应电压的数值为0，此时，技术人员需要优先考虑接地故障的可能性。另一方面，电缆线的长度以及走向控制。电缆线应选金属导体，若电缆线连接过长需用光缆线进行连接，光缆线的长度应小于200m。

（4）变电站接地故障危害防护

工频磁场对于云数据中心的影响多表现在侧接地故障方面，技术人员的保守设计会对电力系统的运行产生不良影响，如故障切除时间的设计选择，设计人员通过被动提高设备绝缘强度来减小侧接地故障造成的破坏，此种设计不利于防护措施的有效开展。为此，设计人员应该采用主动防护措施，一方面，及时降低接地电阻值，有助于将变电站的电位升控制在故障可防护的范围内，有助于综合危险限值需求的满足，进而有助于确保工作人员的人身安全;另一方面，当发生接地短路故障时，需要优先切断电源，以此来提升人身的安全电压以及接触电压，进而有助于提高变电站的绝缘性能，满足其电位升的需求。

（5）联合地接法防护通信危害

联合地接法是有效规避变电站与云数据中心共站产生的工频磁场破坏云数据中心设备的方式之一，无论是云数据中心的运行，还是变电站的正常运转，都需要电力网的支持，对于工频磁场的危害，技术人员可以通过将云数据中心的基础地网与建筑物的地网进行有效连接，进而能够形成一个涵盖范围更广的地网系统，技术人员可以将其简单的称之为“金属网笼”，以此来防护工频磁场对通信设备产生的危害[7]。除此之外，该金属网络还具有屏蔽雷电以及高压电的作用，可以实现高电压的均压操作。如若变电站出现接地短路问题，云数据中心的电位分布状态会发生改变，此时，技术人员可以使用联合地接法对接地短路问题进行解决。

结束语：

基于云数据中心的运行需要足够量的电力资源，所以各地区在建设云数据中心时会选择为其单独配置1个或多个变电站，以确保其供电需求获得满足。此种云数据中心与变电站共站的问题，容易引发工频磁场问题，影响云数据中心的数据收集、整理分析以及储存等，进而会对信息通信系统的运行产生不良影响。因此，政府以及云数据运营企业应该提出通过云数据信息存储设备防护、云数据综合危险限制防护、接地故障危害防护、变电站接地故障危害防护以及联合地接法防护通信危害等策略加强对工频磁场电磁干扰的防范。

参考文献

[1]林庚，祁征，于昕. 高压变电站与数据中心共站的工频电磁影响与防护[J]. 邮电设计技术，2017（12）：81-84.

[2]何金良，戴传友，张兴海，刘吉克，张波. 云数据中心与变电站共站时的工频磁场防护策略[J]. 高电压技术，2015，41（11）：3790-3796.

[3]张波，何金良，刘吉克，戴传友，张兴海. 云数据中心与高压变电站共站时的工频磁场环境特征[J]. 高电压技术，2015，41（11）：3812-3820.

[4]何金良，刘吉克，祁征，王志岗，张波. 云数据中心与变电站共站时工频短路故障主动防护策略[J]. 高电压技术，2015，41（12）：4158-4167.

[5]张波，刘吉克，祁征，王志岗，何金良. 云数据中心与变电站共站时接地网连接方式[J]. 高电压技术，2015，41（12）：4168-4175.

[6] 张露， 王永勤， 谢齐家，等. 一种用于模拟变电站现场的工频电磁场发生平台：， CN108761369A[P]. 2018.

[7] 程建华， 王运华. 居民小区周边配电线路，变电站等工频电磁场相关问题分析[J]. 住宅与房地产， 2020， No.568（09）：39+44.