作者：偉創(chuàng)力關(guān)鍵電源與嵌入式電源事業(yè)部總裁Christopher Butler

近期，開放計(jì)算項(xiàng)目（OCP）發(fā)出協(xié)作倡議，指出隨著兆瓦級(jí)機(jī)架的落地應(yīng)用，以及 800 伏直流電力架構(gòu)日益成為行業(yè)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)理念亟待重新審視。該組織已提議設(shè)立專項(xiàng)工作組，牽頭制定下一代數(shù)據(jù)中心的核心技術(shù)規(guī)范，首批聚焦電力、冷卻、機(jī)械及遙測通信協(xié)議領(lǐng)域。而我想在此基礎(chǔ)上，再提出一個(gè)核心議題：作業(yè)現(xiàn)場安全。

英偉達(dá)NVIDIA推出的 800 伏直流架構(gòu)具備諸多不容置疑的優(yōu)勢。在功率既定的情況下，更高的電壓能有效降低電流，不僅減少銅材用量、縮小配電設(shè)備體積、提升能源利用效率，還能讓數(shù)據(jù)中心的整體電力架構(gòu)具備更強(qiáng)的可擴(kuò)展性。

但從當(dāng)前主流的 48 伏電力基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)至 800 伏直流架構(gòu)，絕非簡單的技術(shù)迭代 —— 對(duì)于在數(shù)據(jù)中心內(nèi)近距離接觸這一系統(tǒng)的人員而言，這是一次巨大的挑戰(zhàn)。需要掌握 800 伏直流安全操作技能并持證上崗的，遠(yuǎn)不止電工這一個(gè)崗位。搭建和維護(hù)這些機(jī)架及配套系統(tǒng)，需要大批專業(yè)人員協(xié)同作業(yè)：從安裝服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的技術(shù)人員，到負(fù)責(zé)液冷系統(tǒng)的管道工，再到安保人員和現(xiàn)場服務(wù)技師，無一例外。所有人員都必須清晰知曉自己進(jìn)入的作業(yè)區(qū)域存在何種風(fēng)險(xiǎn)，以及強(qiáng)電流可能帶來的危害。但截至目前，行業(yè)內(nèi)尚未針對(duì) 800 伏直流架構(gòu)制定統(tǒng)一的安全標(biāo)準(zhǔn)，也未建立全行業(yè)通用的培訓(xùn)體系。

AI 網(wǎng)絡(luò)：超越芯片的變革

極速規(guī)模化部署

正視安全隱患：800 伏直流電壓的潛在風(fēng)險(xiǎn)

現(xiàn)有安全標(biāo)準(zhǔn)已讓當(dāng)下采用 48 伏低壓架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心具備了較高的安全性。盡管數(shù)據(jù)中心電路的大電流特性仍需謹(jǐn)慎操作，但電氣事故造成的損壞基本僅局限于設(shè)備本身。在存放 IT 設(shè)備的數(shù)據(jù)大廳內(nèi)，線路連接均采用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的額定電壓，與我們?nèi)粘＝佑|的電壓等級(jí)相近。因此，在絕大多數(shù)情況下，工作人員打開 IT 機(jī)架或設(shè)備機(jī)柜時(shí)無需心存顧慮。

向 800 伏直流電轉(zhuǎn)型帶來了全新的安全問題，必須以嚴(yán)謹(jǐn)和清晰的方式加以應(yīng)對(duì)。在數(shù)據(jù)中心設(shè)施層面，800伏直流電旨在替代現(xiàn)有的 480 伏交流系統(tǒng)，二者功率與風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)相當(dāng)，因此需要開展專門的電氣故障測試、防護(hù)設(shè)計(jì)，并制定明確的作業(yè)管控規(guī)范。與服務(wù)器機(jī)架內(nèi)部普遍使用的 48伏電力架構(gòu)相比，800伏直流電在電氣暴露風(fēng)險(xiǎn)上實(shí)現(xiàn)了根本性躍升。直流故障在本質(zhì)上不同于交流故障，最突出的區(qū)別在于不存在自然的電流過零點(diǎn)，這直接影響電弧閃絡(luò)行為、保護(hù)裝置的性能以及事故入射能量水平。盡管美國國家電氣法規(guī)（NEC）、國際電工委員會(huì)（IEC）和電氣電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）已定義了基準(zhǔn)電壓等級(jí)，但針對(duì) 800伏直流電在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的細(xì)化指導(dǎo)規(guī)范仍在完善之中。

為彌補(bǔ)這些差距，業(yè)界正積極開展直流電弧閃絡(luò)與短路實(shí)驗(yàn)室測試，改進(jìn)計(jì)算方法，并研發(fā)高速固態(tài)和混合式直流保護(hù)裝置。與此同時(shí)，基于NFPA 70E（美國國家消防協(xié)會(huì)《工作場所電氣安全標(biāo)準(zhǔn)》）標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)安全規(guī)范也在進(jìn)行適配調(diào)整，以確保 800 伏直流系統(tǒng)在部署與維護(hù)時(shí)，能達(dá)到與現(xiàn)有 480 伏交流設(shè)施相當(dāng)?shù)陌踩?，同時(shí)與機(jī)架內(nèi)部的低壓供電系統(tǒng)保持明確區(qū)分。

職業(yè)場所安全標(biāo)準(zhǔn)：現(xiàn)狀與進(jìn)展

安全標(biāo)準(zhǔn)最初源于行業(yè)經(jīng)驗(yàn)積累。長期從事電氣作業(yè)的人員深知其風(fēng)險(xiǎn)，但要將這些經(jīng)驗(yàn)編纂為正式的職場安全規(guī)范仍需時(shí)間。目前，由美國國家消防協(xié)會(huì)發(fā)布的《國家電氣規(guī)范》與《工作場所電氣安全標(biāo)準(zhǔn)》，有助于防范員工因觸電、電擊、電弧閃絡(luò)和電弧爆炸造成的傷亡。美國職業(yè)安全與健康管理局的相關(guān)法規(guī)也具有同樣目的。但這些標(biāo)準(zhǔn)尚未針對(duì)數(shù)據(jù)中心中出現(xiàn)的 800 伏直流架構(gòu)作出專門規(guī)定。

早在兩年前，美國《國家電氣規(guī)范》中才首次加入涵蓋 1000 伏交流和 1500 伏直流的相關(guān)條款，而每一新版規(guī)范（每三年發(fā)布一版）通常需要數(shù)年時(shí)間才能被廣泛采用。早在 1995 年，《工作場所電氣安全標(biāo)準(zhǔn)》就首次定義了電弧閃絡(luò)危害，但直到 20 年后的2015年，關(guān)于個(gè)人防護(hù)裝備的明確要求以及該標(biāo)準(zhǔn)的廣泛認(rèn)可才真正落地。

從《國家電氣規(guī)范》和美國職業(yè)安全與健康管理局的監(jiān)管角度來看，600 伏是關(guān)鍵閾值，超過該電壓的系統(tǒng)需滿足更嚴(yán)格的安裝、分析與安全要求。因此，目前大多數(shù) 800 伏直流配電設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)，其絕緣等級(jí)均符合 600 伏這一閾值要求。

盡管《美國國家電氣規(guī)范》和美國職業(yè)安全與健康管理局均未對(duì) 600 伏以上電壓正式劃分單獨(dú)類別，但個(gè)人防護(hù)裝備的要求與作業(yè)規(guī)范由電擊和電弧閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，而非僅取決于電壓等級(jí)。目前，關(guān)于800 伏直流所帶來的影響，以及在這類新型高壓直流環(huán)境中作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，相關(guān)的同行評(píng)審研究才剛剛起步。

受影響的不只是電工 —— 管道工、IT 人員及其他現(xiàn)場人員同樣面臨風(fēng)險(xiǎn)

我們必須在行業(yè)內(nèi)提升相關(guān)安全意識(shí)。向 800 伏直流環(huán)境轉(zhuǎn)型將徹底改變?nèi)藛T與設(shè)備的交互方式。未來，未經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)與資質(zhì)認(rèn)證的人員將不得進(jìn)入數(shù)據(jù)機(jī)房。更多不同崗位人員都必須接受規(guī)范培訓(xùn)，掌握在該區(qū)域內(nèi)安全通行、操作相關(guān)系統(tǒng)與基礎(chǔ)設(shè)施的正確方法。

目前，許多行業(yè)的運(yùn)行電壓都在600V或以上，其中包括：

• 海洋系統(tǒng)
• 鐵路應(yīng)用
• 太陽能基礎(chǔ)設(shè)施
• 電動(dòng)汽車架構(gòu)

在數(shù)據(jù)中心之外，人們早已在極高直流電壓環(huán)境下作業(yè)，我們可以從中吸取經(jīng)驗(yàn)。船舶、鐵路及太陽能行業(yè)均有采用 1500 伏直流電壓的應(yīng)用場景。但這些行業(yè)與數(shù)據(jù)中心之間存在一個(gè)重大區(qū)別：其系統(tǒng)在任何作業(yè)開始前都會(huì)完全斷電。

在設(shè)備保持通電、正常運(yùn)行的狀態(tài)下進(jìn)行熱插拔操作之所以不會(huì)危及生命，是因?yàn)榻^大多數(shù)設(shè)備與負(fù)載仍采用 48 伏供電架構(gòu)。目前，行業(yè)也在積極研發(fā)基于原生 800 伏直流電壓、具備防觸電保護(hù)設(shè)計(jì)的 IT 設(shè)備。

“數(shù)據(jù)中心的核心是不間斷運(yùn)行，工作人員已習(xí)慣于在帶電狀態(tài)下操作供電、冷卻及 IT 設(shè)備，很少考慮自身面臨的致命風(fēng)險(xiǎn)?！?/p>

電動(dòng)汽車行業(yè)同樣建立了安全規(guī)范，用于培訓(xùn)技術(shù)人員及相關(guān)人員，使其能夠安全操作和接觸800伏直流架構(gòu)，從而提升能效、實(shí)現(xiàn)快充。不過，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營方在制定自身標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須注意一個(gè)關(guān)鍵差異：由電網(wǎng)直接供電的 800 伏直流系統(tǒng)，故障電流不會(huì)像電池供電系統(tǒng)那樣快速衰減。此類故障電流可維持在極高水平，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的閃絡(luò)與熱危害。因此，保護(hù)方案、隔離裝置及接地策略必須針對(duì)持續(xù)、高能量的直流故障設(shè)計(jì)，而非電池的瞬時(shí)放電，這使得采用 800 伏直流的數(shù)據(jù)中心，其安全標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)備選型變得尤為關(guān)鍵。

危險(xiǎn)往往無形

現(xiàn)在設(shè)想一座混合式數(shù)據(jù)中心，同時(shí)運(yùn)行傳統(tǒng)負(fù)載與 AI 負(fù)載，而正是 AI 負(fù)載推動(dòng)著行業(yè)向更高效的 800 伏直流供電架構(gòu)轉(zhuǎn)型。在這種混合部署環(huán)境中，800 伏直流供電區(qū)域究竟分布在何處？

一排排基礎(chǔ)設(shè)施與設(shè)備看上去幾乎一模一樣，尤其是對(duì)不熟悉各品牌細(xì)節(jié)差異的人員來說。何況，電本身是無形的，無法通過肉眼發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn) —— 一旦出事，后果卻顯而易見。即便配備了完善的電路保護(hù)、物理隔離、接地系統(tǒng)及其他預(yù)防措施，仍必須格外謹(jǐn)慎。

熟悉供電架構(gòu)的人員——主要是接受過 600 伏以上直流規(guī)范培訓(xùn)的工程師和電工，會(huì)在維修前準(zhǔn)確識(shí)別并切斷設(shè)備電源，但機(jī)房內(nèi)的作業(yè)人員并非只有他們。電力不會(huì)自行流入機(jī)架，也并非孤立存在。

在這種情況下，誤判風(fēng)險(xiǎn)的概率相當(dāng)高。電氣、管道、IT 這三類作業(yè)人員，都會(huì)在比以往危險(xiǎn)得多的環(huán)境中工作?！澳日垺?式的謙讓絕非可靠的安全策略。

值得注意的是，隨著供電架構(gòu)以新方式穿過一排排機(jī)架，為 AI 與高性能計(jì)算所用的兆瓦級(jí)以上高功率機(jī)架輸送高壓、穩(wěn)定電力，配電間與數(shù)據(jù)機(jī)房的界限正在逐漸模糊。此外，這些機(jī)架本身也在不斷變化，超大規(guī)模運(yùn)營商會(huì)在機(jī)架有限空間內(nèi)重新配置供電、冷卻與 IT 設(shè)備，或?qū)⑵浞譃橹鳈C(jī)架與輔助機(jī)架以提升計(jì)算能力，布局不斷整合與調(diào)整?？傊兓冀K存在。

800 伏直流培訓(xùn)刻不容緩

下一代 AI 算力中心與 GPU 集群對(duì) 800 伏直流供電的需求，給行業(yè)帶來了全新的安全、合規(guī)與運(yùn)營挑戰(zhàn)。在推動(dòng)向 800 伏直流架構(gòu)轉(zhuǎn)型的過程中，英偉達(dá)及電源設(shè)備廠商，已認(rèn)識(shí)到安全風(fēng)險(xiǎn)、標(biāo)準(zhǔn)缺失與人員培訓(xùn)不足的問題，并正與 UL Solutions等監(jiān)管及安全機(jī)構(gòu)合作，制定新的安全標(biāo)準(zhǔn)、測試要求與培訓(xùn)體系。盡管現(xiàn)已有 ±400 伏直流的安全培訓(xùn)與個(gè)人防護(hù)裝備（PPE），但該供電架構(gòu)尚未廣泛部署，因此，行業(yè)對(duì)于兩者的安全認(rèn)知都仍較為有限，隔離與應(yīng)急規(guī)程同樣存在缺失。、

專業(yè)技能與知識(shí)的匱乏是切實(shí)存在的問題。企業(yè)甚至需要經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員推遲退休，因?yàn)槿藛T接替難以滿足需求。自滿情緒同樣是隱患，長期頻繁出入作業(yè)環(huán)境，會(huì)讓人對(duì)風(fēng)險(xiǎn)逐漸麻木。

按理說，在進(jìn)入現(xiàn)場前，每個(gè)可能接觸電氣設(shè)備的員工都必須全面掌握危險(xiǎn)識(shí)別與安全規(guī)程，包括安全隔離區(qū)域、如何正確使用個(gè)人防護(hù)裝備，以及上鎖和掛牌程序。

盡管我無法代表其他行業(yè)，但可以談?wù)剛?chuàng)力內(nèi)部的電源團(tuán)隊(duì)。每周，我們會(huì)招聘 20 至 30 人，培訓(xùn)的第一步就是讓他們了解電氣設(shè)備周邊作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。我們大部分工作在生產(chǎn)環(huán)境中開展，新員工的首要任務(wù)是理解設(shè)備在斷電狀態(tài)下的組裝方式，以及如何測試與調(diào)試。之后，他們才會(huì)在受控環(huán)境中學(xué)習(xí)帶電作業(yè)。根據(jù)入職時(shí)的技能水平，工作一兩年后，他們有機(jī)會(huì)成為現(xiàn)場服務(wù)技術(shù)人員。

到那時(shí)，持續(xù)傳遞安全知識(shí)將成為他們的責(zé)任?，F(xiàn)場、電壓、設(shè)備類型等每天都在更新變化。大學(xué)畢業(yè)后，我就一直從事工業(yè)與系統(tǒng)工程工作，至今仍會(huì)和團(tuán)隊(duì)一起前往各類現(xiàn)場，保持技能熟練。

我們的下一步計(jì)劃

從交流供電架構(gòu)轉(zhuǎn)向800 伏直流架構(gòu)，會(huì)使作業(yè)場所的危險(xiǎn)程度呈指數(shù)級(jí)上升。技術(shù)發(fā)展瞬息萬變，為了保障電工及相關(guān)工種、IT 人員的安全，培訓(xùn)必須深入且持續(xù)。這需要由開放計(jì)算項(xiàng)目或電氣標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)等行業(yè)聯(lián)合組織推動(dòng)全行業(yè)共同提升。

員工的安全向來是首位的，絕不能讓位于更強(qiáng)、更快、更先進(jìn)的算力需求。目前，偉創(chuàng)力的一流實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開始開展實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。我期待進(jìn)一步參與相關(guān)討論，并助力引領(lǐng)這一重要領(lǐng)域的研究，確保 800 伏直流技術(shù)在下一代 AI 數(shù)據(jù)中心中得到安全應(yīng)用。