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高電壓,高風險:聚焦AI數據中心工作者的安全防護

高電壓,高風險:聚焦AI數據中心工作者的安全防護

2026/5/28 16:37:01

近期,開放計算項目(OCP)發(fā)出協作倡議,指出隨著兆瓦級機架的落地應用,以及 800 伏直流電力架構日益成為行業(yè)事實標準,數據中心基礎設施的設計理念亟待重新審視。該組織已提議設立專項工作組,牽頭制定下一代數據中心的核心技術規(guī)范,首批聚焦電力、冷卻、機械及遙測通信協議領域。而我想在此基礎上,再提出一個核心議題:作業(yè)現場安全。

英偉達 NVIDIA推出的 800 伏直流架構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、縮小配電設備體積、提升能源利用效率,還能讓數據中心的整體電力架構具備更強的可擴展性。

但從當前主流的 48 伏電力基礎設施升級至 800 伏直流架構,絕非簡單的技術迭代 —— 對于在數據中心內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,遠不止電工這一個崗位。搭建和維護這些機架及配套系統(tǒng),需要大批專業(yè)人員協同作業(yè):從安裝服務器和網絡設備的技術人員,到負責液冷系統(tǒng)的管道工,再到安保人員和現場服務技師,無一例外。所有人員都必須清晰知曉自己進入的作業(yè)區(qū)域存在何種風險,以及強電流可能帶來的危害。但截至目前,行業(yè)內尚未針對 800 伏直流架構制定統(tǒng)一的安全標準,也未建立全行業(yè)通用的培訓體系。


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AI 網絡:超越芯片的變革


image.png極速規(guī)模化部署


正視安全隱患:800 伏直流電壓的潛在風險


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現有安全標準已讓當下采用 48 伏低壓架構的數據中心具備了較高的安全性。盡管數據中心電路的大電流特性仍需謹慎操作,但電氣事故造成的損壞基本僅局限于設備本身。在存放 IT 設備的數據大廳內,線路連接均采用相對標準的額定電壓,與我們日常接觸的電壓等級相近。因此,在絕大多數情況下,工作人員打開 IT 機架或設備機柜時無需心存顧慮。


向 800 伏直流電轉型帶來了全新的安全問題,必須以嚴謹和清晰的方式加以應對。在數據中心設施層面,800伏直流電旨在替代現有的 480 伏交流系統(tǒng),二者功率與風險等級相當,因此需要開展專門的電氣故障測試、防護設計,并制定明確的作業(yè)管控規(guī)范。與服務器機架內部普遍使用的 48伏電力架構相比,800伏直流電在電氣暴露風險上實現了根本性躍升。直流故障在本質上不同于交流故障,最突出的區(qū)別在于不存在自然的電流過零點,這直接影響電弧閃絡行為、保護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(IEC)和電氣電子工程師學會(IEEE)已定義了基準電壓等級,但針對 800伏直流電在數據中心應用的細化指導規(guī)范仍在完善之中。


為彌補這些差距,業(yè)界正積極開展直流電弧閃絡與短路實驗室測試,改進計算方法,并研發(fā)高速固態(tài)和混合式直流保護裝置。與此同時,基于NFPA 70E(美國國家消防協會《工作場所電氣安全標準》)標準的作業(yè)安全規(guī)范也在進行適配調整,以確保 800 伏直流系統(tǒng)在部署與維護時,能達到與現有 480 伏交流設施相當的安全水平,同時與機架內部的低壓供電系統(tǒng)保持明確區(qū)分。


職業(yè)場所安全標準:現狀與進展


安全標準最初源于行業(yè)經驗積累。長期從事電氣作業(yè)的人員深知其風險,但要將這些經驗編纂為正式的職場安全規(guī)范仍需時間。目前,由美國國家消防協會發(fā)布的《國家電氣規(guī)范》與《工作場所電氣安全標準》,有助于防范員工因觸電、電擊、電弧閃絡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法規(guī)也具有同樣目的。但這些標準尚未針對數據中心中出現的 800 伏直流架構作出專門規(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 伏直流的相關條款,而每一新版規(guī)范(每三年發(fā)布一版)通常需要數年時間才能被廣泛采用。早在 1995 年,《工作場所電氣安全標準》就首次定義了電弧閃絡危害,但直到 20 年后的2015年,關于個人防護裝備的明確要求以及該標準的廣泛認可才真正落地。


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 伏是關鍵閾值,超過該電壓的系統(tǒng)需滿足更嚴格的安裝、分析與安全要求。因此,目前大多數 800 伏直流配電設備在設計時,其絕緣等級均符合 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 600 伏以上電壓正式劃分單獨類別,但個人防護裝備的要求與作業(yè)規(guī)范由電擊和電弧閃絡風險評估,而非僅取決于電壓等級。目前,關于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)的風險評估,相關的同行評審研究才剛剛起步。


受影響的不只是電工 —— 管道工、IT 人員及其他現場人員同樣面臨風險


我們必須在行業(yè)內提升相關安全意識。向 800 伏直流環(huán)境轉型將徹底改變人員與設備的交互方式。未來,未經專業(yè)培訓與資質認證的人員將不得進入數據機房。更多不同崗位人員都必須接受規(guī)范培訓,掌握在該區(qū)域內安全通行、操作相關系統(tǒng)與基礎設施的正確方法。

目前,許多行業(yè)的運行電壓都在600V或以上,其中包括:


 ●  海洋系統(tǒng)

 ● 鐵路應用

 ● 太陽能基礎設施

 ● 電動汽車架構


在數據中心之外,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驗。船舶、鐵路及太陽能行業(yè)均有采用 1500 伏直流電壓的應用場景。但這些行業(yè)與數據中心之間存在一個重大區(qū)別:其系統(tǒng)在任何作業(yè)開始前都會完全斷電。


在設備保持通電、正常運行的狀態(tài)下進行熱插拔操作之所以不會危及生命,是因為絕大多數設備與負載仍采用 48 伏供電架構。目前,行業(yè)也在積極研發(fā)基于原生 800 伏直流電壓、具備防觸電保護設計的 IT 設備。


“數據中心的核心是不間斷運行,工作人員已習慣于在帶電狀態(tài)下操作供電、冷卻及 IT 設備,很少考慮自身面臨的致命風險。”


電動汽車行業(yè)同樣建立了安全規(guī)范,用于培訓技術人員及相關人員,使其能夠安全操作和接觸800伏直流架構,從而提升能效、實現快充。不過,數據中心運營方在制定自身標準時,必須注意一個關鍵差異:由電網直接供電的 800 伏直流系統(tǒng),故障電流不會像電池供電系統(tǒng)那樣快速衰減。此類故障電流可維持在極高水平,從而產生嚴重的閃絡與熱危害。因此,保護方案、隔離裝置及接地策略必須針對持續(xù)、高能量的直流故障設計,而非電池的瞬時放電,這使得采用 800 伏直流的數據中心,其安全標準與設備選型變得尤為關鍵。


危險往往無形


現在設想一座混合式數據中心,同時運行傳統(tǒng)負載與 AI 負載,而正是 AI 負載推動著行業(yè)向更高效的 800 伏直流供電架構轉型。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?


一排排基礎設施與設備看上去幾乎一模一樣,尤其是對不熟悉各品牌細節(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)現危險 —— 一旦出事,后果卻顯而易見。即便配備了完善的電路保護、物理隔離、接地系統(tǒng)及其他預防措施,仍必須格外謹慎。


熟悉供電架構的人員——主要是接受過 600 伏以上直流規(guī)范培訓的工程師和電工,會在維修前準確識別并切斷設備電源,但機房內的作業(yè)人員并非只有他們。電力不會自行流入機架,也并非孤立存在。


在這種情況下,誤判風險的概率相當高。電氣、管道、IT 這三類作業(yè)人員,都會在比以往危險得多的環(huán)境中工作。“您先請” 式的謙讓絕非可靠的安全策略。


值得注意的是,隨著供電架構以新方式穿過一排排機架,為 AI 與高性能計算所用的兆瓦級以上高功率機架輸送高壓、穩(wěn)定電力,配電間與數據機房的界限正在逐漸模糊。此外,這些機架本身也在不斷變化,超大規(guī)模運營商會在機架有限空間內重新配置供電、冷卻與 IT 設備,或將其分為主機架與輔助機架以提升計算能力,布局不斷整合與調整。總之,變化始終存在。


800 伏直流培訓刻不容緩


下一代 AI 算力中心與 GPU 集群對 800 伏直流供電的需求,給行業(yè)帶來了全新的安全、合規(guī)與運營挑戰(zhàn)。在推動向 800 伏直流架構轉型的過程中,英偉達及電源設備廠商,已認識到安全風險、標準缺失與人員培訓不足的問題,并正與 UL Solutions等監(jiān)管及安全機構合作,制定新的安全標準、測試要求與培訓體系。盡管現已有 ±400 伏直流的安全培訓與個人防護裝備(PPE),但該供電架構尚未廣泛部署,因此,行業(yè)對于兩者的安全認知都仍較為有限,隔離與應急規(guī)程同樣存在缺失。


專業(yè)技能與知識的匱乏是切實存在的問題。企業(yè)甚至需要經驗豐富的技術人員推遲退休,因為人員接替難以滿足需求。自滿情緒同樣是隱患,長期頻繁出入作業(yè)環(huán)境,會讓人對風險逐漸麻木。


按理說,在進入現場前,每個可能接觸電氣設備的員工都必須全面掌握危險識別與安全規(guī)程,包括安全隔離區(qū)域、如何正確使用個人防護裝備,以及上鎖和掛牌程序。


盡管我無法代表其他行業(yè),但可以談談偉創(chuàng)力內部的電源團隊。每周,我們會招聘 20 至 30 人,培訓的第一步就是讓他們了解電氣設備周邊作業(yè)的風險。我們大部分工作在生產環(huán)境中開展,新員工的首要任務是理解設備在斷電狀態(tài)下的組裝方式,以及如何測試與調試。之后,他們才會在受控環(huán)境中學習帶電作業(yè)。根據入職時的技能水平,工作一兩年后,他們有機會成為現場服務技術人員。


到那時,持續(xù)傳遞安全知識將成為他們的責任。現場、電壓、設備類型等每天都在更新變化。大學畢業(yè)后,我就一直從事工業(yè)與系統(tǒng)工程工作,至今仍會和團隊一起前往各類現場,保持技能熟練。


我們的下一步計劃


從交流供電架構轉向800 伏直流架構,會使作業(yè)場所的危險程度呈指數級上升。技術發(fā)展瞬息萬變,為了保障電工及相關工種、IT 人員的安全,培訓必須深入且持續(xù)。這需要由開放計算項目或電氣標準機構等行業(yè)聯合組織推動全行業(yè)共同提升。


員工的安全向來是首位的,絕不能讓位于更強、更快、更先進的算力需求。目前,偉創(chuàng)力的一流實驗室已經開始開展實驗室環(huán)境的風險評估工作。我期待進一步參與相關討論,并助力引領這一重要領域的研究,確保 800 伏直流技術在下一代 AI 數據中心中得到安全應用。


審核編輯(
黃莉
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