海拔高度对电源或电子产品的影响

海拔高度对电源和电子产品的影响


数据中心是一个电子设备密集型的场所,影响数据中心正常运行有很多方面的因素,而海拔高度很少被提及,这是一个很少被人提及的设备性能参数,很多建设在高海拔地区的数据中心都将面临一系列特有的问题。

海拔高度是某地与海平面的高度差,是表示地面某个地点高出海平面的垂直距离。我国地广物博,地理条件和气候条件十分复杂,西北部地区多数是高原,我国海拔2000M以上的地区约占33%,海拔3000M以上的地区约占16%。不少城市都处在海拔2000M以上的地区,比如:拉萨3658.0M,西宁2261.2M等等。随着国家西部开发政策的实施,数据中心也纷纷在这些高海拔的地区开工建设,这就不能忽视高海拔对数据中心,尤其是对数据中心电子设备的影响。

海拔越高的地区,空气密度就越小,大气压降低,使得空气粘性系数增加,空气分子数就会减少,从而导致传递的热量减少,这是由于空气对流传热是通过分子碰撞传递能量得来的。这样热传递效率就会降低,电子部件的散热性能变得更差。在5000M的高度上,放热系数比海平面上的值要下降21%,对流散热传递的热量也将下降21%。在10000M的高度上将达到40%。对流散热传递的热量减少将导致产品温升的增加。因此处于高海拔地区的设备散热性降低。数据中心的设备在运行中都会产生热量,由于局部区域的分子数量减少,使发热元件的温度不容易散掉,造成设备局部温升过高,如果散热不及时就会造成部分器件烧坏。

海波越高的地区,空气越稀薄,绝缘介质强度就会降低,这样使设备容易放电,致使通常的绝缘距离变得不足。海拔高的地区容易发生凝露,降低电子设备的爬电距离。数据中心电子设备的绝缘器件性能也会下降。出于安全考虑,一般总希望绝缘材料的绝缘电阻尽可能大,绝缘材料主要包括气体绝缘材料、液体绝缘材料、固体绝缘材料三种。在电子信息产品广泛采用气体介质和固体介质达到绝缘的目的,因此绝缘介质的好坏直接影响产品的安全性能。如果设备的绝缘材料在电场中由于超过其绝缘强度被破坏而失去应有的绝缘性能,这时就会出现绝缘击穿现象,设备将无法继续正常工作。

表1列出了不同海拔高度时的大气压力:

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压力击穿电压与气体的关系一般用巴申定律描述。借助巴申定律,同时经过大量试验,在对数据的汇总处理后,得出了不同气压下击穿电压的修正值:

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根据这些修正值去选择合适可用于数据中心的产品。


高海拔还会使在大气中灭弧的高低压电器的分断能力降低。当分断能力不合格时,应选用额定容量高一级的产品。直流电机在低湿度和低气压的高原环境中使用,容易产生较大的换向火花,如果换向火花不合格,应选用换向性能好的电机或采取措施减小换向火花等级,甚至降低容量使用。

一般海拔超过1000M的地区就必须要开始考虑对电子设备的影响。一般的低压开关设备和控制设备工作海拔不能超过2000M,在数据中心采购电子设备时务必关注设备的工作海拔范围,了解设备是否采用了降容技术,要求设备厂家提供产品降容系数,或者设备工作的海拔范围。

表3列出了数据中心部分设备的工作海拔范围:

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可见绝大多数的设备都可以满足在3000M的海拔高度以下正常工作,但我国海拔3000M以上的地区约占16%,这些地区也有数据中心建设的需要,这些数据中心在设备选型上必须要选择可在3000M海拔高度以上仍能正常工作的设备。近些年市场上出现了工业型数据中心交换机,这些设备之所以叫工业型,是可以在恶劣的环境中正常工作,包括高海拔的地区,可承受的海拔高度超过5000M。其广泛采用绝缘性好、散热强的器件,避免出现元器件失效导致的设备异常。

所有的电子设备都有工作海拔高度范围,那么其工作海拔的高度范围是如何得出的呢,不可能将产品拿到不同海拔的地区都跑一遍去测试。可以采用专门用于测量海拔高度的压力传感器进行模拟测试,通过对设备施加不同的气压值,得出设备能承受的工作海拔数值。

经过以上的分析可见,处于高海波地区的数据中心在引入电子设备时,要充分考量电子设备在高海拔的地区能够正常工作,避免高海拔引起数据中心故障。


来源于-电源联盟



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