VRLA电池及其应用

例如，100Ah/2V，DekaUnigyII电池，AVR85－23，电解液总重14.76kg，水重约10kg，20年失水10％约1kg，每年失水50g，相当于约44.4g氧气及5.5g多氢气，或者说约1.4个摩尔的氧气，约2.8个摩尔的氢气，常温常压下1摩尔气体为22.4升，因而推出每年该电池约释放气体90升左右。

假如运行条件恶劣，长期过充电，充电电压升高，则产生气体会增加。当用AVR85－23，220V系统时，可串联108个2V单体电池，释放气体量也增至100倍以上。由于氢气的易爆性，通风是必要的。

此外水损的另一途径是水分子透过电池外壳扩散到电池外部空间。

65电池剩余容量计算公式

VRLA电池的使用寿命与产品质量、使用条件、环境与维护等多方面因素相关，是一个随机变量，其一般公式为；

Qt=Qe－λt（5）

式中：Q为新装电池所测实际容量Ah（可能大于、等于或小于标称容量）；

Qt为经过时间t后该蓄电池的容量Ah，

λ为失效率，表示在蓄电池工作到时间t未失效,尔后单位时间发生失效的概率（λ1）。

从电池的出厂实验数据，如已知t，则可以求电池失效概率，得出λ,t，进而可推算Q值等。

66电池的热损耗

VRLA电池与任何能源一样，其电能－化学能转换效率不可能100％，充电时电能变成化学能贮存在电池内部，放电时，化学能变成电能，主要消耗在外部电路。

根据电学公式，充电时，电池吸收能量为：

W=UIt=EIt＋I2R0t(6)

式中：U为充电电压（V）,I为充电电流（A）,W为充电电能（Wh或kWh）,R0为充电电池内阻（Ω），E为充电电池电势（V），t为充电时间（h）。

例如，DekaUnigyII系列电池，型号为AVR85－23，1000Ah/2V单体电池R0=0.33mΩ,充电电流=200A=0.2C10,充电电压=2.30V,充电电池电势=2.25V,则有

EIt=2.25V×200t=450t

I2R0t=2002×0.33×10－3t=13.2t

另外考虑到放电过程的损耗，总的电池内部损耗应为6％左右。

考虑到其它化学损耗，电阻的变化等因素，故各种电池的效率并不相同，一般认为可达90％～93％。

67选用配套电池容量

从电力合闸的要求，选用配套电池容量（短路电流），有的厂家对VRLA电池直接给出短路电流值，如Deka电池也有厂家给出15s、5s放电电流值等，但一般均只有5、10、15、30分钟及以上放电数据。

已知合闸冲击电流Ich，有一选用配套电池容量Cb的经验公式为：

Cb=KIch(7)

式中：K为选用配套电池系数,取0.2。

至于合闸电源的电压为110V或220V等，则可选电池串联达到所要求的电源电压等级。例如0.5s冲击电流167A，选电池为容量33.4Ah，靠上一档整数为40Ah。

68对直流48V、110V、220V、380V电源的电池个

数选择

对48V系统2V单体取24只

6V单体取8只

12V单体取4只

对110V系统2V单体取54只（或53只）

6V单体取18只

12V单体取9只

对220V系统2V单体取108只（或106只）

6V单体取36只

12V单体取18只

对380V系统2V单体取180只

6V单体取60只

12V单体取30只

一般而言，需考虑具体直流负载的工作电压水平，通常取2V单体连成直流系统较好，易于配置调整所需直流电压，但2V系统串联太多，如出现个别电池极性接反，不易从总体直流电压查出安装错误。

69电解液密度对容量的影响

VRLA电池的电势大小与蓄电池极板上活性物质的电化性质和电解液的密度有关，与极板的大小无关。计算电势E的公式为：

E=0.85＋d（8）

式中：d为蓄电池极板微孔中即隔膜中的电解液密度

充电后为：E=0.85＋1.30=2.15V

放电后为：E=0.85＋1.15=2.00V（水的密度为1.00g/cm3）

应该注意，E为电池电动势即电池开路端电压，这与电池的闭路电压是两个概念。当电池内部发生故障，内阻增大，尽管此时电势仍高达2V以上，但电池容量已经不够了，故测量开路端电压很难判定电池是否完好。

610电池内阻R0的测量

VRLA电池内阻是一个变量，它与极板，电解液有关，而极板在充电过程中不停变化，电解液也不断变化（H2OH2SO4），当电池充满电时，电池内阻最小，随着放电过程的延续，电解液变成水，而两极金属铅板变成硫酸盐，均显电阻增大状态，放电终止时，电阻急剧增大，以致外部无压降，电压全部降落在内阻上。

通常标称电阻为出厂时充满电后测试之内阻，随着电池的使用年限增加，实际内阻会有变化，一般趋于增大。

实际内阻R0计算公式为：

R0=(E－U)/I（9）

式中：U为电池短路电压,I为短路电流。

根据实际测量值与出厂值比较，可以判定电池的好坏。

7结语

本文涉及电池安装、承重计算、VRLA电池、VRLA电池发生气体计算、UPS选用电池计算、VRLA电池对充电器的要求、VRLA电池的放电容量检测方法等许多实用经验公式，已被长期实践证明是有效的、可行的，本文所有数据均有出处，可供相关行业设计、安装运行人员参考。