VRLA電池及其應用

例如，100Ah/2V，DekaUnigyII電池，AVR85－23，電解液總重14.76kg，水重約10kg，20年失水10％約1kg，每年失水50g，相當于約44.4g氧氣及5.5g多氫氣，或者說約1.4個摩爾的氧氣，約2.8個摩爾的氫氣，常溫常壓下1摩爾氣體為22.4升，因而推出每年該電池約釋放氣體90升左右。

假如運行條件惡劣，長期過充電，充電電壓升高，則產生氣體會增加。當用AVR85－23，220V系統時，可串聯108個2V單體電池，釋放氣體量也增至100倍以上。由于氫氣的易爆性，通風是必要的。

此外水損的另一途徑是水分子透過電池外殼擴散到電池外部空間。

65電池剩余容量計算公式

VRLA電池的使用壽命與產品質量、使用條件、環境與維護等多方面因素相關，是一個隨機變量，其一般公式為；

Qt=Qe－λt（5）

式中：Q為新裝電池所測實際容量Ah（可能大于、等于或小于標稱容量）；

Qt為經過時間t后該蓄電池的容量Ah，

λ為失效率，表示在蓄電池工作到時間t未失效,爾后單位時間發生失效的概率（λ1）。

從電池的出廠實驗數據，如已知t，則可以求電池失效概率，得出λ,t，進而可推算Q值等。

66電池的熱損耗

VRLA電池與任何能源一樣，其電能－化學能轉換效率不可能100％，充電時電能變成化學能貯存在電池內部，放電時，化學能變成電能，主要消耗在外部電路。

根據電學公式，充電時，電池吸收能量為：

W=UIt=EIt＋I2R0t(6)

式中：U為充電電壓（V）,I為充電電流（A）,W為充電電能（Wh或kWh）,R0為充電電池內阻（Ω），E為充電電池電勢（V），t為充電時間（h）。

例如，DekaUnigyII系列電池，型號為AVR85－23，1000Ah/2V單體電池R0=0.33mΩ,充電電流=200A=0.2C10,充電電壓=2.30V,充電電池電勢=2.25V,則有

EIt=2.25V×200t=450t

I2R0t=2002×0.33×10－3t=13.2t

另外考慮到放電過程的損耗，總的電池內部損耗應為6％左右。

考慮到其它化學損耗，電阻的變化等因素，故各種電池的效率并不相同，一般認為可達90％～93％。

67選用配套電池容量

從電力合閘的要求，選用配套電池容量（短路電流），有的廠家對VRLA電池直接給出短路電流值，如Deka電池也有廠家給出15s、5s放電電流值等，但一般均只有5、10、15、30分鐘及以上放電數據。

已知合閘沖擊電流Ich，有一選用配套電池容量Cb的經驗公式為：

Cb=KIch(7)

式中：K為選用配套電池系數,取0.2。

至于合閘電源的電壓為110V或220V等，則可選電池串聯達到所要求的電源電壓等級。例如0.5s沖擊電流167A，選電池為容量33.4Ah，靠上一檔整數為40Ah。

68對直流48V、110V、220V、380V電源的電池個

數選擇

對48V系統2V單體取24只

6V單體取8只

12V單體取4只

對110V系統2V單體取54只（或53只）

6V單體取18只

12V單體取9只

對220V系統2V單體取108只（或106只）

6V單體取36只

12V單體取18只

對380V系統2V單體取180只

6V單體取60只

12V單體取30只

一般而言，需考慮具體直流負載的工作電壓水平，通常取2V單體連成直流系統較好，易于配置調整所需直流電壓，但2V系統串聯太多，如出現個別電池極性接反，不易從總體直流電壓查出安裝錯誤。

69電解液密度對容量的影響

VRLA電池的電勢大小與蓄電池極板上活性物質的電化性質和電解液的密度有關，與極板的大小無關。計算電勢E的公式為：

E=0.85＋d（8）

式中：d為蓄電池極板微孔中即隔膜中的電解液密度

充電后為：E=0.85＋1.30=2.15V

放電后為：E=0.85＋1.15=2.00V（水的密度為1.00g/cm3）

應該注意，E為電池電動勢即電池開路端電壓，這與電池的閉路電壓是兩個概念。當電池內部發生故障，內阻增大，盡管此時電勢仍高達2V以上，但電池容量已經不夠了，故測量開路端電壓很難判定電池是否完好。

610電池內阻R0的測量

VRLA電池內阻是一個變量，它與極板，電解液有關，而極板在充電過程中不停變化，電解液也不斷變化（H2OH2SO4），當電池充滿電時，電池內阻最小，隨著放電過程的延續，電解液變成水，而兩極金屬鉛板變成硫酸鹽，均顯電阻增大狀態，放電終止時，電阻急劇增大，以致外部無壓降，電壓全部降落在內阻上。

通常標稱電阻為出廠時充滿電后測試之內阻，隨著電池的使用年限增加，實際內阻會有變化，一般趨于增大。

實際內阻R0計算公式為：

R0=(E－U)/I（9）

式中：U為電池短路電壓,I為短路電流。

根據實際測量值與出廠值比較，可以判定電池的好壞。

7結語

本文涉及電池安裝、承重計算、VRLA電池、VRLA電池發生氣體計算、UPS選用電池計算、VRLA電池對充電器的要求、VRLA電池的放電容量檢測方法等許多實用經驗公式，已被長期實踐證明是有效的、可行的，本文所有數據均有出處，可供相關行業設計、安裝運行人員參考。