铅酸蓄电池从制造结构上分为两类,第一类是开口电池(又称富液电池),开口电池的极板均浸泡在电解液中,反应产生的氧气、氢气从电池盖的开口处逸出。开口电池优点是①电池的外壳透明,能够观察到极板、液体的工作状况,便于及时深度维护,从而保证了最高可靠性;②由于便于深度维护(加液、更换落后电池),保证了整个电池系统能够长时间服役,因而寿命长,开口电池一般设计寿命20年[l2];③浮充电流小,运营成本低;缺点是:①需要专业的维护人员;②体积大,能量密度低;③需要通风良好的使用电池室[l3];④由于有酸雾逸出,与其他电子设备适应性较差。
对于可靠性要求极高的场所,如核电厂核岛一般都会选择核级开口电池。
第二类是阀控式密封电池(又称贫液式电池),阀控电池在电池盖上装有单向阀,电池内部无游离酸,内部反应形成氧循环,正常运行时,气体不外泄。阀控电池又由于电解液的存在方式不同分为AGM和GEL两种。两类电池的优缺点见如下比较表。
因此,AGM适合在温度适宜、要求高功率放电的场合,而GEL适合于环境温度变化较大,市电供电较差的场合。
二 蓄电池容量的选择
蓄电池的容量不能简单以蓄电池的AH数来确定,因为相同AH数的蓄电池,不同的放电时间,表现出来的能力有很大的差异。
例如C&D 12-100 LBT蓄电池的容量C20=100AH,是指该电池在25摄氏度时,放电电流为5A,放到截止电压为10.5V时停止,放电时间能达20H。即5A×20H=100AH。通过以上表述,可以清晰的看到通常意义上的C20为100AH,表明了这个电池的20小时小电流的放电能力,而UPS应用往往是2小时内的短时间、大电流放电,我们应该关注每款电池短时间的放电能力。
C&D 12-100 LBT的C20=100AH,15分钟放电能力为308.8瓦特;
C&D 12-370 DNT的C20=102AH,15分钟放电能力为369.7瓦特;
相同都是100AH的电池,DNT电池15分钟放电能力比普通电池高近20%。以300KVA的UPS后备15分钟为例,需要LBT系列100AH电池140节,而DNT系列100AH电池仅需要114节,差异26节。
所以,为UPS选择蓄电池容量,科学准确的方式是恒功率计算方式
1.蓄电池容量计算公式
恒功率模型,即按照UPS负荷有功功率计算电池容量,计算方法如下:
第一步:根据如下公式求出业主需求的单体功率数Pdc
第二步:蓄电池在某截止电压(例如1.75V)时的放电功率应大于此Pdc;
2.蓄电池容量计算举例
(1)UPS参数
UPS容量: | 800KVA | 负载率: | 100% |
输出功率因数: | 0.8 | 逆变器效率: | 0.95 |
串联节数: | 38 | 并联组数: | 4 |
单体截止电压: | 1.7V | 运行环境温度: | 25℃ |
(2)计算过程
满足此用户要求,每单体电池需要的直流功率是:
(3)电池的选择
电池型号为:C&D 12-775A DNT的电池,在25℃的环境温度下运行,截止电压1.7V:
状态一 #1:在15分钟时放电功率为776W;
状态二 #2:在20分钟时放电功率为570W。
根据如下公式推算,该电池组的预计后备时间为
(4)计算结果
该800 kVA UPS 满载配置C&D 12-775A DNT 电池共 38节×4组,运行在25℃环境中,预计后备时间超过15分钟。
3.蓄电池容量计算中注意事项
输出功率因数、逆变器效率、串联节数、截止电压均由[l6]PS参数决定;负载率、环境温度都是由最终客户决定。
如果环境温度不是 25摄氏度,可根据如下公式折算(此公式适合15-30摄氏度计算)。
Ct=Ce× [1+K(t-25)]
-Ce—25摄氏度基准温度容量
-t--放电时环境温度
- K--温度系数(10h率K=0.006, 3h率K=0.008,1h率K=0.01)
例如一个100AH的电池,在15摄氏度环境下,在后备时间30分钟情况下使用。
C=100×[1+0.01×(15-25)]=90AH
即这个电池在15摄氏,电池已经折算为90AH,相应的放电功率表里的数据也要乘以0.9。
总之,每个应用现场都有不同需求和客观情况,多用型、长寿命、高功率、前端子、深循环等越来越多种类的铅酸蓄电池的应用,将为每[l7]位客户打造个性化方案,提升关键设备电源系统的高性能及高可靠性。