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1 刘希禹 综合 Lead Acid Battery Sizing for US 刘希禹 ( 中讯邮电咨询设计院有限公司, 河南郑州 ) Liu Xiyu(China Information Technology Designing & Consulting Institute Co.,Ltd.,Zhengzhou ,China) 摘要 : 根据国际标准和我国行业标准, 介绍 US 铅酸蓄电池容量计算和选择方法 详细解读我国传统的安时 (Ah) 容量法和国际流行的恒功率法 ( 恒电流法 ) 计算公式 阐述重要的设计考虑, 并给出设计实例 这些方法和设计考虑也适用于直流供电系统的蓄电池容量的确定 关键词 : 不间断电源 ; 蓄电池系统 ; 阀控铅酸蓄电池 ; 容量 doi:.16463/j.cnki.issn 中图分类号 :TM912 文献标识码 :A 文章编号 : (2015) Abstract: According to the international standards and the communication industry standards of China,the US lead acid battery sizing and selection are introduced. The battery capacity calculation formula for the traditional domestic method of Ampere-Hour capacity and the international popular method of constant power(constant current)are interpreted and the important design considerations are expounded and the example are given. These methods and design considerations are also applicable for the battery sizing for DC power feeding system. Keywords: US; Battery system; Valve regulated lead acid battery; Battery capacity 0 前言 US 是用于数据通信系统等关键负载的不间断电源系统 正常情况下 US 以市电为输入能源, 一般经整流 逆变 2 次变换和调节, 为关键负载提供稳定可靠高质量交流电源 ; 市电停电时,US 以蓄电池为输入能源, 经逆变器将直流电变换为稳定可靠高质量交流电, 不间断地供给关键负载 因此,US 有 2 个重要功能 : 在市电正常时 US 可以改善市电质量, 滤除市电的各种干扰 ; 市电停电时,US 通过蓄电池 逆变器产生高质量的交流电源, 可以不间断地为关键负载供电 蓄电池是确保 US 不间断供电的关键 正确计算和选择蓄电池容量是至关重要的 如 收稿日期 : 果蓄电池选择不当, 蓄电池供电时间将不能满足工程要求, 甚至会造成停电 必须指出, 目前一些 US 工程中蓄电池的选择不尽合理, 往往忽略了一些重要的设计考虑 甚至有些 US 厂家配置的 US 蓄电池的容量也不符合标准 因此, 深入了解和掌握确定蓄电池容量的正确方法, 确保工程质量, 对于 US 工程设计和管理是非常必要的 当前应用最多的 US 蓄电池是铅酸蓄电池, 包括阀控铅酸 (VRLA) 蓄电池和排气铅酸 (VLA) 蓄电池 本文根据国际标准和我国通信行业标准, 介绍 US 铅酸蓄电池的容量确定方法 详解我国传统的安时 (Ah) 容量法和国际上流行的恒功率法 ( 恒电流法 ) 的计算公式, 讨论必要的设计考虑, 并给出设计实例 供正规工程中蓄电池容量确定和核对蓄电池配置容量时参考 这些方法和设计考虑也适用于确定直流供电系 邮电设计技术 /2015/12 79

2 综合 刘希禹 统的蓄电池容量 1 安时 (Ah) 容量法 蓄电池容量的传统计算方法是以负载电流和放电 时间的乘积 (Ah 容量 ) 为基础, 并考虑安全系数 ( 老化 系数 ) 放电容量系数 放电系数, 计算出需要的 小时率安时 (Ah) 容量 据此按照 小时率容量选 择蓄电池 1.1 基本计算公式 根据 通信电源设备安装工程设计规范 (YD/T ), 蓄电池组容量按下式计算 Q Q 蓄电池容量 (Ah) K 安全系数 I 负载电流 (A) T 放电小时数 (h) KIT η[1 + α(t - 25)] t 蓄电池最低环境 ( ) η 放电容量系数 α 蓄电池放电系数 1.2 公式解读和设计考虑 安全系数 ( 老化系数 )K (1) 铅酸蓄电池当其可用容量下降到额定容量的 80% 时, 即为寿命终止 因此, 当铅酸蓄电池的实际容量下 降到其额定容量的 80% 时, 就应更换 为保证蓄电池 在整个寿命期均能满足计算负载的要求, 蓄电池的计 算容量至少应增加 25% 的富裕量, 使蓄电池在寿命终 止时仍有足够的容量供给负载 蓄电池的额定容量一 般应至少为寿命终止时剩余容量 ( 亦即负载容量 ) 的 125% 安全系数 K 是考虑这种情况的系数 (K 取值 1.25) 负载电流 ( 恒定电流 )I 将恒功率转换为恒电流 式 (1) 中负载电流 I 规定为恒定的电流 但是, US 的逆变器和直流通信负载均为恒功率负载 蓄电 池电压在放电时是不断下降的, 恒功率负载的输入电 流将随着蓄电池电压的下降而增大 如果恒功率负载 距蓄电池较远, 由于电缆上的压降, 使恒功率负载输入 电压变得更低, 因而输入电流更大 所以应考虑电缆 压降的影响 为了按照式 (1) 计算蓄电池的容量, 必须将负载的 恒功率转换为恒电流 一般可以先求出蓄电池放电周 期的电压 U, 再根据负载有功功率 求出 电流 I 即 I U - U 电缆压降 蓄电池放电电压的确定方法有以下 3 种 (2) a) 根据单体浮充电压和终止电压, 按式 (3) 计算 电压 U U (U 浮充 + U 终止 ) n 2 U 浮充 单体电池浮充电压 U 终止 单体电池终止电压 n 电池只数 如果 U 浮充 2.25 V,U 终止 1.67 V, 则 U 1.96n (3) b) 根据 通信电源设备安装工程设计规范 (YD/ T ) 的规定计取电压 U U 1.85n (4) 取单体电池电压为 1.85 V/ 只, 以留有裕量 c) 根据 IEEE std 建议, 采用保守估算方 法, 将终止电压视为电压 U U 终止 n (5) 按最低电压, 计算出最大电流, 留有更大裕量 如果将终止电压视为电压, 不但设计裕量较 大, 而且电流的计算非常简单 例如, 假设 -48 V 直流系统 ( 配置 24 只铅酸蓄电 池 ) 的恒功率负载为 kw, 单体放电终止电压为 V/ 只 ( 系统终止电压 2442 V), 电缆压降为 2 V, 则放电电流 I 为 : I U - U 电缆压降 (A) 蓄电池只数 n 和单体终止电压 U 单终的计算 蓄电池只数 n 等于逆变器系统最高工作电压除以 单体电池的均充电压 因为逆变器最高电压出现在蓄 电池均充时, 而充电末期电流和压降很小, 所以可以不 考虑电缆压降的影响 按下式计算 n 逆变器最高工作电压单体电池均充电压 (6) 蓄电池组最低电压 ( 放电终止电压 ) 等于逆变器系 统允许的最低输入电压加上额定条件下的电缆压降 单体电池最低电压 U 单终 ( 单体放电终止电压 ) 等于蓄电 池组最低电压除以蓄电池只数 n 按下式计算 /12/DTT

3 刘希禹 综合 U 单终 逆变器最低电压 + 电缆压降单体电池只数 (7) 蓄电池的放电电流 I ( 逆变器输入 电流 ) 蓄电池带 US 逆变器时, 蓄电池的放电电流 I 等于逆变器输入电流 可按下式计算 I U - U 电缆压降 US 输入有功功率 (kw) S US 输出视在功率 (kva) cosφ US 的输出功率因数 μ 逆变器效率 蓄电池放电系数的概念 S cos φ μ(u - U 电缆压降 ) (8) 蓄电池的额定容量是以环境为 25 时为基准 的, 当环境高于 25 时, 蓄电池的实际容量会比额 定容量增大一些, 故计算蓄电池容量时可以考虑适当 减小一些 ( 但如下文所述, 实际计算时并不进行调整, 以留有裕量 ), 当环境低于 25 时, 蓄电池的实际 容量会比额定容量低一些, 计算蓄电池容量时应考虑 适当增大一些 即将所需蓄电池容量提高到 25 时的 容量 如果环境恰好为 25, 则不进行调整 放 电系数 α 是根据调整蓄电池计算容量的系 数, 实际上是每偏离基准 (25 )1 的补偿值 ( 单 位 :1/ ) α 的取值与放电电流有关, 放电电流 ( 放电 率 ) 越大, 变化对蓄电池实际容量的影响越大, 故 α 的取值越大 当放电小时 时, 取 α0.006; 当 > 放电小时 1 时, 取 α0.008; 当放电小时 <1 时, 取 α 蓄电池最低环境 式 (1) 中的 (t-25) 是蓄电池环境偏离基准温 度 (25 ) 的差值, 与放电系数 α 结合, 调整蓄电池 计算容量 需要说明的是, 计算蓄电池容量时蓄电池 环境 t 只考虑低于 25 的情况, 而且是指最低温 度, 以便将蓄电池计算容量调高一些 一般有采暖设 备时按 15 考虑, 无采暖设备时按 5 考虑 环境 高于 25 时, 不考虑将蓄电池计算容量调低, 故按 t 25,t-25 0 处理, 由此产生的蓄电池容量的增大作 为系统设计裕量的一部分 放电容量系数 η 的概念 蓄电池在不同的放电率放电时, 所能放出的容量 是不同的 根据 YD , 阀控铅酸蓄电池 小 时率放电容量为 C,3 小时率放电容量 C 3 为 0.75C,1 小时率放电容量 C 1 为 0.55 C 故阀控铅酸蓄电池 小时率放电时的 η 为 1,3 小时率和 1 小时率放电时分 别为 0.75 和 0.55 即放电率较大时 ( 放电小时数 < ), 能放出的能量较小, 在计算蓄电池容量时, 应考虑 将蓄电池容量适当取得大一些 放电率较小时 ( 放电 小时数 >), 能放出的能量较大, 在计算蓄电池容量 时, 为了留有裕量, 仍按 小时率考虑 铅酸蓄电池 在各种放电率时的放电容量系数 η 见表 蓄电池安时 (Ah) 容量 Q Q 是计算得出的蓄电池安时 (Ah) 容量 因为经放 电容量系数 η 调整, 无论实际放电小时数多大, 计算出 的蓄电池容量均为 小时率容量 (C ) 故选择蓄电 池时应按 小时率容量考虑 放电时间或放电小时数 蓄电池放电时间 T 应以 h 为单位, 一般根据通信 局 ( 站 ) 及其市电的类别 备用发电机组配置等情况, 按 照设计规范确定 1.3 安时 (Ah) 法计算实例 假设某 US 的输出视在功率 S 为 200 kva, 功率 因数 cosφ0.8, 效率 μ0.92, 逆变器工作电压范围为 320~451 V, 蓄电池的最低工作为 15 蓄电池 均充电压为 2.35 V/ 只, 浮充电压为 2.25 V/ 只 要求蓄 电池放电 20 min(0.33 h), 不考虑蓄电池与 US 设备之 间的电缆压降 计算和选择蓄电池 蓄电池安时 (Ah) 容量的计算 n a) 按式 (6) 计算单体电池只数 n 逆变器最高工作电压单体电池均充电压 ( 取 192 只 ) b) 按式 (7) 式计算单体电池放电终止电压 U 单终 表 1 铅酸蓄电池放电容量系数 η 放电小时数 /h 放电终止电压 /V 1.85 放电容量系数 (η) 防酸电池 电池阀控 邮电设计技术 /2015/12 81

4 综合 刘希禹 ( 假设忽略电缆压降 ) U 单终 逆变器最低电压 + 电缆压降单体电池只数 (V/ 只 ) c) 按式 (3) 计算蓄电池放电电压 U ( 假设 浮充电压为 2.25 V/ 只 ) U (U + U ) n 浮充终止 ( ) (V) 2 2 蓄电池放电电压 U 也可以按式 (4) 或式 (5) 计算 d) 按式 (8) 计算蓄电池放电电流 I ( 将恒功 率转换为恒流, 假设忽略电缆压降 ) S cos φ I μ(u - U ) (A) 电缆压降 e) 按式 (1) 计算蓄电池安时容量 Q Q KIT η[1 + α(t - 25)] 0.48[ (15-25)] (Ah) 蓄电池的选择 US 蓄电池宜选择 US 专用 VRLA 蓄电池, 目前 这种蓄电池容量一般在 200 Ah 以下, 此案例的安时容 量较大, 故需要多组并联 ( 一般不超过 4 组 ) 以下是 2 个选择实例 a) 查双登集团有限公司的 6-GFM-200/12V 阀控 密封铅酸蓄电池数据表可知,6-GFM-150 的容量为 150 Ah(C ), 根据蓄电池计算安时容量为 Ah, 因为 / , 故可以取 3 组并联, 每组 32 只 6-GFM-150 电池 ( 共包含 192 只单体电池 ) 因 >441.28, 所以有一定裕量 b) 查山东圣阳电源股份有限公司产品参数可知, S12-200/12V 阀控铅酸蓄电池 小时率容量为 186 Ah 根据蓄电池计算安时容量为 Ah, 因为 / , 故可以选这个蓄电池,3 组并联, 每组 32 只 S12-200( 共包括 192 只单体电池 ) 因 Ah> Ah, 所以有较大的裕量 2 恒功率法 2.1 概述 如前所述,US 蓄电池的负载逆变器和通信设备 等都是恒功率负载, 蓄电池放电时, 蓄电池的输出电压 逐渐下降, 而蓄电池的输出电流逐渐增大 直到电压 下降到终止电压时, 电流达到最大值 但在整个放电 过程中蓄电池的输出功率是恒定的 考虑到恒功率负载的这种情况, 蓄电池厂家经过 试验, 提供了蓄电池恒功率放电数据表, 给出每个单体 电池放电到规定的终止电压, 在规定的放电时间内所能放出的恒定功率 利用蓄电池恒功率放电数据表可以非常方便地选择蓄电池容量, 而且比较准确 采用恒功率放电数据表选择蓄电池容量时, 首先要合理 准确地计算确定每个单体电池的负载功率 放电时间和放电终止电压数据 2.2 确定蓄电池容量的设计考虑 电压窗和单体电池只数的选择蓄电池的电压窗是指蓄电池工作电压范围 蓄电池工作电压范围与 US 逆变器的工作电压范围和蓄电池的只数有关 US 逆变器的最高 DC 输入电压是整流器给蓄电池均衡充电的最高电压 逆变器最低 DC 输入电压是蓄电池可以放电到的终止电压 ( 并减去电缆压降 ) US 逆变器应在此电压范围内正常工作 在 US 逆变器工作电压范围已确定的情况下, 应选择适当的蓄电池只数, 使每只蓄电池可以在厂家规定的最高充电电压下充电, 而放电终止电压在满足逆变器允许最低输入电压要求的前提下应尽量选低, 但又不低于厂家规定的最低终止电压值, 以便使蓄电池能得到有效的利用 蓄电池只数等于逆变器系统最高工作电压除以单体电池的均充电压 值得说明的是, 计算时可以不考虑电缆压降, 因为逆变器最高电压出现在蓄电池均充时, 充电末期电流和压降很小 蓄电池组最低电压 ( 放电终止电压 ) 等于逆变器系统允许的最低输入电压加上额定条件下的电缆上的压降 单体电池最低电压 ( 单体放电终止电压 ) 等于蓄电池组最低电压除以蓄电池只数 因此, 根据 US 逆变器的 DC 输入电压范围和规定的单体电池的均充电压和放电终止电压, 可以确定单体电池只数 一般可以用逆变器系统最高电压除以均充电压的商数, 选择单体电池只数 具体计算公式参见 条 校正系数蓄电池的工作会影响蓄电池的寿命和性能 ( 容量 ) 在 25 时蓄电池具有额定容量, 下降时容量会减少, 升高时容量会增加 如果最低低于 25, 则应选择较大的蓄电池, 以保证在最低时仍具有需要的容量 如果最低高于 25, 则采取保守做法, 即按标准 25 考虑, 不选择较小的蓄电池 由此增加的可用容量作为设计裕量的一部分 所以, 在选择蓄电池容量时, 应考虑蓄电池容量的 /12/DTT

5 刘希禹 综合 校正系数 K 表 2 是铅酸蓄电池容量的校正系数表, 适用于电解液比重为 的 VLA 和 VR LA 蓄电池 表 2 的系数适用于放电率, 不适用于放电时间 例如, 某蓄电池在 15 时容量大约比 25 时的容量减少 12% 如果该蓄电池在 25 时, 可以按 0 kw 放电 15 min 在 15 时, 如仍放电 15 min, 则只能按 kw 放电 15 min 所以, 如果该蓄电池工作在 15, 容量校正系数 K 为 1.12 即校正后在 15 时具有的容量相当于在 25 所具有的容量 又如蓄电池工作于 20 时, 容量校正系数 K 为 高于 25 的情况与此相反, 蓄电池的实际容量大于 25 时的容量, 故校正系数 K 小于 1, 例如蓄电池工作于 30 时, 校正系数 K 为 但是, 如前所述, 蓄电池的工作高于 25 时, 仍按 25 考虑, 即容量校正系数 K 为 1, 不进行容量调整 表 2 铅酸蓄电池容量选择的校正系数 K / 校正系数 / 校正系数 / 校正系数 老化系数 US 的蓄电池一般应按 US 带满负载选择 并应保证在蓄电池的整个寿命期都能支持 US 的满负载 铅酸蓄电池寿命终止的判据是其容量下降到额定容量的 80%, 在选择蓄电池容量时, 应考虑在蓄电池的计算容量上再增加 25% 即考虑 1.25 的老化系数 这样可以确保在蓄电池的整个寿命期都能为满负载供电 2.3 蓄电池容量计算和选择方法根据上述设计考虑, 按恒功率放电特性选择蓄电池容量的步骤 蓄电池容量计算 a) 蓄电池额定功率 蓄电池 ( 即逆变器输入端的有功功率 逆变器 ) 率 校正为 蓄电池 逆变器 S cos φ μ 蓄电池 蓄电池额定功率 (W) 逆变器 逆变器输入有功功率 (W) S 逆变器的输出视在功率 (VA) cosφ 逆变器输出功率因数 μ 逆变器效率 (9) b) 经过老化和校正后的蓄电池校正额定功 校正 K 老化 蓄电池 K 老化 S cos φ μ K 老化 老化系数 K 校正系数 () c) 蓄电池只数 n 的计算公式与安时法的计算公式 相同, 参见式 (6) d) 单体电池的功率 单体等于蓄电池的总功率 校正 除以单体电池只数 n, 按下式计算 单体 校正 n K 老化 S cos φ μn (11) e) 在确定蓄电池的工作电压范围时, 还要考虑蓄 电池与 US 设备之间的电缆上的压降 蓄电池组的 放电终止电压等于 US 系统的逆变器允许最低电压加 上电缆上的压降 蓄电池组的最低电压 逆变器最低输入电压 + 电缆压降 (12) f) 单体电池的放电终止电压 U 单终的计算公式与安 时法的计算公式相同, 参见式 (7) 单体电池的选择 厂家提供的恒功率放电数据表给出了每只单体电 池在规定放电时间内放电到规定的终止电压所能输出 的功率数据 在选择单体电池时, 应根据蓄电池组计算功率 校正 和单体电池的只数 n, 求出需要的每只单体电池的功 率 单体 然后按照要求的放电终止电压和放电时间, 查阅蓄电池恒功率放电数据表, 选择能提供此功率或 大于此功率的单体电池 如果表中恒功率数据小于需 要的单体电池的功率, 可以考虑 2 组或多组并联, 并联 组数一般不大于 4 组 2.4 恒功率法计算实例 假设某 US 的输出功率为 200 kva,cosφ0.8, 效 邮电设计技术 /2015/12 83

6 综合 刘希禹 率为 0.92, 蓄电池最低工作为 15 US 的 DC 工作条件 : 整流器均衡充电电压 451 V, 逆变器最低 DC 输入电压 320 V 蓄电池距 US 设 备很近, 不考虑蓄电池至 US 设备的电缆压降 要求 蓄电池放电 20 min(0.33 h), 试计算蓄电池的总容量, 蓄电池只数, 并用恒功率放电数据查表法选择蓄电池 下面是按照恒功率放电特性计算和选择蓄电池容 量的步骤 蓄电池容量的计算 a) 考虑老化系数 1.25 和 15 时的校正系数 1.12, 按式 () 计算校正后的蓄电池功率 校正 校正 K 老化 S cos φ μ (W) b) 按式 (6) 计算电池只数 n( 设蓄电池均充电压为 2.35 V/ 只 ) n 逆变器最高工作电压单体电池均充电压 , 取 192 只 c) 按式 (7) 计算单体放电终止电压 U 单终 ( 假设忽 略电缆压降 ) U 单终 逆变器最低电压 + 电缆压降单体电池只数 (V/ 只 ) d) 按 (11) 式计算单体电池的功率 单体 校正 (W) 单体 n 192 e) 根据以上计算结果 ( 单体电池的功率 W 放电时间 20 min 和放电终止电压 1.67 V/ 只 ), 按照 厂家提供的蓄电池恒功率放电数据表, 选择电池 参 见 条 蓄电池的选择 国外蓄电池 国外蓄电池厂家一般均能提供蓄电池恒功率放电 数据 下面是 C&D TECHNOLOGIES 和 EnerSys 的 US 专用蓄电池的 2 个例子 例 1:C&D TECHNOLOGIES 的蓄电池 查表 3 可 知 :US12-540MR VRLA 蓄电池放电 20 min, 终止电 压为 1.67 V/ 只, 单体电池的输出功率为 451 W/ 只 根据蓄电池容量计算结果, 每只单体电池的功率 要求为 W, 因为 / , 故可选择 US12-540MR,3 组并联 每组 32 只 12 V 的 US12-540MR( 包含 只单体电池 ) 因为蓄电池计算总功率为 W, 现配置 3 表 3 US12-540MR 的恒功率放电容量表 (W/ 只,25 ) 终止电压 / (V/ 只 ) 组蓄电池, 配置的蓄电池总功率为 W> W 因此具有一定的功率裕量 例 2:EnerSys 公司的蓄电池 查 16 V US 专用前 置端子 VRLA 蓄电池 Dtasafe HX 恒功率放电数据表 ( 见表 4) 可知,16HX800F-FR 放电 20 min, 终止电压为 1.67 V/ 只, 单体电池的输出功率为 674 W/ 只 终止电压 / (V/ 只 ) 根据蓄电池容量计算结果, 每只单体电池的功率 要求为 W, 因为 / , 故可选择 这个蓄电池,2 组并联 每组配置 24 只 16HX800F-FR ( 包含 只单体电池 ) 因为蓄电池计算总功率为 W, 现配置 2 组蓄电池, 每组由 24 只 16HX800F-FR 组成 ( 包含 只单体电池 ) 配置的蓄电池总功率为 W> W 因此具有一定的功 率裕量 国产蓄电池 放电到终止电压的时间 /min 目前能提供蓄电池恒功率放电数据的国产蓄电池 厂家比较少, 在网上可以查到的有山东圣阳电源股份 有限公司 卧龙电器集团浙江灯塔有限公司等 这些 厂家在跟踪国际先进理念和技术 自主创新方面走在 了前面 相信不久会有更多的厂家跟上 现以圣阳阀控铅酸蓄电池产品 S 为例, 按 恒功率放电特性选择蓄电池 查表 5 可知, 放电 20 min, 终止电压为 1.67 V 时的功率为 W 根据蓄电池容量计算结果, 每只单体电池功率要 表 4 16HX800F-FR 恒功率放电数据表 (W/ 只,25 ) 备用时间 /min /12/DTT

7 刘希禹 综合 终止电压 / (V/ 只 ) 求为 W, 因为 / , 故可以选 择这个蓄电池, 取 3 组并联, 每组包含 32 只 S ( 只单体电池 ) 因为蓄电池计算总功率为 W, 现配置 3 组蓄电池, 配置的蓄电池总功率为 W> W 因此具有一定的功率裕量 提示 : 采用恒功率法选择的圣阳蓄电池与前述采 用安时 (Ah) 法选择的圣阳蓄电池是相同的 (S12-200) 3 恒电流法 除了利用恒功率放电特性确定蓄电池容量外, 还 可以利用恒电流放电数据确定蓄电池容量 如果蓄电 池的负载中包括恒功率负载和恒电流负载, 将恒功率 转换为恒电流, 进行蓄电池容量的计算将更方便 采 用恒电流法计算蓄电池容量需要考虑的问题与恒功率 法完全相同, 如前所述, 包括电压窗设计和单体电池只 数的选择 校正系数 老化系数 采用恒电流法确定蓄电池容量, 只需将计算出的 所需蓄电池校正恒功率转换为校正恒电流, 即可查阅 蓄电池恒电流放电数据, 确定蓄电池容量 下面介绍 将 US 逆变器的恒功率转换为恒电流的方法和恒电 流法蓄电池容量计算步骤 3.1 将逆变器的恒功率转换为恒电流 a) 按式 () 计算老化和校正后蓄电池校正 功率 校正 表 5 S 恒功率放电参数 (W/ 只,25 ) b) 按式 (6) 计算单体电池只数 n c) 按式 (3) 计算蓄电池电压 U, 也可按式 (4) 或式 (5) 计算 放电到终止电压的时间 /min d) 将蓄电池恒功率负载转换为恒电流负载, 按下 式计算蓄电池放电电流 ( 逆变器输入电流 ) I b 校正 K S cos φ 老化 U - U μ(u - U ) 电缆压降电缆压降 K 老化 S cos φ μ(1.96 n - U 电缆压降 ) 3.2 根据恒电流数据选择蓄电池 (13) 厂家提供的恒电流放电数据表给出了单体电池在 规定放电时间内放电到规定的终止电压所能输出的电 流数据 在选择单体电池时, 应根据蓄电池恒定放电电流, 查阅厂家提供的蓄电池恒电流放电数据表, 选择能提 供此电流或大于电流的单体电池 如果表中恒电流数 据小于需要的单体电池的电流, 可以考虑 2 组或多组 并联, 并联组数一般不大于 4 组 3.3 恒电流法计算实例 我们仍考虑恒功率法计算实例的工况 ( 参见 2.4 节 ), 但采用恒电流法确定蓄电池容量 a) 将在恒功率法中计算得出的相关数据带入式 (13) 计算 I ( 忽略电缆压降 ) I K 老化 S cos φ μ(u - U 电缆压降 ) (A) b) 根据以上计算结果 ( 单体电池的放电电流 647 A 放电时间 20 min 和放电终止电压 1.67 V/ 只 ), 按照 厂家提供的蓄电池恒电流放电数据表, 选择电池 现仍以 EnerSys 公司的蓄电池为例, 选择蓄电池 查 16 V US 专用前置端子 VRLA 蓄电池 Dtasafe HX 恒电流放电数据表 ( 见表 6) 可知,16HX800F-FR 放电 20 min, 终止电压为 1.67 V/ 只, 电池放电电流为 377 A/ 只 表 6 16HX800F-FR 恒电流放电数据表 (A/ 只,25 ) 终止电压 / (V/ 只 ) 根据蓄电池容量计算结果, 蓄电池恒电流放电电 流为 647 A, 因为 647/ , 故可选择这个蓄电池, 2 组并联 每组配置 24 只 16HX800F-FR( 包含 只单体电池 ) 备用时间 /min 因为要求蓄电池恒电流放电电流为 647 A, 现配 置 2 组蓄电池, 每组 377 A, 总放电电流为 邮电设计技术 /2015/12 85

8 广告索引综合 刘希禹 A>647 A 所以有一定的裕量 提示 : 采用恒电流法确定的 EnerSys 蓄电池与前述采用恒功率法确定的 EnerSys 蓄电池是相同的 (16HX800F-FR) 4 结束语安时 (Ah) 法是我国传统的确定蓄电池容量的方法,20 世纪 50 年代开始在邮电部设计院 ( 现中讯邮电咨询设计院 ) 内部使用, 后纳入我国邮电行业标准 现已证明该方法设计考虑完善, 蓄电池容量确定准确, 而且基本与我国和世界蓄电池厂家产品资讯中的数据相符 恒功率法 ( 恒电流法 ) 是当前国际流行的 相关国际标准推荐的方法 使用方便, 容量确定准确, 但需要蓄电池厂家提供恒功率 ( 恒电流 ) 放电数据, 当前我国蓄电池厂家产品资讯不完全适应 ( 许多厂家尚不能提供恒功率放电数据 ) 应该指出,2 种方法的设计理念是完全一致的, 安时 (Ah) 法的设计考虑包括老化系数 系数 放电容量系数等, 而恒功率法 ( 恒电流法 ) 在容量计算中只考虑了老化系数和系数, 没有放电容量系数, 但在恒功率 ( 恒电流 ) 放电数据表包含了放电容量系数的因素 所以, 对于同一工况,2 种方法确定的蓄电池容量是相同的 因此, 可根据蓄电池产品资讯情况适当选用 当前如选用国产蓄电池, 安时 (Ah) 法可能更为方便 参考文献 : [1] YD/T 通信电源设备安装工程设计规范 [S/OL]. [ ]. 6.html. [2] IEEE Std IEEE Recommended ractice for Sizing Lead- Acid Batteries for stationary Applications[S/OL].[ ]. 作, [3] IEEE Std IEEE Recommended ractice for Mainte nance,testing,and Replacement of Valve- Regulated Lead- Acid Batteries for Stationary Applications[S/OL].[ ]. standards.ieee.org/findstds/standard/ html. [4] IEEE Std IEEE Recommended ractice for Maintenance, 享受国务院政府特殊津贴 广Testing,and Replacement of Vented Lead-Acid Batteries for Station ary Applications[S/OL].[ ]. blog_882f2e00yvfn.html. [5] Valve Regulated Lead Acid Battery Designed for US Standby ower Applications[DB/OL].[ ]. lit/12_29_1214.pdf. [6] DataSafe HX Front Terminal Batteries[DB/OL].[ ] pdf. [7] SS/S 系列通用型中小容量阀控密封式铅酸蓄电池 ( 圣阳 )[DB/ OL].[ ]. pdf. [8] 双登蓄电池 6-GFM-200[DB/OL].[ ]. dcno1.com/product/html/?22.html. [9] S Series /S V200Ah[DB/OL].[ ]. jspt.sacredsun.cn/pdffiles/en-s-s pdf. [] 双登 6-GFM 系列 (24Ah-200Ah)[DB/OL].[ ]. china.com/index.php?_mmod_product&_aview &p_id275. [11] roducts & Applications > US > S[DB/OL].[ ]. http: //sacredsun.com/productsdetailsp_67_67_67_67.html. [12] Xiyu Liu,Wei Wang. VRLA battery system reliability and proactive maintenance [C]. Telecommunications Energy Conference (IN TELEC),32nd International Year:20. [13] YD/T 通信用阀控式密封铅酸蓄电池 [S/OL].[ ]. [14] 吴京文. 通信用阀控式密封铅酸蓄电池 标准解读 [EB/OL]. [ ] html. [15] YD/T 通信用阀控式密封胶体蓄电池 [S/OL].[ ]. [16] GB/T 固定型排气式铅酸蓄电池第 1 部分技术条件 [S/OL].[ ]. html. 作者简介 : 刘希禹, 教授级高级工程师, 长期从事通信电源研究设计工 广告索引引封三 24 届广播电视信息网络展览会 封一 烽火通信科技股份有限公司 封二 中兴通讯股份有限公司 封四双登集团股份有限公司 前插 1 前插 2 前插 3 前插 4 罗德与施瓦茨中国有限公司长飞光纤光缆有限公司中国联通网络技术研究院上海贝尔股份有限公司 前插 5 中讯邮电咨询设计院有限公司 目录广告 1 江苏亨通光电股份有限公司 目录广告 2 厦门科华恒盛股份有限公司 /12/DTT

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