通信電源在運(yùn)營商5G站點(diǎn)建設(shè)中改造案例探討

李 星，鄧云鵬

（1中國鐵塔陜西省分公司 陜西 西安 710065）（2四川通信科研規(guī)劃設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司 四川 成都 610000）

1 引言

5G即將進(jìn)入商用階段，因此各大通信運(yùn)營商已經(jīng)將5G基站的改造列入重點(diǎn)規(guī)劃項(xiàng)目。在改造計(jì)劃中，通信電源是其中重要的組成部分之一。

2 5G站點(diǎn)電源改造分析

2.1 外市電改造原則和建議

外市電在5G基站中的作用是提供220 V/380 V交流電源，是通信基站的能源根本。5G站點(diǎn)的改造需要評估外市電的容量，在綜合評估機(jī)房設(shè)備總功耗、空調(diào)功耗、照明功耗、蓄電池組充電功率等所有耗電部分后，確認(rèn)市電容量是否滿足5G的建設(shè)要求[1]。外市電容量的評估計(jì)算如公式（1）。

5G基站系統(tǒng)的整個(gè)市電容量要求一般在10 KVA左右，如果計(jì)算出市電的冗余量無法滿足5G新增功率的要求，那么需要對外市電部分進(jìn)行改造，采用的方法主要有以下幾種。

（1）若變壓器的容量滿足要求，而引線線徑偏小，則需要更換更粗或者阻抗更小的電纜。

（2）若接火點(diǎn)是單相的，則必須將其改造為三相供電。

（3）采用配電箱引線的區(qū)域，需要改造為變壓器引線供電。

（4）若電纜滿足要求而變壓器容量超出負(fù)荷時(shí)，需要重新建立一路外市電，并配置交流配電箱和開關(guān)電源系統(tǒng)。

（5）若電纜和接火點(diǎn)都不滿足要求，則需要新建一路外市電和配套電源，同時(shí)使用兩套系統(tǒng)來對基站進(jìn)行供電。

5G站點(diǎn)的電源改造中，外市電的改造是工作量最大的，所以在5G大規(guī)模建設(shè)的時(shí)候，城區(qū)里面的5G基站都是移動、電信、聯(lián)通三家共享的。

2.2 交流配電箱改造原則和建議

5G基站電源系統(tǒng)中交流配電箱的作用是分配交流電能，常用的規(guī)格主要有380 V/100 A和380 V/63 A兩種，分別對應(yīng)最大外市電引入容量23.5 KW和37.3 KW[2]。交流配電箱的改造原則主要是對其空氣開關(guān)的最大通流量進(jìn)行評估，輸入空開的電流要求如公式（2）。

其中P為外市電引入容量。

5G基站中交流配電箱的改造要遵循安全可靠、成本最低化、最簡化的原則。若交流配電箱容量滿足要求而空開容量不足的時(shí)候，只需要更換更大容量的開關(guān)即可。若評估計(jì)算結(jié)果交流配電箱容量不足時(shí)，才需要更換更大容量的交流配電箱。

2.3 空調(diào)改造原則和建議

空調(diào)是5G站點(diǎn)的電源系統(tǒng)中不可或缺的組成部分，主要是對機(jī)房進(jìn)行降溫，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。評估機(jī)房空調(diào)的改造方案時(shí)，需要計(jì)算出機(jī)房空調(diào)的總制冷量的需求，空調(diào)熱負(fù)荷對應(yīng)的制冷量計(jì)算如公式（3）。

單位面積的制冷功率需要根據(jù)不同區(qū)域的環(huán)境而定，不是一個(gè)確切統(tǒng)一的數(shù)值。

5G站點(diǎn)的空調(diào)改造建議如下。

（1）根據(jù)計(jì)算出來的制冷量總需求來選擇最合適的空調(diào)類型和空調(diào)數(shù)量。

（2）在現(xiàn)有基建的條件下，充分考慮空間的限制和安裝條件的限制，再決定是新增空調(diào)還是替換空調(diào)。

2.4 蓄電池組改造原則和建議

通信基站中蓄電池的作用是儲存電能作為后備供電，常用的有梯次電池和鉛酸電池兩大類。

梯次電池的容量Q計(jì)算如公式（4）。

其中，K為安全系數(shù)，一般取值1.25；α為蓄電池組的溫度系數(shù)；P1為一次下電側(cè)的通信設(shè)備的實(shí)際功率；P2為二次下電側(cè)的通信設(shè)備的實(shí)際功率；T1為一次下電側(cè)的通信設(shè)備工作總時(shí)長；T2為二次下電側(cè)的通信設(shè)備工作總時(shí)長。

鉛酸電池的容量Q計(jì)算如公式（5）。

其中，K為安全系數(shù)，一般取值1.25；T為放電時(shí)長；I為總負(fù)荷電流；η為電池放電容量系數(shù)；α為蓄電池組的溫度系數(shù)；t為電池使用環(huán)境的最低溫度數(shù)值。

目前基站中配備的蓄電池組的容量在300～600 Ah，5G電源系統(tǒng)的要求為400～500 Ah，如果計(jì)算得出原機(jī)房蓄電池組容量不足，可以從以下方面進(jìn)行改造：

（1）機(jī)房空間足夠時(shí)，可以增加蓄電池組的數(shù)量來提高容量。

（2）機(jī)房空間不足時(shí)，可以更換更大容量的蓄電池組。

（3）一般同等體積的梯次電池組的容量是鉛酸電池組的1.5～2.0倍，可以考慮將鉛酸電池組更換為梯次電池組來提升蓄電池組的容量。

2.5 開關(guān)電源改造原則和建議

5G基站電源系統(tǒng)中開關(guān)電源具有三大功能：整流、配電和電池管理。整流是將交流電變換為直流電；配電是合理分配電源系統(tǒng)的交流和直流電能；電池管理是對蓄電池組進(jìn)行充電和放電的控制。開關(guān)電源模塊的數(shù)量配置原則為N+1，即N個(gè)開關(guān)電源的總?cè)萘啃枰笥陔娫聪到y(tǒng)的電流要求[3]。

現(xiàn)有基站中開關(guān)電源容量一般為300 A或者600 A，5G電源系統(tǒng)的直流負(fù)荷電流大概在150 A左右，若計(jì)算總負(fù)荷電流大于開關(guān)電源容量，可以從以下方面進(jìn)行改造：

（1）若可以通過擴(kuò)容滿足要求，需要使用與原開關(guān)電源模塊一致的型號來進(jìn)行整流模塊的擴(kuò)容。

（2）若無法新增同型號開關(guān)電源，可以考慮替換新的大容量開關(guān)電源來實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容。

（3）若開關(guān)電源總?cè)萘繚M足要求而剩余的端子數(shù)量不足時(shí)，需要通過新增直流配電箱來解決。

3 結(jié)語

以上給出了5G站點(diǎn)中通信電源的改造評估要點(diǎn)和方案，可以指導(dǎo)機(jī)房電源的改造。