5G基站外市電擴容勘察設(shè)計探討

陳銳林

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計院有限公司，廣東 廣州 510630）

1 基站負(fù)荷概況

隨著技術(shù)迭代及通信共建共享戰(zhàn)略的實施，基站設(shè)備升級換代、擴容改造成為常態(tài)，尤其近幾年，國內(nèi)大規(guī)模啟動5G建設(shè)，各地也相繼出臺支持5G新基建及推動5G應(yīng)用的舉措。然而，5G設(shè)備功耗巨大，升級5G的基站用電負(fù)荷也劇增，外市電擴容改造日益增多。

當(dāng)前，5G基站的外市電引入容量主要由以下幾方面因素決定：外市電引入容量（kVA）=（現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備功耗①+5G設(shè)備功耗②+空調(diào)功耗③+照明等臨時用電④+蓄電池充電功耗⑤）/功率因數(shù)⑥。

通常：

①現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備實際功耗（kW）=往年6、7、8、9月份最高功耗（系統(tǒng)電流）作為現(xiàn)網(wǎng)功耗（數(shù)據(jù)取自維護(hù)監(jiān)控平臺）×54/1000。

②5G設(shè)備功耗（kW）=5G主設(shè)備典型功耗+5G傳輸設(shè)備典型功耗?？筛鶕?jù)廠家最新數(shù)據(jù)優(yōu)化。

③空調(diào)功耗（kW）=空調(diào)單臺功耗×數(shù)量

④照明等臨時用電（kW）=0.5kW。

⑤蓄電池充電功耗（kW）=蓄電池容量（AH）×0.1×56/1000

⑥功率因數(shù)：0.9。

其中，存量設(shè)備功耗：在分場景容量核算的基礎(chǔ)下，根據(jù)存量設(shè)備實際功耗計算并以此作為外市電容量核算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 外市電引入設(shè)計類型及要求

2.1 引入類型

2.1.1 直供電

直接由供電部門提供交流電，并向供電部門交納電費，由供電部門開具電費發(fā)票的供電方式。

直供電一般可采用以下三種引入方式：

（1）建設(shè)10kV/380V～220V變壓器；

（2）引用380V或220V公共電力的低壓市電；

（3）協(xié)調(diào)企事業(yè)單位專用變壓器安裝供電部門計量設(shè)備（子母表），達(dá)到直供電引入需求；

（4）交流拉遠(yuǎn)，通過母端基站將直流升壓給遠(yuǎn)端基站，遠(yuǎn)端基站通過調(diào)壓給設(shè)備供電；

2.1.2 轉(zhuǎn)供電

供電部門在其所轄公用供電設(shè)施尚未能到達(dá)的地區(qū)，經(jīng)征得該地區(qū)有供電能力的直供用戶同意，可采用委托方式向其附近用戶轉(zhuǎn)供電力。轉(zhuǎn)供電用戶一般無法直接向供電局交納電費，也無法獲取供電局開具的電費發(fā)票，且電費存在加價的問題。

2.2 引入要求

基站引入外市電的電壓等級和引入方式應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姉l件、基站負(fù)荷需求、供電部門要求等綜合確定。從建設(shè)周期、維護(hù)成本和后續(xù)電費繳納等方面綜合考慮，在市電引入上應(yīng)遵循以下要求：

（1）新建基站及改造基站都應(yīng)優(yōu)先考慮使用公共電網(wǎng)所提供的380V/220V直供電（5G需求基站優(yōu)先考慮380V直供電），再次協(xié)調(diào)專用變壓器安裝供電部門計量設(shè)備提供低壓380V/220V供電，最后考慮10kV高壓引入。原則上采用低壓市電引入，盡量減少變壓器建設(shè)，節(jié)約投資和日常維護(hù)成本，引入方式優(yōu)先選用直供電。

（2）在引入容量上，負(fù)載小于10kW，采用220V，負(fù)載大于10kW，采用380V。

（3）轉(zhuǎn)供電引入，優(yōu)先接入專變，次選物業(yè)管理處、單位、私人業(yè)主等引電，原則上轉(zhuǎn)供電電費不得超過1.2元/度。

（4）農(nóng)村和鄉(xiāng)鎮(zhèn)偏遠(yuǎn)末端基站，考慮三家運營商通信設(shè)備用電需求，交流電源引入容量要求不小于10kW（自建變壓器的基站，變壓器容量建議按照20kVA選定）；一般市區(qū)、城郊及縣城基站，交流市電引入容量要求不小于20kW（自建變壓器的基站，變壓器容量建議按照30kVA選定）。

2.3 基站外市電引入類型優(yōu)缺點比較（表1）

2.4 三相電改造分析

用單相電提供相同功率的情況下，所需線纜線徑是三相電纜的3倍，傳輸損耗是三相電的2倍，而傳輸損耗的電能都會轉(zhuǎn)化成熱能，當(dāng)產(chǎn)生的熱能大于自然散失的熱能，電纜溫度就會上升，而導(dǎo)體電阻會隨著導(dǎo)體溫度上升而升高，導(dǎo)致電能更多地?fù)p耗在供電線纜上面，形成惡性循環(huán)，最終的結(jié)果是電纜燒毀，嚴(yán)重的甚至造成火災(zāi)，非常危險。

因此單相電負(fù)載在10kW以上，我們建議進(jìn)行三相電改造。根據(jù)現(xiàn)在5G需求，一家運營商的設(shè)備功耗為5kW，考慮到三家共享，5G擴容功耗需15kW，加上三家原有設(shè)備耗電6kW，以及空調(diào)等設(shè)備耗電，功耗大于21kW，再作30%左右冗余設(shè)計，整站設(shè)計功耗30kW，這樣大的功耗，如果用單相電供電會很不穩(wěn)定，損耗在電纜上的電能占比會很大，造成極大浪費，且很不安全，選用帶載能力更好的三相供電系統(tǒng)顯得更有必要，因此需要進(jìn)行三相交流電接入改造。

2.5 電力電纜截面及材質(zhì)選擇

外電低壓引入電力電纜必須同時滿足載流量、壓降及機械強度要求。需合理選擇電纜材質(zhì)：嚴(yán)控銅芯電纜使用比例，限制鎧裝電纜使用場景。如架空時原則不能使用鎧裝電纜（見表2、3）。

2.5.1 電力電纜類型選擇

（1）控制電纜應(yīng)采用銅導(dǎo)體。

（2）用于下列情況的電力電纜，應(yīng)選用銅導(dǎo)體：

①電機勵磁、重要電源、移動式電氣設(shè)備等需保持連接具有高可靠性的回路；

②振動劇烈、有爆炸危險或?qū)︿X有腐蝕等嚴(yán)酷的工作環(huán)境；

③耐火電纜；

④緊靠高溫設(shè)備布置；

⑤安全性要求高的公共設(shè)施；

⑥工作電流較大，需增多電纜根數(shù)時。

（3）除限于產(chǎn)品僅有銅導(dǎo)體和以上條件確定應(yīng)選用銅導(dǎo)體的情況外，電纜導(dǎo)體材質(zhì)優(yōu)先使用鋁芯電纜，其次使用銅芯電纜。

表1 基站外市電引入類型優(yōu)缺點比較[1]

表2 220V電力電纜截面標(biāo)準(zhǔn)配置[2]

表3 380V電力電纜截面標(biāo)準(zhǔn)配置[2]

2.5.2 電力電纜敷設(shè)方式

（1）存在被盜隱患的無屏蔽和防護(hù)的場所，電力引入需采用混凝土直埋方式敷設(shè)，埋地電纜溝深度為0.7~0.8米，寬度為0.4米，水泥包封0.3米。施工涉及的隱蔽工程由監(jiān)理、建設(shè)單位做工程量簽證確認(rèn)。

（2）直埋敷設(shè)電纜的路徑選擇，宜符合下列規(guī)定：

①應(yīng)避開含有酸、堿強腐蝕或雜散電流電化學(xué)腐蝕嚴(yán)重影響的地段；

②無防護(hù)措施時，宜避開白蟻危害地帶、熱源影響和易遭外力損傷的區(qū)段。

（3）敷設(shè)方式選取原則

①高壓：架空＞直埋；

②低壓：利舊電纜溝/管道＞附掛>附墻>架空＞直埋>頂管。

（4）外電引入設(shè)計方案管控要點

切實加強基站引電接入點、路由和施工方案現(xiàn)場把關(guān)，選址同時進(jìn)行造價對標(biāo)和接入路由優(yōu)化，嚴(yán)格審核、控制造價超標(biāo)，確?；臼找媛?。

（5）引電路由方案審核

搭火點與基站路由以最短為原則，嚴(yán)禁繞路；審核時以直線距離為基準(zhǔn)。

3 勘察設(shè)計

3.1 電壓、電流測量

電壓、電流測量如圖1所示。

（1）測量電壓時，將萬能表內(nèi)圓形拉圈箭頭旋轉(zhuǎn)指向600V~（600V以下交流電），將紅黑“指針”點向火線ABC三相任意兩相時，顯示屏顯示結(jié)果為三相電壓。將紅黑“指針”點向火線和零線時，顯示屏顯示結(jié)果為單相電壓，勘察時需分別測量三相電的ABC各相間線電壓及相電壓。

（2）測量電流時，將萬能表內(nèi)圓形拉圈箭頭旋轉(zhuǎn)指向200A~（200A以下交流電），再把萬能表頂端按開，將測量的電線圈在內(nèi)，顯示屏顯示結(jié)果為單相電流，勘察時需分別測算ABC各相的電流值。

圖1 電壓、電流測量

3.2 注意事項

存量站測量電壓電流需從基站總配電箱或電表下的總開關(guān)進(jìn)行測量，其單相電壓不低于220V，線電壓不低于380V。低于其數(shù)值則不建議接入使用。根據(jù)經(jīng)驗，從低壓變電室出來的電，供電局會將電壓調(diào)高到額定電壓110%進(jìn)行輸電，即相電壓242V、線電壓418V，如果在用電端電壓低于額定電壓，說明線路壓降已經(jīng)達(dá)到10%，再增加負(fù)載線路壓降會更大，更多的電能損耗在輸電線纜上，輕則不穩(wěn)定，基站斷倒，重則燒毀電纜，得不償失。

無論測量的結(jié)果如何，在接入較大設(shè)備共享電源時，都有一定的風(fēng)險會超負(fù)載而斷電。斷電的因素有很多，可能是表前線線徑過小導(dǎo)致通過的容量不足；或可能是轉(zhuǎn)供電接的業(yè)主配電箱線纜線徑小或業(yè)主電本身容量較?。灰部赡茈娎|線路中間駁接較多年久老化氧化、損耗過大、無法負(fù)荷大容量的設(shè)備。在同等線徑的情況下，負(fù)荷的容量越大，線纜使用壽命越短，在24小時不停歇供電時，電纜線徑能負(fù)荷的載流量需遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)備所需負(fù)荷的載流量，因此測量出的數(shù)據(jù)僅能作為參考的依據(jù)，不可作為決斷的依據(jù)。根據(jù)測量出的結(jié)果評估其接入風(fēng)險的大小，若測量結(jié)果是220V或低壓正常值不適合接入時，在條件允許下應(yīng)優(yōu)先考慮新建外電。

3.3 現(xiàn)場數(shù)據(jù)提交標(biāo)準(zhǔn)

（1）現(xiàn)場勘查照片必須有水印。照片包含經(jīng)緯度信息、地址信息、時間、基站名稱等。測量電壓電流照片需能清晰看到所測相序。

（2）現(xiàn)場勘查照片包含一張電源配電箱全景照片，方便判斷。

（3）現(xiàn)場勘查照片包含一張基站清晰的鐵塔標(biāo)簽照片，方便核實有誤上錯站。

（4）樓面站點需要拍攝360度天面照片。圖紙需出具簡單的立體圖，需要建筑物的輪廓圖片。另外還要附上路由草圖，標(biāo)注每一段施工工藝。對于有特殊要求場所(譬如醫(yī)院、工業(yè)園、車站等)，必須跟業(yè)主確認(rèn)清楚線纜要求，因為現(xiàn)在主用的是四芯電纜，如果業(yè)主要求五芯電纜，必須標(biāo)注清楚，避免因不符合業(yè)主要求導(dǎo)致不必要的麻煩。

3.4 填寫勘察表

將經(jīng)緯度等信息、現(xiàn)場測試每一相的電壓電流信息填入表4。本站若有下掛站點需與代維確認(rèn)清楚，因為原外電接入可能供本站使用足夠，但如果有下掛站點，那外電就不滿足需求，這種情況應(yīng)對下掛站點進(jìn)行拆鏈處理。若有特殊情況的（譬如外電經(jīng)過多次修復(fù)、銅駁鋁等）也一定要跟代維確認(rèn)清楚，寫入備注。

3.5 方案圖紙出版要求

（1）圖紙名稱按存量站實際站點名稱命名（非運營商需求名）；

（2）注明基站用電類型：三相或單相電；

（3）注明引電方式：報裝電、借業(yè)主電、共享報裝電、共享業(yè)主電；

（4）注明站點容量（如共享電方案需注明共享接電點站點名稱、負(fù)荷總?cè)萘?、已用?fù)荷容量，了解接入前提條件是否滿足現(xiàn)站點需求）；

（5）注明線纜總長度及各段敷設(shè)方式情況；

（6）圖紙說明中的電纜型號規(guī)格需與路由走向圖一致；

（7）主要材料匯總表、造價預(yù)算。

4 結(jié)語

5G基站的外市電，作為通信系統(tǒng)的動力心臟，對通信基站的正常運行至關(guān)重要。因此，合理精準(zhǔn)、因地制宜的設(shè)計及實施，降本增效、綠色建造無疑對加快5G建設(shè)、推動5G廣泛應(yīng)用提供了強有力的基礎(chǔ)設(shè)施保障。在工程實踐過程中，加強理論研究，總結(jié)工程規(guī)律，梳理出簡明易用的設(shè)計方法及實施指引，具有重要的現(xiàn)實意義。

表4 外電勘察表