5G基站外市電擴容勘察設計探討

陳銳林

（廣東省電信規劃設計院有限公司，廣東 廣州 510630）

1 基站負荷概況

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

當前，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）=（現網設備功耗①+5G設備功耗②+空調功耗③+照明等臨時用電④+蓄電池充電功耗⑤）/功率因數⑥。

通常：

①現網設備實際功耗（kW）=往年6、7、8、9月份最高功耗（系統電流）作為現網功耗（數據取自維護監控平臺）×54/1000。

②5G設備功耗（kW）=5G主設備典型功耗+5G傳輸設備典型功耗。可根據廠家最新數據優化。

③空調功耗（kW）=空調單臺功耗×數量

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：0.9。

其中，存量設備功耗：在分場景容量核算的基礎下，根據存量設備實際功耗計算并以此作為外市電容量核算的基礎數據。

2 外市電引入設計類型及要求

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10kV/380V～220V變壓器；

（2）引用380V或220V公共電力的低壓市電；

（3）協調企事業單位專用變壓器安裝供電部門計量設備（子母表），達到直供電引入需求；

（4）交流拉遠，通過母端基站將直流升壓給遠端基站，遠端基站通過調壓給設備供電；

2.1.2 轉供電

供電部門在其所轄公用供電設施尚未能到達的地區，經征得該地區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供電力。轉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根據當地供電條件、基站負荷需求、供電部門要求等綜合確定。從建設周期、維護成本和后續電費繳納等方面綜合考慮，在市電引入上應遵循以下要求：

（1）新建基站及改造基站都應優先考慮使用公共電網所提供的380V/220V直供電（5G需求基站優先考慮380V直供電），再次協調專用變壓器安裝供電部門計量設備提供低壓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，節約投資和日常維護成本，引入方式優先選用直供電。

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

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

（4）農村和鄉鎮偏遠末端基站，考慮三家運營商通信設備用電需求，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、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化成熱能，當產生的熱能大于自然散失的熱能，電纜溫度就會上升，而導體電阻會隨著導體溫度上升而升高，導致電能更多地損耗在供電線纜上面，形成惡性循環，最終的結果是電纜燒毀，嚴重的甚至造成火災，非常危險。

因此單相電負載在10kW以上，我們建議進行三相電改造。根據現在5G需求，一家運營商的設備功耗為5kW，考慮到三家共享，5G擴容功耗需15kW，加上三家原有設備耗電6kW，以及空調等設備耗電，功耗大于21kW，再作30%左右冗余設計，整站設計功耗30kW，這樣大的功耗，如果用單相電供電會很不穩定，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顯得更有必要，因此需要進行三相交流電接入改造。

2.5 電力電纜截面及材質選擇

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：嚴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）控制電纜應采用銅導體。

（2）用于下列情況的電力電纜，應選用銅導體：

①電機勵磁、重要電源、移動式電氣設備等需保持連接具有高可靠性的回路；

②振動劇烈、有爆炸危險或對鋁有腐蝕等嚴酷的工作環境；

③耐火電纜；

④緊靠高溫設備布置；

⑤安全性要求高的公共設施；

⑥工作電流較大，需增多電纜根數時。

（3）除限于產品僅有銅導體和以上條件確定應選用銅導體的情況外，電纜導體材質優先使用鋁芯電纜，其次使用銅芯電纜。

表1 基站外市電引入類型優缺點比較[1]

表2 220V電力電纜截面標準配置[2]

表3 380V電力電纜截面標準配置[2]

2.5.2 電力電纜敷設方式

（1）存在被盜隱患的無屏蔽和防護的場所，電力引入需采用混凝土直埋方式敷設，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理、建設單位做工程量簽證確認。

（2）直埋敷設電纜的路徑選擇，宜符合下列規定：

①應避開含有酸、堿強腐蝕或雜散電流電化學腐蝕嚴重影響的地段；

②無防護措施時，宜避開白蟻危害地帶、熱源影響和易遭外力損傷的區段。

（3）敷設方式選取原則

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、路由和施工方案現場把關，選址同時進行造價對標和接入路由優化，嚴格審核、控制造價超標，確保基站收益率。

（5）引電路由方案審核

搭火點與基站路由以最短為原則，嚴禁繞路；審核時以直線距離為基準。

3 勘察設計

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，將萬能表內圓形拉圈箭頭旋轉指向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，將萬能表內圓形拉圈箭頭旋轉指向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，顯示屏顯示結果為單相電流，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進行測量，其單相電壓不低于220V，線電壓不低于380V。低于其數值則不建議接入使用。根據經驗，從低壓變電室出來的電，供電局會將電壓調高到額定電壓110%進行輸電，即相電壓242V、線電壓418V，如果在用電端電壓低于額定電壓，說明線路壓降已經達到10%，再增加負載線路壓降會更大，更多的電能損耗在輸電線纜上，輕則不穩定，基站斷倒，重則燒毀電纜，得不償失。

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

3.3 現場數據提交標準

（1）現場勘查照片必須有水印。照片包含經緯度信息、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）現場勘查照片包含一張電源配電箱全景照片，方便判斷。

（3）現場勘查照片包含一張基站清晰的鐵塔標簽照片，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，標注每一段施工工藝。對于有特殊要求場所(譬如醫院、工業園、車站等)，必須跟業主確認清楚線纜要求，因為現在主用的是四芯電纜，如果業主要求五芯電纜，必須標注清楚，避免因不符合業主要求導致不必要的麻煩。

3.4 填寫勘察表

將經緯度等信息、現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，這種情況應對下掛站點進行拆鏈處理。若有特殊情況的（譬如外電經過多次修復、銅駁鋁等）也一定要跟代維確認清楚，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、借業主電、共享報裝電、共享業主電；

（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、負荷總容量、已用負荷容量，了解接入前提條件是否滿足現站點需求）；

（5）注明線纜總長度及各段敷設方式情況；

（6）圖紙說明中的電纜型號規格需與路由走向圖一致；

（7）主要材料匯總表、造價預算。

4 結語

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

表4 外電勘察表