5G基站外市電引入低成本建設的設計要點探討

陳云生

（廣東省電信規劃設計院有限公司，廣東 廣州 510630）

1 引言

5G基站設備功耗是4G基站的3～4倍，繼而導致5G基站容量要求是原有4G基站的3～4倍[1]。5G對外市電容量要求持續增高，基站外市電建設面臨巨大挑戰[2]。5G基站應核算市電引入容量，避免發生外電過載事故[3]。5G基站外市電需結合適用場景、建設原則及相關設計要求進行低成本建設，以保障5G基站穩定運行[4]。

2 5G基站外市電引入適用場景

外市電引入按照類型，可劃分為低壓單相電引入、低壓三相電引入及高壓電引入。5G基站外市電引入優先引入低壓380V三相電或低壓220V單相電，嚴控高壓引電（自建變壓器）比例[5]。適用場景如表1。

表1 5G基站外市電引入適用場景

如果存在變壓器容量問題可以優先考慮以下三種方案，嚴控自建新增變壓器比例。

（1）修改電池充電系數：結合斷電情況，如果斷電次數較少，可考慮將電池充電系數設置成0.5C，可大幅減少蓄電池充電功率，從而使變壓器滿足站點電力需求。

（2）修改站點備電時長：將部分站點備電時長縮短，可減少蓄電池配置數量，從而減少蓄電池充電功率，達到變壓器滿足站點電力需求。

（3）錯峰充電：通過限定開關電源輸入功率，利用通信設備負荷谷值階段給電池錯峰充電，降低市電容量需求。這種方法適用于市電缺口小、電池容量大、保障要求較低的基站，不適用于重點保障基站和頻繁斷電的基站。

3 5G基站外市電引入建設原則

（1）建設類型選擇：根據設備功耗計算外市電容量需求，確定外市電建設類型（200V、380V及高壓）。

外市電引入容量=（P通信設備+P電池充電）/η+P空調+P照明+P其它

外市電引入容量=（總設備功耗+電池充電功耗）/η+空調功耗+其它功耗

其中，η為效率，一般η取0.9。其它功耗指照明等功耗。

（2）建設方式選擇：應根據基站的實際場景、地形地貌，選擇合理的引電路由和建設方式，以路由最短、成本最優為原則。

（3）建設方式優先級：利舊電纜溝＞架空＞直埋＞頂管。頂管施工造價高，應嚴控頂管施工，如遇需地下穿越的路由，如人行道、花磚路面、綠化帶等，應優先考慮直埋方式敷設，見表2。

表2 電纜敷設適用場景

（4）外電路由長度應結合各場景接火點分布特點，控制在一定范圍，超出范圍需提供原因說明，確保低成本建設，各場景敷設方式及路由長度如表3所示。

表3 各場景敷設方式及路由長度

4 5G基站外市電引入設計要求

4.1 接火點位置要求

（1）基站接火點位置盡量選取在基站半徑500米范圍內。

（2）需核實由屬地供電所或變電工區確認的有關接火點位置，以及可用容量情況、電力供應擴容計劃等，結合現場情況選取最佳接火點位置。

（3）綜合對比站點選用直供或轉供電方案，例如電費和外電投資綜合考慮，以及選擇接火點的合理性，并與客戶確認方案。

（4）多個基站使用同一個接火點方案，需確認周邊所有接火點位置，對比單站引電造價，綜合選取最低成本方案。例如：一臺變壓器帶兩個基站造價高于兩個基站獨自引電造價，選擇單獨引電。

（5）提供本基站當前的總負載功率明細，確保整站負載的準確性（注：市電容量預估過大會導致線徑使用過大，線纜材料費用高）。

4.2 路由及敷設方式要求

（1）結合基站的接火點，將不同接火點、不同路由、不同敷設方式所構成的方案進行詳細造價對比，選取最優方案。

（2）長路由的直埋、頂管等高造價的建設方式需提供原因說明（公路局、城管、景區等有關要求的證明文件），原則上僅在過路口或無法開挖的場景可采用短距離頂管。

（3）非城市或鎮街的核心區域、非跨公路路面、非柏油路面等場景，原則上不得使用頂管施工。

（4）在可架空的區域（例如：相對偏遠的郊區、農村等區域），原則上應使用架空，不采用直埋等相對較高造價的建設方式。

（5）確需采用直埋敷設的，在不過度繞路的前提下，進行全程路由造價分析的基礎上優先選取造價最優方案（直埋造價對比建議：破復泥土路面<破復綠化<破復花磚<破復混凝土路面<破復瀝青路面<破復大理石路面）。

（6）需結合路由周邊的場地情況進行方案設計，例如后續可能開發的區域或工地，原則上需使用架空，避免外電線路由于城市建設施工受損。

（7）直埋+鎧裝電纜，不套PVC管保護，僅在涉及山體陡坡或被碾壓路段等場景使用PVC。

（8）原則上僅可垂直路面頂管，嚴禁斜頂及過量冗余頂管長度。

（9）確需采用直埋的敷設方式，進行全程路由造價分析的基礎上優先選取造價最優方案（例如：直埋+鎧裝電纜、直埋+非鎧裝電纜+套管兩種方案進行造價對比，最終選取造價最優方案）。

（10）設計預算合理計取工日，禁止重復、多計工日等。

4.3 電纜及其他材料要求

（1）線纜材質及線徑選取

1）原則上外電方案優先使用鋁纜，同時按規范使用相應的專用“線耳”，確保安全，確需使用銅纜的，需提供說明原因（例如有關依據證明）。

2）線徑選取時，參照電纜載流量計算方法，提供線徑選取的計算和基站報裝容量的詳細情況，一個變壓器帶多個站點的外電，需進行分段計算。線徑選取參見表4、表5。

表4 220V單相交流電下線徑選取

表5 380V三相交流電下線徑選取

3）需結合線纜型號、線徑等，核算基站外電壓降，計算公式如下：

①計算線路壓降，公式：ΔU=I×R。

②計算線路電流I（三相電和單相電）：

三相電電流公式：I=P/1.732×U×cosθ，其中：P—功率，單位：千瓦；U—電壓，單位：kV；cosθ—功率因素，一般用0.8～0.9；

單相電電流公式：I=P/U×cosθ，其中：P—功率，單位：千瓦；U—電壓，單位：kV；cosθ—功率因素，一般用0.8～0.9。

③計算線路電阻R，公式：R=ρ×L/S，其中：ρ—導體電阻率，銅芯電纜用0.01740代入，鋁導體用0.0283代入；L—線路長度，用“米”代入；S—電纜的標稱截面。

（2）乙供材價格管理（所有乙供材）

所有外電所需乙供材料（線纜、PVC管等），至少選取三家做價格對比，優先使用價格最優的材料。

（3）其他要求

①鍍鋅鋼管的使用，原則上在有車路面或涉及安全風險的場景下使用。

②敷設方式為埋地時應采用鎧裝電纜（如使用非鎧裝電纜，埋地部分需全程套PVC管）。

③PVC管徑的選用，管的內徑不宜小于電纜外徑或多根電纜包絡外徑的1.5倍。

5 結語

隨著5G基站的大規模建設，單項目造價越來越高，方案合理性對投資效益影響較大，外市電引入需綜合適用場景、建設原則以及設計要點等進行低成本建設，提升投資效益，本課題對5G基站外市電引入低成本建設具有指導意義。