孫國同

（中電科普天科技股份有限公司，廣東 廣州 510310）

0 引 言

隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的開展，基站通信設(shè)備不斷增加，基站用電負(fù)荷逐步上升。部分基站由于引電距離過長，在基站增容過程中線路損耗增加，基站側(cè)交流電壓低于設(shè)備正常運行的電壓，最終導(dǎo)致基站設(shè)備無法正常運行。目前，外電改造已成為通信運營商及鐵塔公司5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中密切關(guān)心的問題，通過對交流遠(yuǎn)供系統(tǒng)在通信基站建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行探討，希望對通信基站的外電擴容有所幫助。

1 解決方案

1.1 現(xiàn)有基站供電方案

通信基站的外市電引入大致分為兩種，即轉(zhuǎn)供電和直供電。直供電是通信運營商及鐵塔公司存量基站中主要應(yīng)用的外市電引入方式，主要投資集中于專用變壓器、電纜管線施工以及電力電纜采購等方面。轉(zhuǎn)供電則是通信運營商及鐵塔公司存量基站中少量應(yīng)用的外市電引入方式，主要用于租用站址或少數(shù)直供電造價高的自建站址。轉(zhuǎn)供電引入的是非供電部門的外市電，受供電方外市電總?cè)萘?、業(yè)主協(xié)調(diào)、改造技術(shù)條件以及施工環(huán)境等因素影響，相較于直供電引入方式更容易產(chǎn)生容量不足的情況[1-3]。這兩類引入方式的共同點都是通過在引電端敷設(shè)電力電纜將電能輸送到基站端的開關(guān)電源或配電箱，差異在于直供電的供電主體為供電局，而轉(zhuǎn)供電的供電主體為物業(yè)公司或產(chǎn)權(quán)單位等?，F(xiàn)有基站的供電方案如圖1所示。

圖1 現(xiàn)有基站供電方案

隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的開展，現(xiàn)有基站的總功耗將會成倍增加，基站外市電引入的容量是否滿足總功耗需求成為5G建設(shè)中最為重要的一環(huán)。在外市電改造過程中，選取成本低且可靠性高的建設(shè)方案成為通信運營商及鐵塔公司最關(guān)切的事項[4]。

當(dāng)基站側(cè)交流配電箱和外市電引入電力電纜的容量能夠滿足5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求時，向公共電網(wǎng)提出增容需求。當(dāng)外市電容量、電纜線徑無法滿足5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求時，則新增一路外市電滿足5G建設(shè)需求。一般來說，優(yōu)先選擇從公共電網(wǎng)引入一路380 V/220 V交流電源。如果無法從公共電網(wǎng)引入，則在滿足供電質(zhì)量的前提下從基站所在場所或臨近的建筑物就近引入一路380 V/220 V交流電源[5]。當(dāng)外市電容量滿足但電纜線徑不滿足5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求時，常用的辦法是更換線纜。更換線纜的方式不但施工周期長，而且線纜材料采購成本也高，最終導(dǎo)致整體建設(shè)成本增加。

1.2 交流遠(yuǎn)供方案

交流遠(yuǎn)供方案的主要原理是在不改變線路情況下，通過提高輸電線路的電壓降低線路損耗，為基站提供更高的電力功率。

1.2.1 單基站供電

在引電端（即下火點）新增1臺升壓設(shè)備，將交流輸入電壓380 V/220 V抬升至690 V/450 V；在用電端新增1臺降壓設(shè)備，將抬升的電壓降低到380 V/220 V；升壓設(shè)備和降壓設(shè)備中間的連線利舊原有線纜。單址基站改造方案如圖2所示。

圖2 單址基站改造方案

1.2.2 多址基站并聯(lián)供電

在引電端新增1臺升壓設(shè)備，將交流輸入電壓380 V/220 V抬升至690 V/450 V；在用電端新增多臺降壓設(shè)備（一般每站址設(shè)置1臺），將抬升的電壓降低到380 V/220 V；升壓設(shè)備和降壓設(shè)備中間的連線利舊原有線纜。多址基站改造方案如圖3所示。

圖3 多址基站改造方案

該套系統(tǒng)可以同時設(shè)置智能接口，實現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。

2 案例分析

2.1 基站現(xiàn)狀

某通信基站位于高鐵線路附近，如圖4所示，站址內(nèi)設(shè)有兩套直流開關(guān)電源，通信設(shè)備功率為2.06 kW，空調(diào)功率為1.1 kW，輔助照明功率為0.08 kW，電池充電功率為2 kW，整站功率合計5.24 kW。

圖4 某通信基站原狀況

該站址外市電引入來自共用電網(wǎng)，引接距離約為1.5 km，線纜型號為ZA-VLV 3×25（鋁芯）。正常工作時，基站側(cè)輸入電壓約178 V；用電高峰時，輸入電壓跌落至165 V左右，超出了開關(guān)電源輸入電壓允許范圍，導(dǎo)致基站設(shè)備工作異常

2.2 改造方案

經(jīng)過現(xiàn)場勘查，引電端交流配電箱的輸出電壓較為穩(wěn)定，基本維持在224 V左右。而基站側(cè)電壓低的主要原因是引電線路損耗過大，同時鋁芯電纜使用時間過長后氧化程度增加、內(nèi)阻變大，從而導(dǎo)致壓降增加、輸電功率下降[6-10]。隨著該站點建設(shè)5G基站，用電功率進(jìn)一步增加，現(xiàn)有電纜在當(dāng)前電壓下的傳輸功率無法滿足基站的要求。此外，由于該站址位置限制，附近再無新的取電位置來縮短輸電距離，因此只能通過技術(shù)手段實現(xiàn)站址電力增容。

本次選擇交流遠(yuǎn)供方案進(jìn)行改造，改造后狀況如圖5所示，在引電端增加一套單相10 kVA智能升壓設(shè)備，將線路傳輸電壓從220 V升高到450 V。與此同時，在基站端增加一套單相10 kVA智能降壓設(shè)備，將線路傳輸電壓降低到218 V（實測）。改造后，該引電線路容量增加82%，可以滿足5G擴容需求。

圖5 某通信基站改造后狀況

2.3 造價分析

上述站點新增5G設(shè)備1套，功耗按3 kW考慮，整站功率合計為8.24 kW。市電引入傳送距離按500 m計算，線纜選擇ZA-RVV 2×50（銅芯），材料及施工費用約3萬元，耗費時間2～3d。而采用新增10 kVA交流遠(yuǎn)供系統(tǒng)，設(shè)備及施工費用約1.6萬元，耗費時間約半天。通過對比，在較長輸電距離條件下，采用交流遠(yuǎn)供方案比線路改造方案有著明顯的成本與時間優(yōu)勢。

3 結(jié) 論

在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，將采用交流遠(yuǎn)供系統(tǒng)作為通信基站外市電改造擴容的一種方法，不但可以快速完成站點增容，而且還可以降低建站成本，有效幫助通信運營商及鐵塔公司實現(xiàn)降本增效的目的。此外，交流遠(yuǎn)供方案對于外市電引入距離超過500 m的基站具有時間和經(jīng)濟上的顯著優(yōu)勢。