共建共享模式下的5G基站外市电建设方案浅析

2020年第11期
150网络与信息安全
信息技术与信息化
共建共享模式下的5G 基站外市电建设方案浅析
李 觐* 干大成 LI Jin GAN Da-cheng
摘　要 2019年6月，国家工信部正式向运营商发布5G 商用牌照。

2020年初，5G 正式列入国家“新基建”战
略，相关建设及应用进入快车道。

5G 基站建设采用共建共享模式，大部分利用现有站址，由于5G 设备功耗较大，耗电量增加，基站外市电建设及改造方案面临较大压力。

本文通过理论分析，总结了典型场景下的外市电改造方案，为实际建设中灵活选择经济合理的方案提供了参考。

关键词 5G ；共建共享；外市电
doi：10.3969/j.issn.1672-9528.2020.11.046
* 中通服咨询设计研究院有限公司 江苏南京 210019
0 引言
在共建共享背景下，新增基站特别是新建5G 基站的外市电建设方案涉及外市电容量、电源线线径及压降、电源线线缆能力、电源线线缆引接距离、交流配电箱输入空开配置等多个环节，每个环节都需要根据实际情况，按照特定的计算方法和配置原则进行科学、严谨的测算后，再确定合适的建设方案。

任何一个环节计算不准确，都可能导致外市电建设方案超额配置或配置不足，影响建设效果。

本文将针对以上各环节，以分析测算示例的方式，列举共建共享模式下基站外市电的典型建设方案。

1 测算方法[1]1.1 外市电容量
（1）测算内容
典型建设方案外市电容量测算。

（2）测算示例
现状：现网共计有4套系统（4台BBU、12台RRU、3套传输设备），主设备功耗6.1KW，蓄电池配置400Ah 两组，空调为1台2P 空调，现网设备功耗12.56KW，外市电容量13.95KVA。

建设需求：新增1套5G 系统，新增CU/DU 设备1套，新增AAU3台，新增主设备功耗4.15KW。

容量计算过程：
外市电容量=（主设备功耗损耗+蓄电池充电功耗+空调功耗+照明+开关电源工作效率损耗）/0.9。

① 主设备功耗=原有主设备功耗+新增设备功耗
=6.1+4.15=10.25KW。

② 蓄电池容量按照3小时备电=原有蓄电池+新增电池=800+200=1000Ah。

蓄电池充电功耗=1000*0.1*0.56=5.56KW。

③ 空调功耗=2+1=3P=2.2KW。

④ 照明=200W=0.2KW。

⑤ 开关电源工作效率损耗=主设备功耗*5%=10.25*5% =0.51KW。

外市电容量=（10.25+5.56+2.2+0.2+0.51）/0.9=21KVA。

1.2 线径及压降
（1）测算内容
典型建设方案外市电线径及满足压降引接距离测算。

（2）测算示例
需求：现网共计有4套系统（4台BBU、12台RRU、3套传输设备），新增一套5G 系统，外市电容量需求21KW。

基站通过220V 引入，线缆类型为铝芯聚氯乙烯绝缘线缆。

① 线缆规格测算：考虑15%压降，按最小理论承载功率进行核算。

典型线缆规格最小理论承载功率见表1。

通过理论最小功率满足情况，可以判定本站220V 采用铝芯线缆无法满足要求，应通过380V 采用≥16mm 以上铝芯线缆才能满足要求，由于交流配电箱输入空开受限，故本站点最终采用25mm 铝芯线缆。

② 满足压降引接距离测算：参照以下公式可以测算最大距离。

引入电压为380V 时： L_max=(U_380v^2*15%*（1-15%）*Cosφ*S*√3*√3)/(P*ρ)；
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引入电压为220V 时： L_max=(U_220v^2*15%*（1-15%）*Cosφ*S)/(P*2*ρ)。

式中：
15% –∆U 压降值(V)；P -交流荷载(W)；
U -标准电压(V)，取值380或220；L -为线缆距离(m)；
ρ-为线缆电阻率，铝芯线为0.0283，铜芯线为0.0182；S −线缆截面积(mm2)；
Cosφ-功率转换因素，取值0.9。

根据上述公式计算，本站外市电容量21KW，满足15%压降，采用380V 铝芯25mm 线缆，最大引接距离为2340m。

1.3 线缆能力
（1）测算内容
典型外电线缆能力测算。

（2）测算示例
现网：外市电通过220V 引入，引接线缆规格型号为铝芯聚氯乙烯绝缘35mm 线缆。

① 线缆支持外电容量引入电压为380V
时：
引入电压为220V
时：
式中：
I-线缆最大载流量(A)；P-交流荷载(W)；U-输入电压(V)；
Cosφ -功率转换因素，取值0.9。

根据上述公式计算，220V 铝芯35mm 线缆最大支持外电容量18KVA，380V 铝芯35mm 线缆最大支持外电容量54KVA。

根据压降15%同理测算，220V 铝芯35mm 线缆最大支持外电容量15 KVA，380V 铝芯35mm 线缆最大支持外电容量46KVA。

② 线缆最大功率最大压降引接距离引入电压为380V
时：
引入电压为220V
时：
根据上述公式计算，220V 铝芯35mm 线缆最大功率最大压降引接距离235m，380V 铝芯35mm 线缆最大功率最大压降引接距离1406m。

③ 理论免改造最大支持新增5G 能力
根据典型建设方案外市电容量测算分析，外市电容量需求情况如表2。

根据线缆最大支持外电容量（表1），220V 铝芯35mm 聚氯乙烯绝缘线缆理论免改造最大支持新增5G 系统1套。

新增1套5G 系统时，机房类基站现网（2G-4G）最大系统数
≤1。

380V 铝芯35mm 线缆理论免改造最大支持新增5G 系统3套，新增3套5G 系统，机房类基站现网（2G-4G）最大系统
数≤6。

1.4 线缆距离
（1）测算内容
典型外电线缆引接距离测算。

表 1 典型线缆最小理论承载功率
外电引入电压(V)
外电引入线缆类别
外电引入线缆规格(mm)
载流量(A)
Cosφ功率转换因素ρ线缆电阻
率
∆U 压降值(V)
理论最小满足功率
(KW)
220
铝
16
520.9
0.0283
0.15
8.75 25
69
11.61
35
8213.80 5010417.50 380
16
5226.1825
69
34.74
358241.29 50
104
52.36
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（2）测算示例
现网机房基站1套系统，新增1套5G系统，外市电容量需求12KVA，采用220V引入，引入电缆采用铝芯聚氯乙烯绝缘线缆。

① 线缆最大承载功率应大于外电容量需求，220V交流引入线缆采用35mm铝芯线缆，最大支持容量15KVA（考虑15%压降），满足本站外电容量需求。

② 220V交流引入，采用35mm铝芯线缆，线缆引接距离建议控制在235米以内。

1.5 交流配电箱输入空开配置
（1）测算内容
典型建设方案交流配电箱输入空开大小。

（2）测算示例
现网：现网机房基站5套系统，新增1套5G系统，外市电容量需求21KVA（表2），采用380V引入，引入电缆采用铝芯线缆。

交流配电箱输入空开配置原则：
① 输入空开＞外电负载电流需求*1.2
线缆载流需求：按照15%压降，380V电压线缆最大载流需求(A)=21*1000/（380*（1-15%）*）=37A。

输入空开应大于>37*1.1=40.7A。

② 输入空开＜线缆最大安全载流量
线缆最大安全载流量：380V电压线缆最大载流需求，宜选用25mm线缆，其最大安全载流69A。

根据上述2个条件和现有输入空开的标准类型，本基站交流配电箱应选用380V/63A。

2 外市电改造方案汇总
外市电改造时，应根据增容需求、上级变压器容量、变压器免费增容空间、外电引入线径及距离、当地峰谷电价差异等因素，考虑实际场景及建设维护成本，灵活选择经济合理的改造方案，典型改造方案如表3所示。

表3 外市电典型改造方案表
存在问题解决方案适用场景市电容量
不足
升线径
潜在共享
需求小铝换铜（线缆材质替换）
削峰填谷（峰值限流，即峰值不考虑蓄电池
充电功耗或者峰值限制蓄电池充电功耗）
直流远供（通过直流远供设备，将现网基站
电源升压后引入到本站，单独为本站点新增
的5G系统供电）
220V改380V潜在共享
需求大就近申报新一路市电
原变压器
容量不足
原变压器增容
自有
变压器原变压器增容公共
变压器就近申报新一路市电
3 小结
目前的5G基站建设基本都采用共建共享方式，现有存量基站系统多、外市电引接方案五花八门。

新增系统后的外市电建设方案，需要在摸清现状的前提下，科学测算、精准配置，真正做到“一站一策”。

参考文献：
[1] GB51194-2016, 通信电源设备安装工程设计规范[S]. 北京:中国计划出版社, 2017.
【作者简介】
李觐（1982—），男，本科双学位，高级工程师，主要研究方向：无线通信；
干大成（1983—），男，本科，通信工程师，主要研究方向：无线通信。

（收稿日期：2020-09-07 修回日期：2020-09-30）
表2 不同系统数量下典型外市电容量表
新增5G 系统数量机房
类型
典型外电要求
现网（2G-4G）系统数
0123456789
1
机房
外电容量（KW）9121417192124262830
217192124262830323537 324262831333538404244
1
机柜8111215171921242527
216192023252629323334 325272930333436384042
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