交流遠供系統在通信基站建設中的應用

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網絡建設的開展，基站通信設備不斷增加，基站用電負荷逐步上升。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，基站側交流電壓低于設備正常運行的電壓，最終導致基站設備無法正常運行。目前，外電改造已成為通信運營商及鐵塔公司5G網絡建設過程中密切關心的問題，通過對交流遠供系統在通信基站建設中的應用進行探討，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。轉供電則是通信運營商及鐵塔公司存量基站中少量應用的外市電引入方式，主要用于租用站址或少數直供電造價高的自建站址。轉供電引入的是非供電部門的外市電，受供電方外市電總容量、業主協調、改造技術條件以及施工環境等因素影響，相較于直供電引入方式更容易產生容量不足的情況[1-3]。這兩類引入方式的共同點都是通過在引電端敷設電力電纜將電能輸送到基站端的開關電源或配電箱，差異在于直供電的供電主體為供電局，而轉供電的供電主體為物業公司或產權單位等。現有基站的供電方案如圖1所示。

圖1 現有基站供電方案

隨著5G網絡建設的開展，現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建設中最為重要的一環。在外市電改造過程中，選取成本低且可靠性高的建設方案成為通信運營商及鐵塔公司最關切的事項[4]。

當基站側交流配電箱和外市電引入電力電纜的容量能夠滿足5G網絡建設需求時，向公共電網提出增容需求。當外市電容量、電纜線徑無法滿足5G網絡建設需求時，則新增一路外市電滿足5G建設需求。一般來說，優先選擇從公共電網引入一路380 V/220 V交流電源。如果無法從公共電網引入，則在滿足供電質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]。當外市電容量滿足但電纜線徑不滿足5G網絡建設需求時，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，最終導致整體建設成本增加。

1.2 交流遠供方案

交流遠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臺降壓設備，將抬升的電壓降低到380 V/220 V；升壓設備和降壓設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 多址基站并聯供電

在引電端新增1臺升壓設備，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備（一般每站址設置1臺），將抬升的電壓降低到380 V/220 V；升壓設備和降壓設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

該套系統可以同時設置智能接口，實現遠程集中監控。

2 案例分析

2.1 基站現狀

某通信基站位于高鐵線路附近，如圖4所示，站址內設有兩套直流開關電源，通信設備功率為2.06 kW，空調功率為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，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，超出了開關電源輸入電壓允許范圍，導致基站設備工作異常

2.2 改造方案

經過現場勘查，引電端交流配電箱的輸出電壓較為穩定，基本維持在224 V左右。而基站側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、內阻變大，從而導致壓降增加、輸電功率下降[6-10]。隨著該站點建設5G基站，用電功率進一步增加，現有電纜在當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，因此只能通過技術手段實現站址電力增容。

本次選擇交流遠供方案進行改造，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交流遠供系統，設備及施工費用約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，采用交流遠供方案比線路改造方案有著明顯的成本與時間優勢。

3 結 論

在5G網絡建設過程中，將采用交流遠供系統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降本增效的目的。此外，交流遠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濟上的顯著優勢。