通信基站外市电引入设计方法创新应用研究

2023-10-29刘宇刚

广东通信技术 2023年9期

［刘宇刚］

1 项目背景

随着技术的发展通信基站承载的业务越来越多，对人们工作、生活的影响越来越大。在整个移动通信网络中，通信基站是数据和信息的唯一入口，而通信基站运行的可靠性、稳定性很大程度上依赖于基站外市电引入的质量。基站外市电引入如此重要，但之前行业内部分基站外市电引入并没有正规的设计方案，导致外市电引入设计质量无法保证，在各类检查和工程审计中图纸、预算等问题层出不穷。

我国通信基站点多面广、数量巨大，需要大量的外市电设计人员。考虑到独立委托电力设计院勘察设计的成本问题，部分省份在传统的通信基站建设工程设计招标时增加要求投标人需要有电力设计资质并完成基站外市电引入设计。

目前行业内通信基站设计人员配置均以无线专业人员为主，土建专业、电源配套专业设计人员为辅，缺少外市电专业设计人员。通信设计院虽有电力设计资质但配置大量外市电专业设计人员做基站外市电引入设计困难重重。为了使现有通信基站无线专业和电源配套专业设计人员能快速上手基站外市电引入设计，创造性地提出“三化”设计方法，来提高外市电引入设计质量、解决当前通信设计院完成基站外市电引入设计的难题。

2 技术简介

基站新建外市电宜引入一路优于三类或三类(平均月市电故障≤4.5 次，平均每次故障持续时间≤8 h)的市电作为主用交流电源。外市电引入设计时应从引电电压、方案测算、敷设方式等多方面综合考虑。

2.1 引电电压

外市电引入的电压等级应根据当地供电条件、用电容量、供电部门要求等综合确定。常用的外市电引入电压等级分为380 V、220 V 或10 kV 高压引入3 种，方案特点及适用场景如表1 所示。

表1 常用外市电引入电压及适用场景

外市电引入时原则上应优先使用公用变压器引入一路380 V（或220 V）直供电至基站，负责基站设备的供电；其次引入一路380 V（或220 V）转供电至基站，特殊场景（如无低压接火点等）采用新建变压器。

2.2 方案测算

基站外市电引入应根据基站用电负荷、电缆类型及敷设方式，核算电缆载流量；根据外市电引电容量，选用匹配的接火点引电空开和电缆。

（1）外市电引电容量计算方法

外市电引电容量（kVA）=基站总功耗（kW）/cosφ，cosφ为功率因数，通常取0.9；

基站总功耗（kW）=直流负载功耗（kW）/η+交流负载功耗（kW），η 为开关电源效率，一般取0.9；

直流负载功耗（kW）=通信设备峰值功耗（kW）+动环监控设备功耗（kW）+蓄电池充电功耗（kW）；

蓄电池充电功耗（kW）=电池总容量（Ah）×充电倍率（0.1）×56(均充电压)/1 000；

交流负载功耗（kW）=空调功耗（kW）+照明功耗（kW）+临时用电及预留功耗（kW）；

空调功耗（kW）=单台空调功耗（kW）×数量；

照明功耗可按照0.5 kW（或按机房面积x10 W/m²）计算；临时用电功耗可按照2.5 kW 考虑，预留功耗应按照远期考虑。

（2）基站最大计算电流

单相：最大计算电流（A）=外市电容量需求（kVA）×1 000/220 V；

三相：最大计算电流（A）=外市电容量需求（kVA）×1 000/380 V/1.732；

（3）电缆载流量计算方法

根据电缆类型、规格查表确定电缆载流量，并根据电缆敷设方式、环境温度等因素计入校正系数，具体可参照GB50217《电力工程电缆设计标准》。

（4）电缆压降计算方法

电缆压降需根据用电负荷、电缆材质、截面积、长度进行计算，电缆压降=电压损失百分比（查表）×负荷电流×电缆长度。根据YDT1051-2018《通信局（站）电源系统总技术要求》，市电引入压降≤15%，但考虑5G设备功耗大、长期线损电费高，建议压降按10%考虑。

为便于核算电缆压降是否满足，制定了供电距离速查表，如表2、表3 所示，电缆长度小于表中最大供电距离，即满足对应压降要求。

表2 220V 单相交流电最大供电距离

表3 380 V 三相交流电最大供电距离

一般场景电力电缆应优先使用铝芯电缆或铝合金电缆，特殊场景（如地铁等人员密集场所、对铝有腐蚀场所、易燃易爆场所及有特殊要求的场所）可以选用铜芯电缆。

2.3 敷设方式

基站外市电引入敷设方式可分为架空敷设、直埋敷设、管道敷设、顶管敷设和沿墙敷设五大类。其中架空敷设包括新建杆路架空和利旧电杆附挂，管道敷设考虑到通信基站机房引入的外市电通常只有1 根电缆，单独新建排管或管道的情况较少，主要以利旧市政、通信运营商、国家电网等已有的管道和电缆沟为主。根据不同情况下施工特点和施工成本差异的大小，将通信基站外市电引入敷设方式归纳为架空敷设、架空及沿墙附挂敷设、利旧管道（含电力沟）敷设、顶管敷设、直埋敷设，不同敷设方式适用场景和施工成本如表4 所示。

表4 不同敷设方式适用场景和施工成本

一般情况，引电路由选择时建议优先级为：利旧管道（含电力沟）＞架空及沿墙附挂＞架空＞直埋＞顶管。

3 方法创新

3.1 总体思路

目前通信基站外市电引入工程中使用的电缆材质、线径，电杆材质、高度及其他材料的规格型号等要求都会在工程建设指导意见中明确，设计人员参照指导意见按部就班地完成设计方案即可，对专业知识深度和设计创新能力的要求相对较低，很适合“三化”设计的方法。

所谓“三化”设计是指设计图纸标准化、常规项目预算模块化、非常规项目预算模板化。具体思路为将设计图纸分为“固定部分”、“准变动部分”和“变动部分”三部分，其中：“固定部分”指通用部分，“准变动部分”指稍加修改即可的部分，“变动部分”则指需根据基站实际情况独立编制部分。设计图纸时在“固定部分”的基础上，修改“准变动部分”和“变动部分”使得基站外市电引入设计入门简单、设计规范、效率提升。将项目预算分为“模块化”预算和“非模块化”预算两部分，“模块化”预算编制时只需根据设计图纸选择对应施工服务模块并填写外市电路由距离即可，“非模块化”预算可参照制定好的预算模板编制预算，减少了预算编制的工作量，又提高了项目预算质量，降低了工程费审计风险。

3.2 设计图纸

由于之前是委托施工单位绘制施工草图当作设计图纸，仅有1 张电缆走向路由图，而且施工单位编制图纸时图例不规范、重点内容不明确、针对性不强、缺少施工工艺图，无法有效指导施工。为了规范外市电引入设计图纸，使得设计图纸能真正有效指导施工，全面提升外市电设计质量，同时考虑要让现有通信设计院无线专业和电源配套专业设计人员经过简单培训能完成基站外市电引入的设计工作，进行了外市电引入设计图纸标准化工作。

研究发现，一套标准的基站外市电引入设计图纸主要由图纸封面、图纸目录、总体说明、安全风险提示、引电路由图、引电路径图及各种敷设方式的施工工艺图等组成。不同敷设方式的施工工艺差别比较大，但同一敷设方式施工工艺几乎完全一致，故将各种敷设方式的施工工艺图作为标准图的“固定部分”。图纸封面、图纸目录、总体说明、安全风险提示等图纸内容与基站信息、敷设方式、施工场景及现场环境有关，需要根据实际情况修改调整，但只要确定了敷设方式、施工场景及现场环境类型，其内容也大致相同，因此将该部分图纸作为标准图的“准变动部分”。由于每个通信基站的引电路由都不同，按照绘图要求绘制基站外市电引入路由图时需要尽可能全面地反映路由两侧50 m 范围内的地形、地貌和其他建筑等设施，因此路由图和路径图需要独立绘制，作为标准图的“变动部分”。三部分组合即可成为1 套完整的外市电引入标准图，设计人员只需根据现场勘察的实际情况绘制外市电路由图、路径图，简单修改图纸封面、图纸目录、设计说明、安全风险提示等图纸，再加上各种敷设方式固定的施工工艺图即可完成1 个通信基站外市电引入的图纸设计。

标准化设计图纸部分示例如图1、图2、图3 所示。

图1 标准化图纸“准变动部分”

图2 标准化图纸“变动部分”

图3 标准化图纸“固定部分”

3.3 项目预算

在工程检查和审计中发现之前施工单位编制的预算存在诸多问题，如定额子目选取不严谨，工程量计取错误，材料价格不准确等。为避免预算检查中发现的各类问题，减少设计人员编制预算难度及工作量，让现有无线专业和电源配套专业设计人员经过简单培训能完成基站外市电引入项目预算编制工作，进行了预算的“模块化”和“模板化”工作。经分析，历年工程中供电电压为380 V 且使用4×35 mm²铝芯电力电缆建设的项目占比为92.4%,该部分项目定义为“常规项目”（如表5 所示）；除“常规项目”的其他各类建设项目占比7.6%，该部分项目定义为“非常规项目”（如表6 所示）。

表5 常规项目建设方案分析

经研究，10 kV 及以下引电方案预算编制使用的定额主要有各省发布的《安装工程预算定额》和国家能源局发布的《20 kV 及以下配电网工程预算定额》两种，普通用户大多使用《安装工程预算定额》，电力行业一般使用《配电网工程预算定额》。配电网工程预算定额相比安装工程预算定额，预算中字目更细、费用更明确，但对预算编制人员技术水平和专业性要求更高，考虑到通信基站外市电引入工程为普通用户工程且使用两种不同预算定额编制的项目预算造价相差不大，故确定选用《安装工程预算定额》进行预算模块化和模板化操作。

3.3.1 常规项目预算模块化

常规项目预算模块化是指将外市电引入电压为380 V，使用4×35 mm²铝芯电力电缆，敷设方式为架空、架空及沿墙附挂、利旧管道（含电力沟）、顶管和直埋的项目，分场景按照不同敷设方式、供电电压设置为模块，根据模块对应单位工程量编制预算作为模块测算价格并送审，将经审计单位审定后的模块最终价格作为施工服务模块的招标价。本模块化方案将50 m 以内（含50 m）施工服务模块按照“元/站”测定价格，作为模块化预算的起步价，50 m 以外施工服务模块按照“元/m”测定价格，据实计算。部分模块设置如表7、表8 所示。

表7 部分架空方式外市电引入施工服务模块

表8 直埋方式外市电引入施工服务模块

场景定义：架空、架空及沿墙附挂、管道敷设分为“普通场景”和“山地场景”，山地场景指需要穿越山岭或沟谷等的场景，普通场景指除山地场景之外的所有场景。直埋敷设分为“普通场景”和“复杂场景”，普通场景指开挖后可直接回填处理即可的场景，复杂场景指回填后还需要恢复路、砖、绿化等其他地上附属设施的场景。

应用案例：某基站外市电引入路由如图4 所示，供电方式为：380 V 直供电，使用4×35 mm²铝芯电力电缆，从接火点起先架空敷设292 m，再直埋敷设15 m 进入机房，如何编制预算。

图4 某基站外市电引入路由图

本基站外市电引入预算编制过程为：

（1）根据引电方案判断是否用模块化预算。综合本基站外市电引入供电电压、电力电缆和敷设方式判定，本项目属于常规引电项目确定使用模块化预算。

（2）根据图纸计算工程量。从图纸接火点算起，50 m以内为“普通场景架空（水泥杆）380 V 直供电”敷设，该模块数量计取1，50 m 以外包含242 m（292-50=242）“普通场景架空（水泥杆）380 V 直供电”敷设，该模块数量计取242，50 m 以外还包含15 m“普通场景地埋380 V 直供电”敷设，该模块数量计取15。

（3）根据计算结果填表。在模块化预算表中找出相应模块并在“数量”列中分别填入1、242、15，即得到本基站外市电引入预算价为10 680.86 元（如表9 所示）。

表9 某基站外市电引入模块化预算表

说明：模块化预算表计算公式为，预算价=各模块折后价之和，各模块折后价=服务单价（招标价）×数量×中标折扣+安全生产费×数量。

3.3.2 非常规项目预算模板化

非常规项目预算模板化是指包含使用220 V 单相电、新建变压器、铜芯电缆以、替换电缆及电表改造等模块化表中未涵盖的建设类型的项目，根据该部分涉及的工作内容使用省内发布的《安装工程预算定额》将预算子目固定，形成模板（部分内容如表10 所示）。设计人员根据设计图纸工作内容选取模板中对应子目录入预算编制软件，并填写对应工程量即可。