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基站电源设计中应考虑的问题刘峰 孟巍 中国移动通信集团设计院有限责任公司黑龙江分公司1 基站电源设计的组成部分 移动基站电源设计包括室外和室内两大部分。其中室外部分主要包括市电引入、地网的敷设、室外地线排的安装、天馈线的防雷等几个方面；室内部分包括交流配电箱、开关电源或UPS、蓄电池组、防雷系统、地线箱或地线排安装布置及电力电缆的选取。下面就这些问题逐项论述。 2 移动基站电源室外部分设计中应考虑的问题 2.1市电引入 首先移动基站应选用专用市电变压器，根据不同的基站类型（宏蜂窝站、微蜂窝站等）选定市电变压器的容量，就近进行市电引入。 目前，我国电力系统可提供移动基站使用的市电电压（中压）为635kV。各级电压线路的送电能力见表1。表1 各级电压线路的送电能力表2 基站常用变压器熔丝选取 最好选用“D，yn11”接线组别的三相配电变压器。其特点是二次侧可以三相四线式供电，使用二次三相不平衡负荷，可避免出现二次中性点漂移，并可以抑制三次谐波电流。基站常用变压器熔丝的选取情况见表2。 移动基站的电力电缆应埋地敷设，使用专用变压器时高压电力电缆的埋设长度不应小于200m。低压电缆进入基站机房时，其埋地长度不宜小于15m（当高压电力电缆采用埋地敷设时，低压侧电缆一般不做要求）。低压埋地电缆应选用具有金属铠装层的电力电缆或穿钢管埋地引入机房，电缆金属铠装层和钢管应在两端就近与变压器地网和机房地网连通。 对于高压避雷器及变压器频繁受到雷击损坏的基站，可要求电力部门将变压器高压侧的5kA配电避雷器更换为强雷电负载避雷器，其通流量达20kA。 2.2地网的敷设 必须采用联合接地方式，根据新的防雷规范要求地阻小于10（前提是土壤电阻率低于700m）。 大量统计数据表明，并不是接地电阻越小，遭雷害的概率就越小。基站雷害同接地电阻值并不是必然对应的关系。目前基站设备受到雷击损坏的主要原因是机房等电位连接不好以及没有适当的雷电过电压保护措施。 地阻率的获取可通过地质简单估算，见表3。表3 各种土壤电阻率的平均值 地阻测试仪有手摇型地阻测试仪和在线式地阻测试仪两种主要类型。采用四点法进行测量，保证打入地内的接地极距离相等并在一条直线上，同时附近不能有金属导体及电力装置。手摇型地阻测试仪得出的数据按如下公式进行计算： =2aR a接地极的间距（m）,一般在520m计取； R接地电阻测试仪的读数（）。 在线式地阻测试仪可以在相应档位直接读取数据。 无论是手摇型地阻测试仪还是在线式地阻测试仪其得出的数据均应考虑以下系数，见表4。 同时，还要依据不同的地阻率考虑地网的面积，见表5。表4 根据土壤性质决定的季节表5 大地电阻率与基站地网面积的对照 地线的形式一般为垂直和水平两种，以垂直为主。材质主要是热镀锌的钢管（长度2.5m、管径2.5inch）和扁钢（截面积为40mm4 mm）,若土层深度允许，建议埋深1.5 m，但不得小于0.7 m。 2.3室外地线排的安装 接地引入线与地网的连接点宜避开避雷针的雷电引下线及铁塔塔脚。接地引入线出土部分应有防机械损伤和绝缘防腐的措施。接地引入线的长度不宜超过30m，材料选用截面积为40mm4mm的热镀锌扁钢或截面积为95 mm2的多股铜缆。2.4 馈线的接地保护 铁塔上架设的馈线及其他同轴电缆金属外护层应分别在天线处、离塔处以及机房入口处外侧就近接地；当馈线及其他同轴电缆长度大于60m时，宜在铁塔中部增加一个接地点，接地连接线应采用截面积不小于10mm2的多股铜线。室外走线架始末两端均应接地。 3 移动基站电源室内 部分设计中应考虑的问题 3.1交流配电箱及防雷系统 交流配电箱一般分为宏站和边际微站两种，其工作原理相同，分路配置不同。 应具有手动的市电油机转换开关，该开关应具有灭弧装置；在比较重要的有固定全自动启动油机的传输节点站（与移动基站共站的），市电油机转换开关应采用具有电气和机械联锁的切换装置。 在交流箱的箱体内或就近设置SPD或专门的防雷箱，其通流量参照相关通信标准执行。在电源SPD的引接线上，应串接保护空开（或保险丝），防止SPD故障时引起系统供电中断。 在满足本期工程的同时，还应适当考虑预留分路，其中必须有开关电源和空调的预留分路；还应考虑工程和维护期间所需的电源插座，最好是具有“万能”三孔的优质产品。3.2开关电源 需直流供电的基站采用开关电源供电，需交流供电的基站采用UPS。 开关电源的配置依照设备的负荷量需求、蓄电池组的充电电流（蓄电池组容量的1/10）统计得出，同时考虑备用1个模块，并从三相平衡的角度考虑尽可能是“3”的倍数。 开关电源的输出分路应具有低电压二次分断能力，即当市电停电蓄电池组放电过程中达到某一数值后，自动切断基站无线负荷（一次切断），蓄电池优先供应传输负荷，当蓄电池电压达到终止电压时切断所有负荷（二次切断），保护蓄电池。 对于与移动基站共站的传输重要节点站，在机房面积允许的情况下，应考虑为传输设备单独设立一套开关电源系统。 一般情况下基站的负荷较大，电力电缆的截面也比较大，微型断路器无法成端（微型断路器一般只能最大成端截面积为35mm2电力电缆），所以采用熔断器的情况偏多。 3.3蓄电池组的取定 蓄电池组的取定与市电的类别是密切相关的，不同的市电类别考虑的蓄电池组备用时间各不相同，见表6。表6 蓄电池组放电小时数根据市电的不同类型配置 随着通信的发展，移动通信基站将满足有线通信无法到达地区对通信的需求，其重要性不容忽视；在考虑到初期投资和运营成本的情况下可适当增加蓄电池组的容量：基站按负荷需求824h，传输按负荷需求24h计取。 蓄电池组容量选取如下： Q=CI Q蓄电池容量（Ah）； I负荷电流（A）。 C电池容量的计算系数，见表7。表7 电池容量计算系数 UPS的容量可根据基站和传输的容量需求计算，一般情况下在小型的边际站运用的较多。其后备电池的备用时间可参见蓄电池组放电小时数根据市电的不同类别配置表，容量计算如下： I=S0.8/U SUPS额定容量（kVA）； I蓄电池的计算放电电流（A）； 逆变器的效率，取0.87； U蓄电池放电时逆变器的输入电压（V）（单体电池电压 1.85V时）。 3.4地线箱或地线排的安装布置 基站内的地线箱或地线排应与机房内的等电位连接和地网的引入线有机地结合起来。 采用环型等电位连接时，应在机房内沿走线架和墙壁设置环型接地汇集线，环型接地汇集线应多点就近与地网连通，站内设备由环型接地汇集线就近接地。环型接地汇集线采用截面积不小于90mm2的铜材（裸铜）或160mm2的热镀锌扁钢。 采用星型等电位连接时，基站的总汇集排应设在配电箱和第一级SPD附近，开关电源以及其他设备的接地母线均由总接地汇流排引接。如设备机架与总汇流排相距较远时，可以采用两级汇流排。采用星型连接方式的机房，总汇流排为不小于400mm（长）100mm（宽）5mm（厚）的铜排，并预留相应的螺孔以便连接。 接地引入线的长度不宜超过30m，材料为截面积40mm 4mm的热镀锌扁钢或截面积为95mm2的多股铜线。接地引入线应从机房地网环型接地体引到机房环型接地汇集线或总接地汇流排。 机房内走线架、电池架（柜）、机架、金属通风管道、金属门窗等均应做接地处理，走线架应电气连通。室内走线架不得与室外馈线架直接连通。 3.5电力电缆的选取 交流的中性线采用与相线等截面的导线，线路的电压损失应满足用电设备正常工作及启动时的端电压要求，按敷设方式及条件确定导体的载流量，同时应满足热稳定及机械强度的要求。 热稳定校验： SI/K S绝缘导体的线芯截面（mm2）； I短路电流有效值（均方根值A）；T在已达到允许最高持续工作温度的导体内的短路电流持续作用的时间（s）； K不同绝缘导体的计算系数。 接地导线应采用铜芯导线，机房内的导线应采用非延燃电缆。 选取直流放电回路的导线时，直流放电回路全程压降不应大