淺談光纜交接箱接地體的設置

［丁為民 施華俊 王雪］

1 引言

按照GB 51158-2015《通信線路工程設計規(guī)范》（以下簡稱“規(guī)范”），光纜交接箱（以下簡稱“光交”）的接地電阻不得大于10 Ω。若滿足這一要求，通常需采用多根垂直接地體和水平接地體焊接在一起接地，實施難度大，必要性卻不高，在實際工程中也未得以很好地執(zhí)行。由于規(guī)范中并未明確接地體的具體設置方法，現網中光交接地體設置的差異很大。而光交接地是工程質量檢查的重點，光交接地體設置的不規(guī)范，也給工程質量的檢查帶來了不小的困擾。因此，有必要對光交接地體的設置進行探討，明確光交接地體的設置方案。

2 接地體接地電阻的計算

光交接地體的設置主要包括：單根垂直接地體、單根水平接地體、兩根接地體并聯、綜合接地體4 種型式。

2.1 單根垂直接地體接地電阻

單根垂直接地體主要采用單根地線棒或單根角鋼，接地體垂直于地面，L>>d，如圖1 所示。

圖1 垂直接地體的示意

接地電阻可通過式1 計算。

公式1 中：

Rv：單根垂直接地體的接地電阻（Ω）

ρ：土壤電阻率（Ω?m）

L：垂直接地體的單根長度（m）

d：接地體的直徑或等效直徑（m），當接地體截面為等邊角鋼時，d=0.84 b（b 為角鋼寬度：m）

根據式1，可計算出單根垂直接地體在不同土壤電阻率時的接地電阻（Ω），如表1 所示。

表1 單根垂直接地體的接地電阻（Ω）

2.2 水平接地體的接地電阻

水平接地體通常通常采用40 mm×4 mm 扁鋼，水平接地體的接地電阻可通過式2 計算。

公式（2）中：

ρ：土壤電阻率（Ω?m）；

L：水平接地體的總長度（m）；

h：水平接地體的埋設深度（m）；

d：接地體的等效直徑（m），當接地體為扁鋼時，d=0.5 b（b為扁鋼寬度：m）；

A：水平接地極的形狀系數，扁鋼為-0.6，地線棒為0.48。

根據式2，可計算出單根接地體水平埋設在交接箱基座下時的接地電阻（Ω），如表2 所示。

表2 單根水平接地體的接地電阻（Ω）

2.3 接地體并聯時的接地電阻

為減小接地裝置的接地電阻，可采用接地體并聯的方式。例如，可采用兩根地線棒并聯垂直接地（如圖2 所示），或將40 mm×4 mm 扁鋼折成“匚”型水平接地。

圖2 兩根地線棒并聯接地的示意

接地體并聯時的接地電阻按式3 計算。

公式（3）中：

Rs：單根接地體的接地電阻（Ω）；

Rd：兩根接地體并聯的接地電阻（Ω）；

η：利用系數；接地體間距離為接地體高度1 倍和2 倍時，利用系數分別為0.85 和0.9。

據此可計算出光交采用接地體并聯接地時的接地電阻（Ω，η=0.85 時），如表3 所示。

表3 接地體并聯接地時的接地電阻（Ω）

2.4 綜合接地體的接地電阻計算

2.4.1 綜合接地體的組成

綜合接地體通常由多根垂直接地體和連接垂直接地體的水平接地體構成。根據GB 50689-2011《通信局（站）防雷與接地設計規(guī)范》的要求，綜合接地體的垂直接地體可采用長度為2.5 m的50 mm×50 mm×5 mm熱鍍鋅角鋼，2 根角鋼的間距不小于5 m；水平接地體可采用40 mm×4 mm 熱鍍鋅扁鋼；接地體的埋深應不小于0.7 m。由于綜合接地體的建設成本高，實施難度大，光交不太可能采用較復雜的綜合接地體，故本文僅測算由2 根垂直角鋼和1根扁鋼組成的綜合接地體接地電阻。

由2 根垂直角鋼和1 根扁鋼組成的綜合接地體如圖3所示。

圖3 光交采用綜合接地體的示意

2.4.2 綜合接地體的接地電阻

由2 根垂直接地體和1 根水平接地體組成的綜合接地體接地電阻可通過式4 計算。

公式（4）中：

Rv：垂直接地體的接地電阻，如表1 所示；

Rh：水平接地體的接地電阻，可通過式2 計算；

ηh：垂直接地體的利用系數，當垂直接地體間距為其高度2 倍時，取0.9；

ηv：水平接地體的利用系數，當垂直接地體間距為其高度2 倍時，取0.93。

根據式4，可計算出圖3 中綜合接地體的接地電阻（Ω），如表4 所示。

表4 綜合接地體的接地電阻（Ω）

3 光交接地體設置方案分析

3.1 光交接地電阻現狀

分別在東部某省的城市C和城市H各選取了5個光交，測試了光交接地體的接地電阻，如表5 所示。

表5 部分光交的接地電阻

由于成端在光交的光纜并不都能做到對地絕緣，所以，即使光交未設置接地體，其接地電阻也不是無窮大。除城市C 的光交5 外，以上其它光交的接地體均為單根φ12×1 000 的地線棒，接地電阻的變化范圍為：25.6 Ω～ 188.0 Ω 之間。

3.2 土質對接地電阻的影響

從表1～4 可看出，接地體的接地電阻與土壤電阻率成正比，不同土壤的電阻率變化范圍如表6 所示。

表6 不同土壤的電阻率變化范圍

由于土壤電阻率除了與土壤類別相關，還和地下金屬管線分布等因素相關，所以，在同一城市的不同地點，相同接地體的接地電阻還是有很大區(qū)別。根據表1 可以看出，城市C 和城市H 的土壤電阻率的大致變動范圍約為30 Ω·m～ 200 Ω·m。

但表6 的土質與通信建設工程中的土質劃分并不對應。為便于操作，可籠統(tǒng)地將電信工程中的土質劃分成“普通土、硬土”和“砂礫土、軟石”兩檔，“普通土、硬土”對應表6 中電阻值近似值從10 Ω·m～ 200 Ω·m 的各種土質，“砂礫土、軟石”對應表6 中電阻值近似值大于200 Ω·m 的各種土質。根據表5 中光交接地電阻的現狀，接地體的接地電阻按盡量不超過200 Ω來考慮是合適的。

3.3 接地體設置的其他考慮因素

接地體的接地電阻還和敷設方式和截面形狀有關。從表1 和表2 的結果可以看出，相同接地體在垂直接地時接地電阻更小，40 mm×4 mm 扁鋼水平接地的電阻要小于相同長度的接地棒垂直接地。40 mm×4 mm 扁鋼直接水平埋設于光交基座下，或采用接地棒垂直接地均容易實施，但因注意有些地線棒上沒有與接地線的連接孔，不便于與接地線連接的問題。

4 總結與建議

從以上計算結果可以看出，要使光交的接地電阻滿足規(guī)范的要求，通常需采用由多根長2.5 m 的垂直接地體和水平接地體組成的綜合接地體進行接地，接地體的實施難度和造價相對于光交建設來說顯然過大。從當前光交接地體接地電阻的現狀來看，弱化光交接地體的接地電阻要求是可行的。為便于工程中光交接地體的實施，指導光交接地體的設置，對光交接地體的設置建議如下：

（1）接地體宜采用40 mm×4 mm鍍鋅扁鋼水平埋設于交接箱基座下；當土質為普通土、硬土時，鍍鋅扁鋼的長度宜為1.0 m；當土質為砂礫土、軟石時，鍍鋅扁鋼的長度宜為3.0 m，并折成“匚”字型；鍍鋅扁鋼上應鉆1～2 個φ10 的接地線連接孔。

（2）也可采用接地棒作為接地體，接地棒的長度應不小于1.0 m；當土質為普通土、硬土時采用1 根地線棒；當土質為砂礫土、軟石時采用2 根地線棒，地線棒的間距應大于地線棒的長度。