1、引言
近几年，光缆交接箱接地是工信部质量检查中心和各省通信管局质量检查的重点内容之一，而GB 51158-2015《通信线路工程设计规范》中规定光缆交接箱接地电阻应不大于10欧姆，但并没有规定如何设置接地体，因此本文将根据光缆交接箱接地电阻，反推光缆交接箱的接地体设置。
2、通信光缆交接箱接地体设置
根据《电信工程设计手册》，单一垂直接地体接地电阻公式如公式（1）所示，单一水平接地体接地电阻公式如公式（2）所示。
（1）
（2）
上述式中：
ρ为土壤电阻率（Ω•m）
L为垂直接地体的单根长度（m）
h为接地体顶面埋深（m）
d为接地体的直径或等效直径（m）
等边角钢：d=0.84×b (b为角钢宽度：m)
A为水平接地体的形状系数（镀锌扁钢为0）。
当光缆交接箱接地电阻为10欧姆，接地体为50mm的等边角钢一根，长度2.5米，埋深临界值为700mm，可以根据公式（1）算出土壤电阻率约为32Ω•m；当光缆交接箱接地电阻为10欧姆，接地体为40mm的热镀锌扁钢一根，长度15米，埋深临界值为700mm，可以根据公式（2）算出土壤电阻率为100Ω•m。再根据GB50065‐2011《交流电气装置的接地设计规范》中土壤电阻率参考值，如表1所示。
表1 土壤电阻率参考值
类别 | 名 称 | 电阻率 近似值(Ω·m) | 不同情况下电阻率的变化范围 | ||
较湿时(一般地区多雨区) | 较干时(少雨区、沙漠区) | 地下水含盐碱时 | |||
土 | 陶黏土 | 10 | 5~20 | 10~100 | 3~10 |
泥炭、泥灰岩、沼泽地 | 20 | 10~30 | 50~300 | 3~30 | |
捣碎的土炭 | 40 |
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黑土、园田土、陶土、白垩土 | 50 |
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粘土 | 60 | 30~100 | 50~300 | 10~30 | |
砂质黏土 | 100 | 30~100 | 50~300 | 10~30 | |
黄土 | 200 | 100~200 | 250 | 30 | |
含砂黏土 | 300 | 100~1000 | 1000以上 | 30~100 | |
河滩中的砂 |
| 300 |
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煤 |
| 350 |
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多石土壤 | 400 |
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上层红色风化粘土、下层红色页岩 | |||||
层红色页岩 | 500(30%湿度) |
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表层土夹石、下层砾石 | 600(15%湿度) |
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砂 | 砂、砂砾 | 1000 | 25~1000 | 1000~2500 |
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砂层深度大于 10m 、地下较深的草原地面粘土深度不大于 1.5m 、底层多岩石 | 1000 |
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岩石 | 砾石、碎石 | 5000 |
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多岩山地 | 5000 |
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花岗岩 | 200000 |
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混凝土 | 在水中 | 40~55 |
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在湿土中 | 100~200 |
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在干土中 | 500~1300 |
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在干燥的大气中 | 12000~18000 |
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根据以上土壤电阻率的计算结果，与表1中土壤电阻率进行对比，土壤电阻率小于100Ω•m的土壤很少。因此可以推断目前通信光缆交接箱防雷接地系统采用单一垂直接地体很难达到，需要垂直、水平联合接地。
根据《电信工程设计手册》，垂直、水平联合接地的接地电阻：
(3)
以上式中;
Rc--单根垂直接地体的工频接地电阻(Ω);
Rp--单根水平接地体的工频接地电阻(Ω);
Rz为垂直、水平综合接地体的工频接地电阻(Ω);
为水平接地体的利用系数；
为垂直接地体的利用系数；
n为垂直接地体的数量；
根据公式（3），可以推算出不同场景下土壤电阻率的接地体数量如表2所示
表2 不同场景下土壤电阻率的接地体角钢数量测算表
土质 | 电阻率 ρ（Ω·m） | 垂直接 地体 数量(根) | 水平接 地体 长度(米) | 垂直、水平综合接地体数量 | 接地 电阻 （Ω） | |
垂直接地体 数量（根） | 水平接地体 长度（米） | |||||
黑土地、 黄土地 | 100及以下 | 1* | 15 | 2 | 5 | 小于10 |
黏砂土 | 100～300 | 不适合 | 不适合 | 6 | 30 | 小于10 |
砂土 | 301～500 | 9 | 45 | 小于10 | ||
备注：
1、“*”代表电阻率小于32Ω·m。
2、光缆交接箱接地体数量或长度是未采用降阻剂时的数据。
3、垂直接地体长度2.5米，埋深0.7米，水平间距5米。
4、垂直接地体宜采用长度为2.5m的50mm×50mm×5mm热镀锌角钢，水平接地体应采用40mm×4mm热镀锌扁钢。
3、结论
根据以上分析，光缆交接箱防雷接地电阻要达到GB 51158-2015《通信线路工程设计规范》中规定值10欧姆，难度较大，而且要消耗大量的钢材，建设成本大，尤其是土壤电阻率大于100Ω·m场景下。因此，对于土壤电阻率大于100Ω·m时，建议先采用降阻剂，把土壤电阻率降至100Ω·m以内，在设置光缆交接箱接地体。或把光缆交接箱防雷接地电阻放宽至30欧姆见公众号《浅析光缆交接箱接地电阻》。
