光纜網(wǎng)建設(shè)中的防雷接地方案

許召棟（中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇南京210019）

1 概述

通信網(wǎng)絡(luò)日益成為新時(shí)期我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性公共基礎(chǔ)設(shè)施，光纜網(wǎng)則是通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施。無論是近年推行的“寬帶中國(guó)戰(zhàn)略”還是新一輪“電信普遍服務(wù)試點(diǎn)”無不以光纜網(wǎng)建設(shè)為基礎(chǔ)。防雷接地是涉及安全的重大問題，而光纜網(wǎng)建設(shè)場(chǎng)景多、環(huán)境復(fù)雜、工程量大、工期緊張，光纜建設(shè)中的防雷接地往往由于不影響正常生產(chǎn)而被忽視，為日后事故埋下了隱患，必須引起重視。

2 光纜構(gòu)件接地必要性分析

光纜結(jié)構(gòu)分為纜芯、加強(qiáng)元件和護(hù)層三大部分。加強(qiáng)元件一般采用圓形鋼絲、鋼絞線等，護(hù)層則有雙面涂塑的鋁帶（PAP）或鋼帶（PSP）。如果光纜在室外引雷（直擊雷、感應(yīng)雷）后通過加強(qiáng)元件和護(hù)層傳導(dǎo)至機(jī)房、住宅，將造成嚴(yán)重的人員財(cái)產(chǎn)損失。

GB51158-2015《通信線路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》8.3.1條規(guī)定“年平均雷暴日數(shù)大于20天的地區(qū)及有雷擊歷史的地段，光（電）纜線路應(yīng)采取防雷措施”?？v觀全國(guó)，除西北個(gè)別地（市）外，其他區(qū)域年平均雷暴日都在20天以上。

3 光纜構(gòu)件接地方案

光纜網(wǎng)建設(shè)中防雷接地主要分為中途接地和終端接地。

3.1 中途接地方案

光纜在敷設(shè)中途需做防雷線接地，主要針對(duì)直埋光纜和架空光纜。直埋光纜根據(jù)土壤電阻率敷設(shè)防雷線，架空光纜電桿、吊線采取接地措施。

3.1.1 直埋光纜線路防雷線

當(dāng)雷電擊中直埋光纜附近的大地時(shí)，雷擊點(diǎn)的電位迅速升高，土壤被電離產(chǎn)生電弧并成為導(dǎo)體，從而使光纜帶電。地下水露頭處、特別潮濕處以及地下有導(dǎo)電礦藏處易受雷擊，應(yīng)視土壤電阻率敷設(shè)防雷線。具體方案如表1所示。

表1 直埋光纜接地方案

3.1.2 架空光纜接地

平原、曠野上孤立的建筑物和土山頂部的建筑物易發(fā)生雷擊，架空桿路比較符合以上特征，與其他光纜敷設(shè)方式相比，架空光纜接地顯得更為重要。架空光纜線路接地措施分為電桿接地（含拉線接地）和吊線接地。

3.1.2.1 電桿接地

每隔250 m左右的電桿、角深大于1 m的角桿、飛線跨越桿、桿長(zhǎng)超過12 m的電桿、山坡頂上的電桿等應(yīng)做避雷線。

a）利用拉線做避雷線時(shí)，4.0 mm鋼線一端應(yīng)高出電桿100 mm，在距桿頂100 mm處應(yīng)用3.0 mm鋼線捆扎，且每間隔500 mm捆扎一次，4.0 mm鋼線另一端壓入拉線抱箍?jī)?nèi)并與其良好接觸。

b）水泥電桿無預(yù)留避雷線穿釘?shù)模瑧?yīng)在水泥桿頂部鑿孔沿水泥桿內(nèi)孔壁穿放4.0 mm鋼線至桿根，并按要求延伸，4.0 mm鋼線高出桿頂100 mm，并應(yīng)用3.0 mm鋼線捆扎，水泥桿的頂部鑿孔應(yīng)在地線安裝后用水泥封堵。

c）水泥電桿有預(yù)留避雷線穿釘?shù)?，?yīng)從穿釘螺母向上引出1根4.0 mm線徑的鋼線并高出桿頂100 mm，應(yīng)在桿根部的地線穿釘螺母處接出4.0 mm線徑的鋼線入地。

d）在與10 kV以上高壓輸電線交越處，電桿應(yīng)安裝放電間隙式避雷線，兩側(cè)電桿上的避雷線安裝應(yīng)斷開50 mm間隙。

3.1.2.2 吊線接地

光纜吊線應(yīng)每隔300~500 m利用電桿避雷線或拉線接地，每隔l km左右加裝絕緣子進(jìn)行電氣斷開。

a）吊線利用預(yù)留地線穿釘作地線時(shí)，應(yīng)將光（電）纜屏蔽層用4.0 mm鋼線與安裝在吊線上的地線夾板連接，并將4.0 mm鋼線沿電桿引至電桿的預(yù)留孔與預(yù)留地線穿釘連接入地。在桿根部的地線穿釘螺母處應(yīng)接出4.0 mm線徑的鋼線入地。

b）吊線利用拉線做地線時(shí)，吊線應(yīng)經(jīng)地線夾板用4.0 mm鋼線與拉線抱箍連接，通過拉線入地。光（電）纜金屬屏蔽層應(yīng)通過地線夾板用4.0 mm鋼線與吊線連接。

c）吊線直接入地式地線，吊線應(yīng)通過地線夾板與4.0 mm鋼線地線連接，沿電桿每隔500 mm用3.0 mm鋼線捆扎。

d）線路吊線及其他設(shè)備的接地電阻值應(yīng)符合表2的要求。如果接地電阻達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)增加接地極或添加降阻劑。

表2 架空光纜吊線接地電阻表

避雷線的地下延伸部分應(yīng)埋在地面700 mm以下，4.0 mm鋼線延伸線的接地電阻及延伸長(zhǎng)度應(yīng)符合表3的要求。

表3 避雷線電阻要求

3.1.3 電氣連通

目前，國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于光纜線路的接地有2種方式：一種是全程電氣連通并在機(jī)房?jī)?nèi)接地；另一種是全程斷開，即每段光纜的金屬部件在接頭處做有效電氣隔斷，但進(jìn)入機(jī)房的線纜必須做有效接地。

GB51158-2015《通信線路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定光纜接頭處兩側(cè)金屬構(gòu)件不做電氣連通。

3.2 終端接地方案

GB51158-2015《通信線路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》8.3.5條規(guī)定“在局（站）內(nèi)或交接箱處線路終端時(shí)，光（電）纜內(nèi)的金屬構(gòu)件必須做防雷接地”。光纜終端設(shè)備通常包括光纜配線架、光纜交接箱、分纖箱、終端盒等，都應(yīng)進(jìn)行接地。

在光纜配線架中光纜金屬構(gòu)件應(yīng)用截面不小于6 mm2的銅接地線，與高壓防護(hù)接地裝置相連，然后用截面不少于35 mm2的多股銅芯電力電纜引接到機(jī)房的第1級(jí)接地匯接排或小型局站的總接地匯接排。機(jī)房接地排接地電阻應(yīng)不大于10 Ω。

光（電）纜線路進(jìn)入光纜交接箱、分纖箱等交接設(shè)備時(shí)，金屬構(gòu)件應(yīng)用截面不小于6 mm2的黃綠雙色多股銅芯接地線與高壓防護(hù)接地裝置相連，然后使用截面積不小于16 mm2的黃綠色多股銅芯接地線引接到原有接地體上，接地電阻要求不大于10 Ω。

3.2.1 光纜配線架接地

通信機(jī)房應(yīng)至少有2個(gè)接地排直接與地網(wǎng)連通，第1個(gè)接地排宜與第1級(jí)防雷器、配電箱、光纜金屬加強(qiáng)芯和金屬外護(hù)層連接；第2個(gè)接地排宜與設(shè)備地、直流電源地、機(jī)殼、走線架等連接。

實(shí)際工程中光纜金屬加強(qiáng)芯不做接地的情況較多，一旦光纜帶電將無法泄流，會(huì)導(dǎo)致連接至光纜配線架的多條光纜損壞，同時(shí)光纜配線架機(jī)殼將電流傳導(dǎo)至機(jī)房其他設(shè)備，影響網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行，可能造成嚴(yán)重的人員財(cái)產(chǎn)損失。

與光纜金屬加強(qiáng)芯不做接地的情況相比，防雷排和工作地、保護(hù)地混用的情況更為嚴(yán)重。當(dāng)光纜配線架中任一光纜的加強(qiáng)芯帶電時(shí)，都會(huì)將電流引入等電位連接的設(shè)備，造成嚴(yán)重后果。機(jī)房地排屬于機(jī)房配套設(shè)施，各專業(yè)新增設(shè)備都需從地排引接，工程參與人員多且復(fù)雜，極易出現(xiàn)混接，而在后續(xù)工程建設(shè)中將積重難返。

尤其是本地網(wǎng)核心機(jī)房、縣級(jí)中心機(jī)房更應(yīng)重視這些安全風(fēng)險(xiǎn)，一旦光纜引雷造成機(jī)房帶電，不僅會(huì)對(duì)本地（市）、縣級(jí)業(yè)務(wù)造成嚴(yán)重影響，還會(huì)導(dǎo)致其所在省際干線、省級(jí)干線、市到縣傳輸系統(tǒng)的電路中斷，同時(shí)危害機(jī)房施工、運(yùn)維人員人身安全。建議進(jìn)行專項(xiàng)整治，嚴(yán)格區(qū)分防雷排、工作地排和保護(hù)地排，并明確標(biāo)示，嚴(yán)格避免后續(xù)工程中出現(xiàn)混用。在整改過程中應(yīng)注意確保各地排直接和地網(wǎng)連通，尤其是防雷排。盡量減少工作地線的割接，以免引起設(shè)備掉電，各專業(yè)做好協(xié)同和預(yù)案，確保工程順利實(shí)施。

光纜在光纜配線架中應(yīng)參照?qǐng)D1所示方式接地。

需要注意的是光纜配線架除高壓防護(hù)裝置應(yīng)接地外，機(jī)殼本身也應(yīng)接地，以防止金屬外殼帶電危及人身和設(shè)備安全。接地端子通常位于光纜配線架機(jī)殼上方，建議采用16 mm2銅芯電纜接至機(jī)房保護(hù)地排。

圖1 光纜配線架中接地方案圖

3.2.2綜合柜接地

小型局站尤其是基站中入局光纜較少，常在綜合柜中的光分配子架中成端，部分傳輸綜合柜無加強(qiáng)芯專用接地排（高壓防護(hù)裝置），導(dǎo)致加強(qiáng)芯接地與機(jī)柜保護(hù)接地共用地線，光纜加強(qiáng)芯上的強(qiáng)電對(duì)綜合柜內(nèi)的傳輸設(shè)備造成損害。

應(yīng)在機(jī)柜內(nèi)安裝光纜金屬加強(qiáng)芯專用接地排，將該銅排安裝在機(jī)柜內(nèi)光纜加強(qiáng)芯固定板上，并與固定板上的每個(gè)光纜加強(qiáng)芯固定端子緊固連接在一起。銅排與機(jī)房?jī)?nèi)第1級(jí)接地匯流排之間采用截面積35 mm2銅芯電纜，并使銅排與光纜配線架或綜合柜外殼保持絕緣。

3.2.3 光纜交接箱接地

與光纜配線架相比，光纜交接箱是使用更廣泛的光纖配線設(shè)備。由于通常位于室外，周邊往往不具備可利用的地排，光纜交接箱未接地的問題更為普遍。需要說明的是光纜交接箱接入光纜數(shù)量更多，分布范圍更廣，如果1條光纜引雷帶電，它將通過高壓防護(hù)裝置引流到其他光纜，造成的影響不可小視。

3.2.3.1 光纜交接箱產(chǎn)品要求

光纜交接箱產(chǎn)品種類多，應(yīng)滿足YD/T 988-2015《通信光纜交接箱》的技術(shù)要求。

a）接地裝置與箱體金屬構(gòu)件之間的耐電壓水平不小于3 000 V（DC），1 min不擊穿、無飛弧。

b）接地裝置與箱體金屬構(gòu)件之間的絕緣電阻應(yīng)不小于2×104MΩ，試驗(yàn)電壓為DC 500 V。

接地裝置與箱體金屬構(gòu)件之間絕緣和耐壓水平不滿足要求的應(yīng)進(jìn)行整改。

3.2.3.2 接地體要求

光纜交接箱周邊應(yīng)新做接地體，具體要求如下：

a）接地體上端距地面宜不小于0.7 m。在寒冷地區(qū)接地體應(yīng)埋設(shè)在凍土層以下。在土壤較薄的石山或碎石多巖地區(qū)應(yīng)根據(jù)具體情況確定接地體埋深。

b）垂直接地體宜采用長(zhǎng)度不小于2.5 m的熱鍍鋅鋼材、銅材、銅包鋼等接地體，垂直接地體間距不宜小于5 m，具體數(shù)量可根據(jù)地網(wǎng)大小、地理環(huán)境情況確定。

c）在大地土壤電阻率較高的地區(qū)，當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)接地電阻值難以滿足要求時(shí)，可向外延伸形成輻射形接地體，也可采用液狀長(zhǎng)效降阻劑、接地棒以及外引接地等方式。

d）水平接地體應(yīng)采用熱鍍鋅扁鋼或銅材。水平接地體應(yīng)與垂直接地體焊接連通。

e）接地體采用熱鍍鋅鋼材時(shí)，其規(guī)格應(yīng)符合以下要求：鋼管的壁厚不應(yīng)小于3.5 mm；角鋼不應(yīng)小于50 mm×50 mm×5 mm；扁鋼不應(yīng)小于40 mm×4 mm；圓鋼直徑不應(yīng)小于10 mm。

f）接地體采用銅包鋼、鍍銅鋼棒和鍍銅圓鋼時(shí)，其直徑不應(yīng)小于10 mm。鍍銅鋼棒和鍍銅圓鋼的鍍層厚度不應(yīng)小于0.254 mm。

g）除混凝土中接地體之間所有焊接點(diǎn)外，其他接地體之間所有焊接點(diǎn)均應(yīng)進(jìn)行防腐處理。

h）接地裝置的焊接長(zhǎng)度，采用扁鋼時(shí)不應(yīng)小于其寬度的2倍；采用圓鋼時(shí)不應(yīng)小于其直徑的10倍。

普通的接地網(wǎng)改造需要挖開地面布放接地體，要大面積動(dòng)土，而進(jìn)行地面開挖工作是要向市政府部門報(bào)建的，報(bào)建流程非常繁瑣，很難獲得批準(zhǔn)，費(fèi)用也較高，可采用接地棒接地的方式，建議使用銅包鋼接地棒，減少路面開挖的實(shí)施難度。

在均勻的土壤條件下，可采用重錘施工，單根打入時(shí)在接地棒的尖頭安裝鉆頭（抗沖擊螺栓），避免接地棒被打深時(shí)銅層受損害。如遇較深接地時(shí)，可用連接器連接多根接地棒，直到需要的長(zhǎng)度，使接地棒達(dá)到良好的電氣連接效果。當(dāng)遇到很難深鉆或根本不能打入的土壤時(shí)，可使用鉆孔工具鉆孔后把接地棒用連接器連接到需要的長(zhǎng)度。接地電阻不滿足要求時(shí)，應(yīng)做將多根接地棒分別垂直打入土壤并在水平方向可靠連接，或者采用離子接地棒加降阻劑的方式，離子接地棒會(huì)長(zhǎng)時(shí)間透泄出高度電離的化學(xué)物質(zhì)改善周圍土壤接地電阻率，而降阻劑可以直接降低接地棒周圍的電阻率。

在FTTH工程中，光纜交接箱常安裝于地下車庫，應(yīng)就近從附近的弱電間地排中引接。

3.2.4 分纖箱接地

由于“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略的實(shí)施和“提速降費(fèi)”政策的推行，F(xiàn)TTH成為國(guó)內(nèi)最主要的固定寬帶接入方式，分纖箱也成為使用最多的光纜終端設(shè)備。由于分纖箱節(jié)點(diǎn)多、接地成本高，大樓接地排設(shè)置不規(guī)范，接地體引接困難，實(shí)際工程中分纖箱不接地的情況較為普遍，這給FTTH工程埋下了安全隱患。

分纖箱內(nèi)光纜金屬加強(qiáng)芯和金屬護(hù)層應(yīng)用6 mm2的多股銅線連接至分纖箱接地排，分纖箱接地排應(yīng)用截面積不小于16 mm2的多股銅線就近引到該樓層接地排；當(dāng)離接地排較遠(yuǎn)時(shí)，可就近從樓柱主鋼筋引出接地端子作為接地點(diǎn)。

針對(duì)不同場(chǎng)景，分纖箱接地方案如下：

a）多層建筑物：接地體位于一層樓道內(nèi)或墻體外側(cè)時(shí)，分纖箱可直接引接；建筑物沒有基礎(chǔ)地網(wǎng)時(shí)，可在樓外新建接地體，接地體的要求和3.2.3.2節(jié)相同，接地電阻不大于10 Ω；建筑物沒有基礎(chǔ)地網(wǎng)，又無法新建接地體時(shí)，可利用樓宇內(nèi)現(xiàn)有的電氣防雷接地裝置；以上條件不滿足時(shí)建議使用非金屬加強(qiáng)芯光纜。

b）高層建筑物：較為規(guī)范的高層建筑物弱電間內(nèi)有接地扁鋼直通各樓層，分纖箱接地線可就近從弱電間接地扁鋼引接；有些建筑內(nèi)每個(gè)單元弱電間內(nèi)只有1個(gè)接地位置，可能位于地下或地上低層弱電間內(nèi)，甚至不同單元分布位置亦不相同，可視分纖箱數(shù)量和樓層高度直接從該地排引接，或者在適當(dāng)樓層新建地排（新建地排應(yīng)滿足接地電阻不大于10 Ω的要求），分纖箱從就近地排引接；以上條件不滿足時(shí)建議使用非金屬加強(qiáng)芯光纜。

在工程中也有將分纖箱地線連接至橋架的情況，但橋架本身是需要接地的金屬構(gòu)件，不應(yīng)作為接地排。

從主筋內(nèi)引接是GB 50689-2011《通信局（站）防雷與接地工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中提及的可選方案，但是存在施工協(xié)調(diào)困難、主筋接地電阻本身不達(dá)標(biāo)、接地線和主筋因操作空間有限導(dǎo)致連接不可靠等風(fēng)險(xiǎn)，故本文不做推薦。

3.2.5 終端盒接地

光纜終端盒通常用于樓外基站接入，加強(qiáng)芯及屏蔽層應(yīng)可靠接地，并用16 mm2銅芯電纜連接至防雷箱，接地應(yīng)充分利用樓頂避雷帶、避雷網(wǎng)、預(yù)留的接地端子以及建筑物樓頂?shù)母黝惪赡芘c地構(gòu)成回路的金屬管道。

4 結(jié)束語

安全無小事，工程建設(shè)中應(yīng)貫徹“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的方針，而防雷接地是工程設(shè)計(jì)規(guī)范和施工驗(yàn)收規(guī)范中的強(qiáng)制性條文，必須嚴(yán)格執(zhí)行，從而有效防范通信建設(shè)工程施工生產(chǎn)的安全事故，保護(hù)人員和財(cái)產(chǎn)安全，確保通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行。