接地設備の設計｜B種接地工事について

A種は10Ω、D種は100Ω。接地工事の抵抗値は表から読めば決まります。ところがB種だけは、表を見ても数字が書いてありません。書いてあるのは「150を1線地絡電流で割った値」という式です。そしてその1線地絡電流は、自分の敷地の中を調べても出てきません。ここでは、その1点を軸にB種接地を最初から決めていきます。

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決め方の順番 ― 抵抗値は最後ではなく最初

B種接地でつまずくのは、接地線の太さから決めようとするときです。太さは表を引けば出ますが、それだけでは図面になりません。先に決まっていないといけないのは接地抵抗値の上限で、これは自分の設備の情報だけでは出ないからです。

ペン太

接地抵抗値は測ってから決まるものだと思っていました。

ハリタ

逆です。先に上限を決めて図面に書き、竣工時に測った値がその上限を下回っているかを確認します。

何から何を守るのか ― B種だけ目的が違う

A種・C種・D種は、機器の外箱など金属部にふれた人の感電を防ぐための接地です。B種だけは目的が違います。守る対象は人でも機器の外箱でもなく、低圧電路そのものです。

変圧器の内部で高圧巻線と低圧巻線が接触することを混触といいます。混触すると、本来100Vや200Vしかかからないはずの低圧電路に高圧が侵入します。このとき低圧側が接地されていなければ、低圧電路全体の対地電圧が高圧まで持ち上がり、低圧機器の絶縁が一斉に破壊されます。B種接地は、この電位上昇を地面へ逃がして一定の値に抑えるためのものです。

A種〜D種の役割の整理は受変電設備の設計マニュアル⑫ 接地、接地そのものの考え方は接地は何のためにあるかで扱っています。

接地抵抗値は 150 ÷ 1線地絡電流

電気設備技術基準の解釈 第17条第2項が、B種接地工事の接地抵抗値を定めています。A種の10Ω、D種の100Ωのような固定値ではなく、式で与えられているのがB種の特徴です。

式の意味はこうです。混触したときに接地線へ流れる電流は、高圧側電路の1線地絡電流です。その電流が接地抵抗を流れると、オームの法則で電位が上がります。この電位の上昇を150V以内に抑えたいから、許される抵抗値は 150 ÷ 電流、という形になります。

ペン太

なぜ150Vなんですか？

ハリタ

低圧の対地電圧が150Vを超えると、低圧機器の絶縁にとって厳しくなるためです。ここが緩和の条件にも出てきます。

150・300・600 ― 速く切れるほど緩くなる

式には3つの数字が出てきます。使い分けの基準は地絡を何秒で切れるかです。危ない状態が続く時間が短いほど、許される電位上昇は大きくてよい、という考え方です。

実務では、高圧受電設備に地絡継電器（GR）や地絡方向継電器（DGR）を設けて高圧電路を自動遮断できるようにします。このとき動作時間と遮断器の動作時間を合わせた全体の時間が1秒以内か、1秒を超え2秒以内かで、使える式が変わります。「保護装置があるから600」と決めつけず、時間の裏づけを残してください。

1線地絡電流は、自分では出せない

ここが、B種接地でいちばん実務的なところです。式そのものは電技解釈に載っていますが、その式に入れる長さは、自分の敷地の外にあります。

式の L と L′ は、同じ母線につながっている高圧電路全体の長さです。つまり配電用変電所から延びる配電線路の、架空部分とケーブル部分の合計。需要家の引込ケーブルの長さではありません。だから設計者が自分で計算することはできません。

提示された値が変われば、接地抵抗値の上限も変わります。同じ設備でも、1線地絡電流が2Aなら600÷2＝300Ω、5Aなら600÷5＝120Ωです。だから設計の最初にこの値を確認し、図面にも残します。

ペン太

電力会社に聞かずに、安全側で小さい値を使うのはだめですか？

ハリタ

抵抗値を小さくとる分には安全側ですが、根拠がないと審査で説明できません。数値は必ずもらいます。

どこに付けるか ― 中性点か、1端子か

抵抗値が決まったら、次はどこに施すかです。電技解釈 第24条が、3つの箇所を定めています。

原則は低圧側の中性点です。星形（Y）結線であれば中性点がありますから、そこに施します。単相3線式100/200Vなら中性線に施します。

中性点がない、あるいは施し難い場合の逃げ道が2つめです。低圧電路の使用電圧が300V以下であることが条件で、その場合に限り低圧側の1端子に施すことができます。三角（Δ）結線の200V回路で、1相をB種接地に落とすのがこれに当たります。

低圧を非接地にしたいとき ― 混触防止板

3つめの箇所が混触防止板です。これは変圧器の高圧巻線と低圧巻線の間に入れた金属の板で、混触が起きても高圧が直接 低圧巻線に入らない構造にするためのものです。

低圧電路を接地すると都合が悪い場面があります。接地すると1線地絡だけで回路が止まってしまう設備や、漏電による停止を避けたい設備です。こうした場合、低圧電路そのものを非接地にしておき、B種接地は混触防止板に施します。

変圧器の外箱には別途A種接地工事を施します。混触防止板の接地と外箱の接地を兼用する製品もあるので、図面ではどこにどの種類の接地を施すのかを分けて書いておくと迷いません。混触防止板には、高圧側から入るサージ電圧を小さくする効果もあります。

接地線の太さ ― 一相分の容量でつまずく

最後が接地線です。B種の接地線には2つの条件があります。電技解釈が定める機械的強度の下限と、変圧器の容量に応じた太さです。

ここで間違えやすいのが「一相分の容量」です。表の見出しは変圧器の定格容量ではありません。三相変圧器なら、定格容量を3で割った値が一相分の容量です。三相300kVAなら100kVAとして表を引きます。そのまま300kVAで引くと、必要以上に太い接地線を選ぶことになります。

容量ごとの一覧は接地線の太さ早見表（A〜D種）にまとめてあります。なお表に出てくる5.5・8 は直径のミリではなく断面積のmm²です。14以降と単位がそろっていない表記を見かけますが、すべて mm² で読んでください。

ペン太

三相300kVAを、そのまま表の300kVAの行で引いていました。

ハリタ

それだと100mm²になります。正しくは100kVAの行なので、だいぶ細くて済みます。

選定例と、図面に残すこと

ここまでを1つの設備で通します。6.6kV受電、三相300kVAの変圧器で低圧側は200V、地絡保護は1秒以内に遮断できる構成とします。

決まった数値そのものより大事なのは、その数値になった条件を残すことです。「300Ω以下」とだけ書かれた図面では、次に触る人が600を使ってよい根拠を確かめられません。1線地絡電流の値と、どの式を使ったかをセットで書きます。

接地極を共用する場合や、接地線を省略できる条件については接地線の免除方法、C種・D種との違いはC種接地工事についてで扱っています。

まとめ ― 取り違えやすいところ

この記事を書いた人：ハリタ

電気設備設計の実務者。引込・高圧受変電・幹線・接地を「設計者の視点」で解説しています。プロフィール詳細