【接地・雷保護の設計マニュアル①】接地は何のためにあるか ― 地面に流すのではなく、電位をそろえる
こんにちは、HARITAの設計室です。
今回から新しい連載「接地・雷保護の設計マニュアル」を始めます。
接地は、電気設備のなかでいちばん「なんとなく」で流されやすいところだと思います。図面には接地極の記号が並び、仕様書には抵抗値が書いてある。でも「なぜその値なのか」「なぜここに打つのか」を聞かれると、答えに詰まる。
理由のひとつは、接地という言葉が3つの違うものを指しているからです。第1回は、そこを分けるところから始めます。
危ないのは「電気がある」ことではない
まず、感電がなぜ起きるのかを確認します。
人が感電するのは、電気に触れたからではありません。触れた2点のあいだに電位差があり、その差によって人の体に電流が流れるからです。電位差がなければ、そこに電圧がかかっていても人体に電流は流れません。
機器の外箱が絶縁不良で充電したとき、外箱と大地のあいだには電位差が生まれます。そこに人が立って触れると、人が電流の通り道になります。
接地は、この外箱の電位を大地の電位に近づけておく工事です。差が小さくなれば、人体に流れる電流も小さくなります。
ただしそれは手段であって目的ではありません。目的は「危険な電位差をつくらないこと」。この順番を取り違えると、抵抗値だけを追いかけて肝心の導通やボンディングを見落とします。
感電のしくみそのものは 新人講座 第15回 接地（アース）のきほんと接地線サイズ でも扱っています。
接地には、3つの目的がある
同じ「アース」と呼んでいても、求めているものは3種類あります。
保護接地 人を守るための接地です。露出した金属部の電位を大地に近づけ、地絡が起きたときに保護装置を確実に動作させます。いちばん基本になるものです。
機能接地 機器を正しく働かせるための接地です。電子機器や通信機器が信号の基準にする電位をつくります。人の安全のためではなく、機器の動作のためにあります。
雷保護用接地 雷電流を大地へ安全に散らすための接地です。ここだけは「大きな電流を流す」ことが正面の目的になります。扱う電流の桁が違うので、要求も別物です。
実務でこの3つが混ざるのは、1つの接地極が複数の目的を兼ねることがあるからです。兼ねてよいかどうかは第3回で扱います。
目的が違えば、求めることも違う
3つを並べると、効いてくる要求が違うことが分かります。
- 保護接地は、確実に低い抵抗と、切れない導通が要る。端子1本の緩みで成立しなくなる
- 機能接地は、抵抗値よりノイズの少なさが効く。他系統から回り込む電位変動を嫌う
- 雷保護用接地は、大電流に耐える断面と、周囲との等電位化が要る
「とりあえずアースを取っておく」で済まないのは、ここが違うからです。どの目的の接地なのかを先に決めないと、何を満たせばよいのかが決まりません。
たとえば通信機器のアースを、保護接地と同じ感覚で他の設備と一緒にしてしまうと、抵抗値としては合格でも機器が誤動作することがあります。逆に、ノイズを嫌って何もかも分けると、今度は系統間に電位差ができて別の問題が起きます。
A種〜D種は「目的」の分類ではない
ここで、よくある誤解をひとつ潰しておきます。
A種・B種・C種・D種は、接地の目的による分類ではありません。「何に施すか（対象）」と「使用電圧」で区分が決まります。設計者が重要度を見て好きに選ぶものではない、ということです。
区分ごとの中身と接地線サイズは 接地線の太さ早見表と接地工事の種類 に、種別ごとの解説は A種・B種・C種・D種 にまとめてあります。受変電設備の中での使い分けと、B種だけが他と性格の違う理由は 高圧受変電設備の設計マニュアル⑫ 接地 が正面から扱っています。
この連載で扱うこと
全6回の流れです。
①接地の目的（今回）で3つの目的を分け、②接地極と抵抗で「どこに何本打つか」と抵抗値の実際を見ます。③共用と分離でつなぐ・分けるの判断、④等電位ボンディングで電位差そのものへの対策。⑤雷保護の全体像で外部と内部の役割分担を整理し、⑥SPDと図面化で他人が読める形にして終わります。
上の段が接地そのもの、下の段がつなぎ方と雷、という構成です。
まとめ
- 感電が起きるのは電位差があるから。接地は電位をそろえる工事
- 「地面に捨てる」ではない。電流を流すのは手段であって目的ではない
- 接地には保護接地・機能接地・雷保護用接地の3つの目的がある
- 目的が違えば要求も違う。どの目的の接地かを先に決める
- A種〜D種は目的の分類ではない。対象と使用電圧で決まる区分
- この連載は、区分が決まったあとの「どこに・何と・どうつなぐか」を扱う
接地の話で迷ったら、まずこの一点に戻ると判断がつきます。
よくある質問
Q1. 接地抵抗値さえ満たしていれば大丈夫ですか？
足りません。抵抗値は測れる指標のひとつにすぎません。保護接地では、接地線が確実につながっていること（導通）のほうが実際の事故に直結します。端子の緩み1か所で、抵抗値が合格でも保護は成立しなくなります。
Q2. 機能接地は、保護接地と一緒にしてはいけないのですか？
一律に禁止されるものではありません。むしろ共用したほうが電位差ができにくく有利な場面もあります。判断の基準は第3回で扱いますが、「分ければ安全」という思い込みだけで決めないのが大事です。
Q3. 雷保護用接地は、他の接地とつないでよいのですか？
現在の考え方では、分離するのではなく等電位化する方向が基本になっています。雷電流が流れたときに系統間で大きな電位差が生じることを避けるためです。詳しくは第4回と第5回で扱います。
Q4. 既存建物の接地が図面と違うことがあります。どうすればいいですか？
改修案件ではよくあります。まず現状を測って記録するのが出発点です。図面のとおりだと仮定して設計を進めると、施工段階で必ず食い違いが出ます。測定値と、どこにつながっているかの実測を先に押さえてください。
次回予告
第2回は「接地極と接地抵抗」です。接地極をどこに何本打つのか、抵抗値がなぜ思ったように下がらないのか、下がらないときに何ができるのか。そして測定と記録の話をします。
合言葉は「抵抗値は設計ではなく、土が決める」。→ 第2回 接地極と接地抵抗 を公開しました。
