コンパクト変電所の接地抵抗はなぜ通常4Ω以下か？

コンパクト変電所は重要な電力配電設備であり、その安全な運転は信頼性の高い接地措置に依存しています。人々はしばしば疑問を持ちます：なぜコンパクト変電所の接地抵抗は通常4Ω以下と要求されるのでしょうか？この値の背後には厳密な技術的根拠と適用シナリオの制限があります。実際、≤4Ωの要求はすべての場合において必須ではありません。これは主に高圧システムが「未接地」、「共振接地」または「高抵抗接地」方式を採用する場合に適用されます。これらの接地方式では、高圧側で単相接地障害が発生した場合、障害電流は比較的小さく（通常10A以下）なります。接地抵抗を4Ω以内に制御することで、障害電圧は比較的安全な範囲（例えば40V）に抑えられ、低圧側でのPE線の電位上昇による感電リスクを効果的に回避できます。以下のテキストでは、この技術的要求事項の背後の原理と論理を深く分析します。

なぜコンパクト変電所の接地抵抗は通常4Ω以下と要求されるのでしょうか？実際、接地抵抗が≤4Ωであるという要求には適用条件があり、すべての場合に適用されるわけではありません。この基準は主に高圧システムが未接地、共振接地、または高抵抗接地方式を採用する場合に適用され、高圧システムが効果的な接地を使用する場合には適用されません。

上記の3つの接地方式（未接地、共振接地、および高抵抗接地）では、高圧システムの単相接地障害電流は比較的小さく、通常10A以下です。このような障害電流がコンパクト変電所の接地抵抗R_bを通過すると、それに電圧降下が発生します。R_bが4Ωの場合、電圧降下は：U=I×R=10A×4Ω=40V

高圧システムの保護接地と低圧配電システムの系統接地はしばしば同じ接地極を使用するため、低圧側でのPE線の地対電位も40Vまで上昇します。この電圧は人間の感電安全限界（接触電圧限界は一般的に50Vとされています）よりも低いので、高圧側で接地障害が発生した場合でも、低圧側での個人感電事故のリスクを大幅に減らすことができます。

関連標準（例えば「交流電気設備の接地設計規程」GB/T 50065-2014）によれば、第6.1.1条は次のように規定しています：
非接地、共振接地、および高抵抗接地システムで動作する高圧配電設備が1kV以下の低圧電気機器に電力を供給する場合、保護接地の接地抵抗は次の要件を満たし、4Ωを超えないものとする：R ≤ 50 / I

• R：季節変動を考慮した最大接地抵抗（Ω）；

• I：計算用の単相接地障害電流。共振接地システムでは、障害点の残余電流を基準とする。

以上のように、コンパクト変電所の接地抵抗を4Ω以下に制限することは、高圧側で接地障害が発生した場合に接触電圧を安全な範囲内に効果的に制御し、個人の安全を確保することを目的としています。この要求は特定の接地システムと障害電流レベルに基づいた安全性設計の結果です。