共通の接地システムを使用する電力配分における利点と、どのような注意が必要か 電力配分において共通の接地システムを使用する利点は何か。また、どのような注意点が必要か

共通接地とは何か？

共通接地とは、システムの機能接地（作業接地）、設備保護接地、および雷保護接地が単一の接地電極システムを共有する慣行を指します。または、複数の電気機器からの接地導体が一緒に接続され、1つまたは複数の共通接地電極にリンクされる場合もあります。

1. 共通接地の利点

• 接地導体が少ないため、システムがシンプルになり、メンテナンスと検査が容易になります。

• 複数の接地電極を並列に接続した場合の等価接地抵抗は、独立した個別の接地システムの総抵抗よりも低いです。建物の構造鋼材や鉄筋を使用して共通接地電極としている場合、その低抵抗により、共通接地の利点がさらに顕著になります。

• 信頼性の向上：1つの接地電極が故障しても、他の電極が補完できます。

• 接地電極の数が減少し、設置コストと材料費が削減されます。

• 絶縁不良によってフェーズからシャーシへの短絡が発生した場合、大きな故障電流が流れ、保護装置が迅速に動作します。これにより、作業者が故障装置に接触した際の接触電圧も低下します。

• 雷による過電圧の危険を軽減します。

理論的には、雷による逆フラッシュオーバーを防ぐために、雷保護接地は建物構造、電気設備、およびそれらの接地システムから安全な距離を保つべきです。しかし、実際のエンジニアリングではこれはしばしば実現不可能です。建物には多くの導入線（電力、データ、水など）があり、広範囲に分布しています。特に、強化コンクリートの構造鉄筋を隠蔽された雷保護導体として使用している場合、雷保護システムを建物のパイプ、設備筐体、または電力システムの接地から電気的に分離することはほとんど不可能です。

このような場合、共通接地が推奨されます—変圧器の中性点、すべての電気設備の機能接地と保護接地、および雷保護システムを同じ接地電極ネットワークに接続します。たとえば、高層ビルでは、内部の鋼製フレームワークを使用して電気接地と雷保護システムを統合することで、効果的なファラデーケージが形成されます。このケージに結合されたすべての内部電気設備と導体は、雷による電位差と逆フラッシュオーバーから保護されます。

したがって、建物の金属構造を使用して接地する場合、複数のシステムの共通接地は、全体の接地抵抗が1 Ω未満に維持される限り、実現可能であり、有利です。

2. 共通接地の重要な考慮事項

接地電流の性質：
接地電位上昇（GPR）のリスクは、接地電流の大きさ、継続時間、頻度に依存します。たとえば、雷避雷器や避雷針は雷撃時に非常に高い電流を通過させるかもしれませんが、これらのイベントは短時間で頻繁ではないため、結果のGPRは限られたリスクです。

ただし、共通接地抵抗は、接続されているすべてのシステムの中で最も厳しい要件を満たす必要があります。理想的には1 Ω以下です。

地中性点が固体接地された低電圧配電システムでは、共通接地電極が接続されたすべての負荷からの連続的なリーク電流を通過させ、循環接地電流を形成します。接地抵抗が安全限界を超えると、設備と人員に危険が及ぶ可能性があります。

さらに、コンピュータや敏感な電子機器の広範な使用により、フィルタ接地が必要になることが多いです。大容量のライン対地EMI/RFIフィルタは、大地に対して大きな容量リーク電流を導入し、これが総接地電流に貢献します。

接地電位上昇が接続された設備に与える影響：
屋内コンパクト変電所ユニットを例に考えてみましょう。従来、変圧器の中性点、金属筐体、および負荷設備のシャーシはすべて共通接地に接続されていました。一方、避雷器には放電時の危険な電位上昇を避けるために別々の接地がよく与えられていました。

しかし、負荷装置に絶縁不良が発生し電流が漏れると、全故障ループ電流が共通接地電極を通って流れ、局所の接地電位が上がり、スイッチギアの筐体電圧も上がります。このような条件下でメンテナンス人員がキャビネットドアを開けると、感電の危険があります。このような事故は繰り返し発生しています。

そのため、現代の慣行では、屋内変電所では機能接地（たとえば変圧器の中性点）を保護接地と雷保護接地から分離することが多いです—これは設置の複雑さを増すものの、安全性が向上します。

3. 関連規格と規制（中国）

• 現在の中国の電力産業標準によれば：

• クラスB電気設備の場合、供給する配電変圧器がクラスB設備を含む建物内に配置されておらず、その高圧側が不接地、ペテルセンコイル（消弧コイル）接地、または高抵抗接地システムで動作している場合、低圧システムの作業接地は変圧器の保護接地と同じ接地電極を共有することができます。ただし、接地抵抗はR ≤ 50/I (Ω) かつ R ≤ 4 Ωを満たす必要があります。

• 有効接地システムで動作するクラスA電気設備の場合、変圧器の作業接地は保護接地グリッドの外に配置されなければならず、つまり共通接地は許可されません。

• 配電変圧器がクラスB電気設備を含む建物内に設置され、その高圧側が低抵抗接地を使用している場合、低圧作業接地は以下の条件を満たせば保護接地と共有することができます：

• 接地抵抗がR ≤ 2000/I (Ω) を満たすこと。

• 建物が主等電位結合（MEB）システムを実装していること。

• また、1 kV以上の大型接地短絡電流システムでは、迅速な故障遮断が確保できる場合、共通接地は許可されますが、接地抵抗は1 Ω未満でなければなりません。

• クラスA設備の配電変圧器の保護接地は、関連する避雷器接地と同じ接地電極を共有することができます。

4. 結論

実践経験によれば、公共の低電圧配電システムでは、接地システムの完全な分離はしばしば達成不可能ですが、作業接地、保護接地、および雷保護接地を組み合わせた共通接地は、より安全で経済的であり、設置が簡単でメンテナンスもしやすいです。

共通接地の潜在的なリスクを軽減するために、エンジニアは以下のことをすべきです：

• 建物の構造鋼材を自然な接地電極として十分に活用すること。

• 総接地抵抗を1 Ω未満に維持すること。

• 施設全体にわたる包括的な等電位結合を実装すること。

これらの措置により、危険が最小限に抑えられ、現代の電気設備の安全かつ信頼性の高い運転が確保されます。