TT接地とTN接地の違い

電力システムにおいて、接地（アーシング）は電気設備および人員の安全を確保するための重要な措置です。電源の中性点と電気設備の露出導体部（金属製の外装など）がどのように地上に接続されるかによって、電力システムは様々なタイプに分類されます。最も一般的な2つのタイプはTNシステムとTTシステムです。これらのシステムの主な違いは、電源の中性点の接地方法と、設備の露出導体部が地上にどのように接続されているかにあります。

1. TNシステム

定義：TNシステムでは、電源の中性点が直接接地され、電気設備の露出導体部は保護導体（PE線）を通じて電源の接地システムに接続されます。「T」は電源の中性点の直接接地を表し、「N」は設備の露出導体部が保護導体を通じて電源の接地システムに接続されることを示します。

1.1 TN-Cシステム

特徴：TN-Cシステムでは、中性導体（N線）と保護導体（PE線）がPEN線という単一の導体に結合されています。PEN線は作業電流の戻り路としてだけでなく、保護接地としても機能します。

利点：

• 構造が簡単でコストが低い。

• 小規模な配電システムや一時的な電力供給に適している。

欠点：

• PEN線が切断された場合、すべての設備が接地保護を失い、安全上の危険が生じる。

• PEN線が作業電流と接地電流を共有することにより、電圧変動が発生し、設備の性能に影響を与える可能性がある。

1.2 TN-Sシステム

特徴：TN-Sシステムでは、中性導体（N線）と保護導体（PE線）が完全に分離されています。N線は作業電流の戻り路専用であり、PE線は接地保護専用です。

利点：

• 高い安全性：N線が切断された場合でも、PE線が保たれるため、設備に対する継続的な保護が確保される。

• 電圧安定性が高い：N線とPE線が分離されているため、作業電流によるPE線への干渉がない。

• 大規模な配電システムを持つ工業、商業、住宅施設に適している。

欠点：

追加のPE線が必要となるため、TN-Cシステムよりもコストが高い。

1.3 TN-C-Sシステム

特徴：TN-C-Sシステムは、一部がTN-C構成を使用し、別の部分がTN-S構成を使用するハイブリッドシステムです。通常、電源側ではTN-Cシステムを使用し、ユーザー側でPEN線がN線とPE線に分離されます。

利点：

• 完全なTN-Sシステムよりもコストが低く、中規模の配電システムに適している。

• ユーザー側でN線とPE線が分離されることで、安全性が向上する。

欠点：

分離点以前でPEN線が切断された場合、全体のシステムの安全性に影響を与える可能性がある。

2. TTシステム

定義：TTシステムでは、電源の中性点が直接接地され、電気設備の露出導体部は独立した接地電極を通じて地上に接続されます。「TT」の2つの「T」は、それぞれ電源の中性点の直接接地と設備の露出導体部の独立した接地を表します。

2.1 特徴

電源の接地：電源の中性点が直接接地され、基準電位が確立されます。

設備の接地：各電気設備には、電源の接地システムではなく、直接地上に接続された独立した接地電極があります。

保護メカニズム：デバイスに漏れ電流が発生すると、その電流はデバイスの接地電極を通じて地上に流れ、短絡電流を生成してブレーカーまたはヒューズを動作させ、電力を遮断し、設備と人員を保護します。

2.2 利点

• 高い独立性：各デバイスが独立して接地されているため、1つのデバイスの接地が失敗しても、他のデバイスの接地は有効である。

• 分散型電力供給に適している：TTシステムは、農村地帯、農場、一時的な建物などの分散型電力供給シナリオに特に適しており、設備が広範囲に分布している場合や統一された接地ネットワークを実装するのが困難な場合に有用です。

• 良好な故障隔離：1つのデバイスに障害が発生しても、他のデバイスの接地システムには影響を与えないため、故障の範囲が限定されます。

2.3 欠点

• 接地抵抗の要件が高い：残余電流装置（RCDまたはRCCB）が信頼して動作するためには、各デバイスの接地抵抗が非常に低い（通常10Ω未満）必要があり、これはインストールの複雑さとコストを増加させる。

• 電圧変動：各デバイスが独立して接地されているため、複数のデバイスで同時に漏れ電流が発生すると、接地電位が上昇し、他のデバイスの動作に影響を与える可能性がある。

• RCDの要件が高い：TTシステムでは通常、漏れ電流時の迅速な電力遮断を確保するために高感度の残余電流装置（RCDまたはRCCB）が必要である。

3. TNシステムとTTシステムの比較

4. TNシステムとTTシステムの選択

TNシステムとTTシステムの選択は、具体的な用途、安全要件、インストール条件、コスト考慮に基づきます：

• TNシステム：都市の電力網、工場、商業ビル、住宅地域などの集中型電力供給システムに適しています。特にTN-Sシステムは、優れた安全性と電圧安定性により、現代の建物で広く使用されています。

• TTシステム：農村地帯、農場、一時的な建物、移動式設備などの分散型電力供給システムに適しています。TTシステムの独立した接地機能は、統一された接地ネットワークを実装するのが困難な状況で理想的ですが、接地抵抗と残余電流装置に注意を払う必要があります。

結論

TNシステムとTTシステムはそれぞれ長所と短所を持っています。接地システムの選択は、具体的な用途、安全要件、インストール条件、コスト要因に基づいて行われるべきです。TNシステムは一般に集中型電力供給システムに好まれ、より良い安全性と電圧安定性を提供します。一方、TTシステムは分散型電力供給システムに適しており、強い独立性と故障隔離を提供しますが、接地抵抗と残余電流保護の標準が高くなるため、注意が必要です。