中性線を接地する目的は何ですか。安全性の観点から接地とボンディングとはどのように異なりますか。

中性点接地の目的

基準電位を提供する

電力システムにおいて、中性点接地は全回路に対して安定した基準電位を提供します。これは通常ゼロ電位と定義されます。これにより、他の線（例えば火線）に対する電圧値をこのゼロ電位に基づいて決定し、電圧の測定と分析がより便利かつ正確になります。たとえば、三相四線式低圧配電システム（380V/220V）では、火線と中性線間の電圧は220Vであり、この電圧値は中性線のゼロ電位に基づいて決定されます。

システムの安定動作を確保する

三相不平衡負荷の場合、中性点接地は三相電圧の相対的な安定性を確保することができます。三相負荷が不平衡である場合（例えば、一部の住宅地域や小規模商業電力シナリオで、異なる相に接続された電気機器の数や電力が異なる場合）、中性線は不平衡電流を電源の中性点に戻すことができます。これにより、三相電圧の不平衡による電気機器の正常な動作への影響を避けることができます。中性線が接地されていない場合、三相不平衡は各相の電圧を大きく変動させ、装置の寿命に影響を与えたり、装置を損傷させる可能性があります。

故障保護

単相接地故障が発生した場合、中性点接地は故障電流が速やかに流れることを助けます。たとえば、火線が誤って接地した場合、接地された中性線は故障電流に対して低インピーダンスの帰還経路を提供します。これにより、保護装置（例えばヒューズ、ブレーカーなど）が故障電流をタイムリーに検出し、動作して回路を切断し、人的安全と設備の安全を保護することができます。

接地と零接続の安全性の違い

異なる保護原理

• 接地（保護接地）: 保護接地は、電気設備の金属製シェルまたはフレームと地との間に信頼性のある接続を指します。設備に漏れ障害が発生した場合、例えばモーターの巻線絶縁が破損して筐体が帯電した場合、筐体が接地されているため、漏れ電流は接地抵抗を通じて地中に流れます。接地抵抗が十分に小さく、保護装置（例えば漏電遮断器）の動作電流閾値に達すると、保護装置は動作して回路を切断します。接地抵抗が大きい場合でも、人間が帯電筐体に接触した場合、人間の抵抗が接地抵抗よりもはるかに大きいため、大部分の漏れ電流は接地抵抗を通じて地中に流れ、人間を通る電流を減らし、感電のリスクを軽減します。

• 零接続（保護零接続）: 保護零接続は、電気設備の金属製シェルを中性線（中性線）に接続することを指します。三相四線式システムにおいて、設備に漏れ障害が発生した場合、例えば火線と設備筐体のショートが発生すると、短絡電流は中性線を通じて電源に戻ります。短絡電流は通常大きいため、線路上のヒューズが溶けたりブレーカーがトリップしたりして、迅速に電源を切断し、人間の感電を防ぎます。

適用範囲の違い

• 接地: 中性点が接地されていないか、高インピーダンスで接地されている電力システムに適しています。例えば、一部の農村地域での単純な配電システムや一部の特殊な産業電力システムなどです。これらのシステムでは、零接続によって効果的な故障保護を実現できないため、接地は安全性を確保する重要な手段となります。

• 零接続: 主に中性点が直接接地されている三相四線式低圧配電システム（一般的な380V/220Vシステム）に適しています。このようなシステムでは、中性線がすでに接地されているため、保護零接続を使用して漏れ保護を迅速かつ効果的に実現することができます。

故障時の電圧の違い

• 接地: 保護接地システムにおいて、設備に漏れ障害が発生した場合、設備筐体の対地電圧は漏れ電流と接地抵抗の積に等しくなります。接地抵抗が大きい場合、設備筐体には高い対地電圧が生じることがあります。人間を通る電流は比較的小さいものの、感電のリスクは依然として存在します。

• 零接続: 保護零接続システムでは、設備に漏れ障害が発生した場合、短絡電流が中性線を通じて電源に戻るため、理論的には設備筐体の対地電圧は急速にゼロボルトに近づき、安全性が大幅に向上します。