地抵抗：定義、要因、および測定方法

地の抵抗は、接地電極が地面に流れる電流に対して提供する抵抗として定義されます。これはまた、地への抵抗または接地抵抗とも呼ばれます。地の抵抗は、接地システムの設計と維持において重要なパラメータであり、電気設備の安全性と性能に影響を与えます。

接地電極とは何か？

接地電極は、土中に埋められ、電気システムの接地端子に接続された金属製の棒またはプレートです。故障電流や雷のサージが地面に散逸するための低抵抗パスを提供します。また、システムの電圧を安定させ、電磁干渉を減らす役割も果たします。

接地電極は、銅、鋼、亜鉛メッキ鉄、または他の導電性と腐食耐性に優れた材料で作ることができます。接地電極のサイズ、形状、長さ、深さは、土壌条件、電流定格、および接地システムの用途によって異なります。

地の抵抗に影響を与える要因は何ですか？

地の抵抗は主に、電極とゼロポテンシャル点（無限大の地）との間の土壌の比抵抗によって決まります。土壌の比抵抗は、以下の要因によって影響を受けます：

• 土壌の電気伝導度は主に電解によるものです。土壌中の水分、塩分、その他の化学成分の濃度がその伝導度を決定します。塩分含有量の高い湿った土壌は、塩分含有量の低い乾燥した土壌よりも比抵抗が低いです。

• 土壌の化学組成は、そのpH値と腐食特性に影響を与えます。酸性またはアルカリ性の土壌は、接地電極を腐食し、その抵抗を増加させる可能性があります。

• 土壌粒子の粒径、均一性、充填状態は、その孔隙率と保水能力に影響を与えます。均一な分布と密な充填を持つ細粒土壌は、不規則な分布と緩い充填を持つ粗粒土壌よりも比抵抗が低いです。

• 土壌の温度は、その熱膨張と凍結点に影響を与えます。高温は、イオンの移動度を高めることで土壌の伝導度を増加させます。低温は、土壌中の水分を凍結させることで伝導度を低下させます。

地の抵抗はまた、電極自体の抵抗と電極表面と土壌との接触抵抗にも依存します。しかし、これらの要因は通常、土壌の比抵抗に比べて無視できるほど小さいです。

地の抵抗を測定する方法は？

既存のシステムでの地の抵抗を測定するには、様々な方法があります。一般的な方法は以下の通りです：

電位降下法

この方法はまた、3点法または電位降下法とも呼ばれています。これは、2つの試験電極（電流電極と電位電極）と接地抵抗計が必要です。電流電極は、既存の接地電極から一定の距離にその深度と同じ深さに挿入されます。電位電極は、それらの抵抗領域（影響範囲）の外側に適切な距離で挿入されます。テスト装置は、電流電極を通じて既知の電流を注入し、電位電極と既存の接地電極間の電圧を測定します。地の抵抗はオームの法則を使用して計算されます：

ここでRは地の抵抗、Vは測定された電圧、Iは注入された電流です。

この方法は単純かつ正確ですが、測定前に接地電極へのすべての接続を切断する必要があります。

クリップオン法

この方法はまた、誘導周波数テストまたはステークレス法とも呼ばれています。これは、試験電極を必要とせず、接地電極への接続を切断することなく行うことができます。これは、既存の接地電極を取り囲む2つのクリップを使用します。1つのクリップは電極に電圧を誘導し、もう1つのクリップはその電極を通過する電流を測定します。地の抵抗はオームの法則を使用して計算されます：

ここでRは地の抵抗、Vは誘導された電圧、Iは測定された電流です。

この方法は便利で迅速ですが、複数の電極を持つ並列接地ネットワークが必要です。

付属棒法

この方法は1つの試験電極（電流電極）と接地抵抗計を使用します。電流電極はワイヤーを使って既存の接地電極に接続されます。テスト装置は、ワイヤーを通じて既知の電流を注入し、ワイヤーと既存の接地電極間の電圧を測定します。地の抵抗はオームの法則を使用して計算されます：

ここでRは地の抵抗、Vは測定された電圧、Iは注入された電流です。

この方法では、接地電極への接続を切断する必要はありませんが、ワイヤーと電流電極との間に良好な接触が必要です。

スター・デルタ法

この方法は、既存の接地電極の周りに等辺三角形に配置された3つの試験電極（電流電極）を使用します。接地抵抗計は、各ペアの試験電極に順番に既知の電流を注入し、それぞれの試験電極間の電圧を測定します。地の抵抗はキルヒホッフの法則を使用して計算されます：

ここでRは地の抵抗、V_AB、V_BC、V_CAは各試験電極間の測定電圧、Iは注入された電流です。

この方法では、接地電極への接続を切断する必要はありませんが、他の方法よりも多くの試験電極が必要です。

デッドアース法

この方法は、接地抵抗計と直列に接続された2つの試験電極（電流電極）を使用します。1つの試験電極は既存の接地電極の近くに、もう1つの試験電極は遠くに挿入されます。テスト装置は、両方の試験電極を通じて既知の電流を地面に注入し、それらの間の電圧を測定します。地の抵抗はオームの法則を使用して計算されます：

ここでRは地の抵抗、Vは測定された電圧、Iは注入された電流です。

この方法では、既存の接地電極への接続を切断する必要はありませんが、両方の試験電極間の非常に長いワイヤーが必要です。

傾斜法

この方法は、1つの試験電極（電位電極）と接地抵抗計を使用します。電位電極は、既存の接地電極から定期的に一定の間隔で直線に移動します。テスト装置は、既存の接地電極を通じて既知の電流を地面に注入し、各間隔での電位電極との間の電圧を測定します。電圧対距離のグラフを作成し、電圧軸上の交点を見つけるために補外します。地の抵抗はオームの法則を使用して計算されます：