接地(Grounding、Earthing、アース)は、電気設備の特定部分を大地と電気的に接続する工事・状態を指し、感電災害防止、機器保護、落雷対策、ノイズ対策、保護リレー動作の基盤となる重要な電気工事である。電気設備技術基準・解釈で詳細に規定され、用途別に4種類(A種・B種・C種・D種)に分類される。
接地の主要種別と用途は、(1)A種接地工事:高圧・特別高圧用機器の鉄台・金属外箱、避雷器、接地抵抗10Ω以下、(2)B種接地工事:高圧・特別高圧と低圧の混触防止、変圧器の二次側中性点、接地抵抗(150〜600Ω/混触時の電圧上昇による)、(3)C種接地工事:300V超の低圧用機器の鉄台・金属外箱、接地抵抗10Ω以下、(4)D種接地工事:300V以下の低圧用機器の鉄台・金属外箱、接地抵抗100Ω以下、で適用機器・電圧階級により使い分けられる。
接地系統の主要要素は、(a)接地電極:銅板(300×300mm以上)、銅棒(直径14mm以上、長さ500mm以上)、メッシュ接地(広域施設)、(b)接地導線:銅線(C種・D種は1.6mm以上、A種は2.6mm以上)、(c)接地端子・接続部:圧着端子、ボルト固定、ケルビンクランプ、(d)接地抵抗測定(メガー試験、Wenner法)、(e)保護導体(PE:Protective Earth)、(f)TT・TN・IT接地方式の選択、(g)等電位ボンディング(EQ:Equipotential Bonding)、で構成される。
蓄電所での接地設計の論点は、(i)特高変電所・PCS室・電池コンテナ・監視制御室の階層的接地系、(ii)メッシュ接地(敷地全体の接地電位の均一化、感電災害防止)、(iii)落雷対策接地(避雷針、避雷器、避雷導線、専用接地)、(iv)通信機器接地(弱電系の絶縁接地、ノイズ対策)、(v)BMS・PCS等の電子機器接地(耐ノイズ設計)、(vi)共通接地 vs 分離接地(地中での接地電極相互距離、電位干渉)、(vii)接地抵抗の経年変化(土壌乾燥・腐食による劣化、定期測定)、(viii)地震時の接地系継続性、(ix)化学的浸食(電解腐食)対策、で多面的に検討される。
接地不良時のリスクは、(A)感電災害:機器外箱への漏電が大地に流れない場合、人体経由で感電、(B)保護リレー不動作:地絡電流が小さく地絡継電器が検知できない、(C)機器損傷:絶縁破壊、サージによる二次故障、(D)通信機器ノイズ:接地電位差による誤動作、(E)落雷被害拡大:避雷効果不足、(F)電磁波放射障害:放射ノイズの増大、で重大な事故・障害につながる。
関連規格・基準は、(i)電気設備技術基準・解釈(電気事業法施行規則):接地工事の標準、(ii)内線規程(JEAC 8001):施工標準、(iii)IEC 60364:建築電気設備の国際規格、(iv)IEEE 80:変電所接地ガイド、(v)IEEE 81:接地測定法、(vi)JIS C 0364:建築電気設備規格、(vii)電力会社の系統連系規程(JEAC 9701):連系点接地要件、で詳細が定められる。蓄電所建設では、設計段階から接地計画書(メッシュ接地のシミュレーション、接地抵抗計算)を策定し、施工後の接地抵抗測定で適合性を確認する。長期事業期間中の定期的な接地抵抗測定(年次以上)も法定義務である。
国際的には、IEC・IEEE等の国際標準化機関での規格策定、グローバル製造・運用事業者間の技術連携、新興市場(東南アジア・中東・アフリカ等)への展開機会拡大が進展しています。日本企業にとって、本技術領域での研究開発投資の継続、スタートアップ・大学・国立研究機関との産学連携、特許戦略・知財管理の高度化、海外実証案件への参画が、グローバル競争力確保の重要要素です。経済安全保障・サプライチェーン国産化政策の中で、本技術の戦略的位置付けは中長期的にますます重要となります。
主な出典・参考情報
- IEC(国際電気標準会議)規格群(IEC 62933、IEC 62619、IEC 61850等)
- IEEE(米国電気電子学会)標準(IEEE 1547、IEEE 2030.5等)
- JIS(日本産業規格)電気・電池関連規格
- UL認証規格(UL 9540、UL 9540A、UL 1973等)
- 各メーカー製品仕様書・技術資料
- NEDO(新エネルギー・産業技術総合開発機構)技術ロードマップ