JP5876845B2 - 接地装置 - Google Patents

Description

本発明は、雷サージ電流を地中に放出するための接地装置に関する。

発変電所等の電力設備では、建築構造物や電気設備等の被接地体に接続されて、被接地体に流入した雷電流（サージ電流）を地中に放出する接地装置が設けられている。接地装置においては、接地抵抗が低いほど、サージ電流を速やかに地中に放出できるので被接地体の保護効果が高い。接地装置は、基本的には、法令で定められた規定の引張強さを有する金属線又は規定の直径を有する軟銅線でなる接地線を地中に埋設することで構成されるが、接地電位の均一化を図る目的で、複数本の接地線をメッシュ状とした構成も知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−３４８８５号公報

ところで、雷インパルス電流に含まれる周波数帯のうち、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の周波数帯における接地抵抗の周波数特性の改善については十分に検討されていなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、接地装置において、特に、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の周波数帯域における接地抵抗の周波数特性の改善を図ることである。

上記課題を解決するための第１の発明は、
規定の金属線又は軟銅線を第１の接地線（例えば、図１の軟銅より線１０）とし、雷サージ電流を地中に放出するための接地装置であって、
前記第１の接地線にコンデンサ（例えば、図１のコンデンサ回路３０）を介して編線でなる第２の接地線（例えば、図１の平編組線２０）を接続して構成した接地装置である。

この第１の発明によれば、接地装置が、規定の金属線又は軟導線でなる第１の接地線にコンデンサを介して編線でなる第２の接地線を接続して構成されることで、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の周波数帯域における接地抵抗の周波数特性の改善が実現される。

また、第２の発明として、第１の発明の接地装置であって、
前記第１の接地線及び前記第２の接地線は、終端側が開放されてなる、
接地装置を構成しても良い。

また、第３の発明として、第１又は第２の発明の接地装置であって、
前記コンデンサは、０．００５［μＦ］〜３［μＦ］の範囲内の容量でなる、
接地装置を構成しても良い。

実施形態の接地装置の構成図。 接地抵抗の周波数特性の一例。 接地抵抗の周波数特性の一例。 コンデンサ回路による接地抵抗の補償効果の一例。 接地装置の他の構成例。

［全体構成］
図１は、本実施形態の接地装置１の構成図である。この接地装置１は、変電所の避雷器及び鉄塔等の被接地体１００と地中Ｇとを電気的に接続するものである。接地装置１は、第１の接地線である軟銅より線１０と、第２の接地線である平編組線２０と、コンデンサ回路３０を備えて構成される。軟銅より線１０及び平編組線２０は、帯状電極工法或いは線状電極工法等と呼ばれる埋設工法で、接地の有効な面積を確保するとともに互いに電気的な干渉を少なくするよう、所定距離以上離れた距離に地中に埋設される。コンデンサ回路３０は、地中に埋設しても、地上に設置してもよい。

軟銅より線１０は、法令で定められた規定条件を備えた軟銅線であり、一端が被接地体１００に接続され、他端は開放されている。平編組線２０は、本実施形態では銅線の素線を集束したものを平面状に編組したものとする。また、平編組線２０は、軟銅より線１０と上記所定距離以上離した距離に並列に設置され、一端がコンデンサ回路３０を介して軟銅より線１０に接続され、他端は開放されている。より具体的には、被接地体１００と軟銅より線１０の一端とを接続する第１の引き下げ導線に、コンデンサ回路３０を介して第２の引き下げ導線を接続し、この第２の引き下げ導線に、平編組線２０の一端を接続する構成が考えられる。図１の例はこの場合を示している。

コンデンサ回路３０は、雷サージに対応した高圧用コンデンサにて構成した可変容量のコンデンサであり、接地抵抗のインダクタンス成分を低下させる目的で設置される。なお、図１では、コンデンサ回路３０は地上に設置されているが、地中Ｇに埋設することにしても良い。

［実験結果］
本実施形態の接地装置１についての実験結果を説明する。この実験は、断面積６０ｓｑ、長さ２０ｍの軟銅より線１０と、長さ２０ｍの平編組線２０とを、６０ｃｍの間隔をおいて略並行に地中７５ｃｍに埋設して行った。また、軟銅より線１０及び平編組線２０の一端同士を接続するコンデンサ回路３０を、０．５μＦの高圧用コンデンサを３つ直列接続（以下、「３ｓ接続」という）して構成した約０．１６μＦと、０．５μＦの高圧用コンデンサを３つ並列接続（以下、「３ｐ接続」という）して構成した１．５μＦとに容量を変更して実験した。

そして、雷インパルス電流中に含まれる周波数帯の一例である１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度における接地抵抗の周波数特性の測定を行った。接地抵抗の周波数は、周波数特性分析器を加圧電源とする３極法によって測定した。

図２〜図４は、実験結果である接地抵抗の周波数特性を示すグラフである。何れも、横軸を周波数とし、縦軸に接地抵抗の抵抗成分（Ｒ成分）及びインダクタンス成分（Ｌ成分）を示している。

図２は、（ａ）本実施形態の接地装置１と、（ｂ）軟銅より線のみで構成した接地装置との比較を示している。なお、コンデンサ回路３０の容量は約０．１６μＦである（３ｓ接続）。図２によれば、周波数帯の全てに亘って、接地抵抗の抵抗成分（Ｒ成分）及びリアクタンス成分（Ｌ成分）ともに、本実施形態の接地装置のほうが、軟銅より線のみの接地装置より低い。つまり、本実施形態の接地装置１のほうが、軟銅より線のみの接地装置に比較して、接地抵抗の周波数特性が良いといえる。

図３は、コンデンサ回路３０の容量Ｃを変化させた場合の接地抵抗の違いを示す図である。（ａ）コンデンサ回路３０の容量が約０．１６μＦの場合（３ｓ接続）、（ｂ）コンデンサ回路３０の容量が１．５μＦの場合（３ｐ接続）、のそれぞれについての周波数特性を示している。図３によれば、コンデンサ回路３０の容量が変化することで、接地抵抗の周波数特性が変化することがわかる。

そして、図４は、図３の実験結果から求めた、コンデンサ回路３０の容量に応じた接地抵抗の補償効果を示す図である。図４によれば、コンデンサ回路３０の容量が１．５μＦの場合より、コンデンサ回路３０の容量が約０．１６μＦの場合のほうが、補償効果が高い。つまり、コンデンサ回路３０の容量が小さいほど、補償効果が高いといえる。また、周波数が低いほど、補償効果が高いといえる。

これらの実験結果から、本実施形態の接地装置１は、雷インパルス電流中に含まれる１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の周波数帯域において、従来から一般的に利用される接地線である軟銅より線１０のみで構成される接地装置と比較して、接地抵抗の周波数特性を向上させることができる。また、実際に接地装置１を設置する際には、設置する接地線の長さや地面からの深さ等に応じて周波数特性が変化し得るが、コンデンサ回路３０の容量を適切に選定することで、周波数特性を改善できる。コンデンサ回路３０の容量としては、０．００５［μＦ］〜３［μＦ］の範囲内であると好適である。

［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。

例えば、第１の接地線である軟銅より線１０は、規定の直径以上の太さの単銅線であっても良いし、規定の引張強さを有する金属線であっても良い。また、第２の接地線である平編組線２０は、平面状の編組に限らず、平板或いは内部が中空で円環状に網組した編線であっても良い。

また、上述の実施形態では、軟銅より線１０及び平編組線２０それぞれの一端同士をコンデンサ回路３０を介して接続して構成することにしたが、埋設地線は複数の向きに電線を布設することがある。そこで、図５に示すように、軟銅より線１０及び平編組線２０の略中央付近でコンデンサ回路３０を介して接続するように構成しても良い。この場合であっても、軟銅より線１０及び平編組線２０の終端側は開放されて構成される。

１ 接地装置
１０ 軟銅より線（第１の接地線）、２０ 平編組線（第２の接地線）
３０ コンデンサ回路
１００ 被接地体
Ｇ 地中

Claims (3)

1. 金属線又は軟銅線を第１の接地線とし、雷サージ電流を地中に放出するための接地装置であって、
   前記第１の接地線にコンデンサを介して編線でなる第２の接地線を接続して構成した接地装置。
2. 前記第１の接地線及び前記第２の接地線は、終端側が開放されてなる、
   請求項１に記載の接地装置。
3. 前記コンデンサは、０．００５［μＦ］〜３［μＦ］の範囲内の容量でなる、
   請求項１又は２に記載の接地装置。
   
   

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