接地工事の種類と抵抗値 — B種だけが計算式である理由

接地工事には4種類あり、対象となる電圧区分・機器ごとに使い分けが決まっている。

（電技解釈第17条・29条。A種の接地極は原則地下75cm以上の深さに埋設する）

A種・C種・D種を並べてみると、対象の電圧が上がるほど数字が厳しくなる（Ωの数値が小さくなる）という素直な並びになっている。高圧・特別高圧の機器はA種10Ω、300Vを超える低圧機器はC種10Ω、300V以下の低圧機器はD種100Ω。ここまではすべて「何Ω以下」と一言で言える。

A種の接地極を地下75cm以上の深さに埋設するという規定にも理由がある。地表に近い浅い場所は、季節や天候によって土の乾湿が大きく変わり、接地抵抗の値が不安定になりやすい。深く埋めるほど土中の水分状態が安定し、接地抵抗の値も安定する。加えて、深く埋めることで工事や車両の通行などによる物理的な損傷からも接地極を守れる。高圧・特別高圧という、事故時の危険度が特に高い設備を守るA種だからこそ、こうした埋設条件まで含めて規定されている。

このとき低圧側に流れ込む電流の大きさ（1線地絡電流Ig）は、変圧器や系統の規模によって設備ごとに違う。だから「10Ω以下」のような固定値では対応できず、150（守りたい電圧そのもの）÷Ig（設備ごとの地絡電流）という式にせざるを得ない。式の分子の150は、暗記のための数字ではなく、そのまま「対地電圧150Vを超えさせない」という目的を表している。

自動遮断装置があれば、事故を短時間で止められる分、必要な接地抵抗の厳しさは緩和される。混触時に高圧側を自動遮断する装置がある場合、遮断時間が1秒を超え2秒以下なら300/Ig、1秒以下ならさらに緩い600/Igまで許される。この関係は、「対地電圧150Vを超えた状態がどれだけ長く続くか」という時間の長さと、「接地抵抗をどこまで厳しくするか」という2つの手段が、互いに補い合っていることを示している。事故を素早く遮断できるなら接地抵抗は多少緩くてよく、逆に自動遮断に頼れないなら接地抵抗をより厳しくして電圧上昇そのものを抑える必要がある、という考え方だ。なお、計算した1線地絡電流が2A未満になる場合は2Aとして計算する、という下限のルールもある。

ここで実際に計算例を1つ確認しておく。ある変圧器の1線地絡電流Igを計算した結果、1.2Aだったとする。この値は2A未満のため、計算上は下限の2Aを使う。自動遮断装置がない場合、必要な接地抵抗は150÷2＝75Ω以下になる。もし1秒以内に自動遮断する装置があれば、600÷2＝300Ω以下まで緩和される。同じ設備でも、自動遮断の有無・速さによって必要な接地抵抗の基準がまったく変わる、という点をこの数字で確認しておきたい。

B種は「変圧器の接地」ではない — 低圧側にしか付かない

ここで、単線結線図の問題で実際に点を落とす取り違えを潰しておく。「変圧器の中性点の接地＝B種」 と覚えてしまうことだ。これは半分しか合っていない。

B種の目的をもう一度見れば分かる。B種が抑え込みたいのは、混触したときに低圧側の対地電圧が 150Vを超えることだった。守っている相手は低圧側の電路だ。だから接地を施す場所も 低圧側でなければ意味がない。条文（電技解釈第24条）も「高圧又は特別高圧と低圧を結合する 変圧器の低圧側の中性点」と、はっきり側を指定している。中性点が無い場合は低圧側の1端子だ。

では高圧側の中性点に接地を施す場合はどうなるか。そこは低圧側ではないので、B種ではない。 ここまでは第24条の条文どおりで動かない。高圧設備に施す接地としてA種（E_A）で整理する資料が 多く、単線結線図の設問でもそう扱われる。ただし条文の側を見ると、電路の中性点への接地そのものを 扱っているのは電技解釈第19条で、接地線は直径4mm以上（引張強さ2.46kN以上）といったA〜D種とは 別建ての要件が置かれている。確実に言えるのは「B種ではない」ほうで、そこを軸に判断する。

事故のとき、B種とD種は1本の直列回路になる — 外箱の電圧は分圧で決まる

ここまでB種とD種を別々の接地として見てきたが、実はこの2つ、事故の瞬間には1本の回路としてつながる。低圧機器の内部で絶縁が破れ、充電部が金属製外箱に完全に触れてしまった（完全地絡）としよう。このとき電流の通り道を指でなぞると——電源の変圧器から機器へ、外箱へ、D種接地線を通って大地へ、大地の中を通って変圧器のB種接地極へ、そして変圧器に帰る。つまり地絡電流は、機器のD種接地抵抗$R_D$と変圧器のB種接地抵抗$R_B$の直列回路を流れる。

直列回路なら、話はオームの法則だけで進められる。電源の対地電圧を$V$とすると、地絡電流は

$I_g = \frac{V}{R_B + R_D}$

人が触れるのは外箱だから、危険なのは外箱の対地電圧、つまりD種接地抵抗での電圧降下だ。

$V_D = I_g \times R_D = V \times \frac{R_D}{R_B + R_D}$

数値で最後まで追ってみる。対地電圧100Vの低圧電路につながる機器で完全地絡が起き、$R_B$＝10Ω、$R_D$＝40Ωだったとする。

1. 地絡電流：$I_g = 100 \div (10 + 40) = 2\,\mathrm{A}$
2. 外箱の対地電圧：$V_D = 2 \times 40 = 80\,\mathrm{V}$（分圧で書けば $100 \times 40/50 = 80\,\mathrm{V}$）

もしこの機器のD種接地を10Ωまで下げられたら、$I_g = 100 \div 20 = 5\,\mathrm{A}$、$V_D = 5 \times 10 = 50\,\mathrm{V}$。電流は2.5倍になったのに、外箱の電圧は80Vから50Vへ下がった。人にとっての危険は電流の総量ではなく自分の触れる場所の電圧だから、この向きの変化が「安全になった」ということになる。

この見方に立つと、D種の条文の作りも読み直せる。原則100Ω以下という上限は、この分圧の分子$R_D$を野放しにしないための歯止めだ。ただし式を見れば分かるとおり、外箱の電圧は$R_D$単独では決まらず、相手方の$R_B$との比で決まる。だからD種の規定は抵抗値だけで完結せず、0.5秒以内に自動遮断する装置があれば500Ω以下でよいという緩和とセットになっている。電圧をどこまで下げるか（抵抗で守る）と、危険な状態をどれだけ短時間で断ち切るか（時間で守る）の2本立て——B種の150/Ig・300/Ig・600/Igとまったく同じ設計思想が、D種の側にも流れている。

接地を「省略してよい」場合がある — 金属管工事のD種

接地工事には、施さなければならない場合だけでなく、条件がそろえば省略してよい場合も定められている。代表例が、使用電圧300V以下の低圧屋内配線を金属管工事で施工するときの、管のD種接地工事だ。原則は接地必須だが、第159条第3項第四号は省略できる場合を2本立てで定めている。

• 管の長さ（2本以上の管を接続して使う場合は全長）が4m以下のものを乾燥した場所に施設する場合
• 使用電圧が直流300V又は交流対地電圧150V以下で、管の長さが8m以下のものに簡易接触防護措置を施すとき、又は乾燥した場所に施設するとき

条件の作りを見ると、省略が許される理屈が読み取れる。接地は「漏電した金属に人が触れたとき」の備えだから、管が短いほど、人が触れにくいほど、そして乾燥していて電気が人体へ流れにくいほど、備えを省く余地が生まれる。8mまで延ばせる第二の条件では、そのかわり電圧に上限（直流300V・交流対地電圧150V以下）が付き、さらに簡易接触防護措置か乾燥した場所かのどちらかが要る。「4m以下ならどこでも省略できる」わけではない（乾燥した場所という条件が必須）し、8m条件から対地電圧の限定を落とすと条文と食い違う。長さの数字だけを切り出して覚えないことが肝心だ。

なお、使用電圧が300Vを超える低圧の金属管工事ではC種接地工事が原則で、接触防護措置を施した場合はD種接地工事に緩和できる。ここでも「人が触れにくくなるほど要求が緩む」という同じ理屈が流れている。

外箱が無いなら、どこに接地するのか — 乾式変圧器の鉄心

この科目で見てきた接地の原則は「機械器具の金属製の台及び外箱に施す」だった。では、接地すべき外箱そのものが無い機器はどうするのか。キュービクル内に据えられる乾式変圧器には、金属製の外箱を持たない構造のものがある。

答えは条文そのものに書き込まれている。第29条第1項の本文には括弧書きがあり、「外箱のない変圧器又は計器用変成器にあっては、鉄心」に接地を施すと定めている。接地の目的は、絶縁が破れたときに電位が現れる金属部分を大地につなぎとめることだ。外箱があれば外箱が「人が触れるかもしれない金属」だが、外箱が無ければ、その役割は機器の中心にある鉄心が担う。だから接地の対象が外箱から鉄心に置き換わるだけで、種別の決め方（300V以下D種・300V超C種・高圧はA種）は外箱の場合とまったく同じ。高圧の外箱のない乾式変圧器なら、鉄心にA種接地工事となる。独立した特別ルールではなく、原則の条文の括弧書きが受け皿になっている、という位置づけごと覚えておくと崩れない。

土の中で大地と握手しているのは何か — 接地極の材料と寸法

ここまで見てきたのは「何Ω以下にするか」と、機器から地面まで電流を運ぶ接地「線」の話だった。では、その先端で実際に大地と接している金属——接地極——は、何でできていて、どれくらいの大きさが要るのか。

まず規定の出どころを書き分けておきたい。電技解釈第17条が定めているのは、接地抵抗値、接地線の太さ（A種は引張強さ1.04kN以上の容易に腐食し難い金属線又は直径2.6mm以上の軟銅線、B種は原則直径4mm以上——高圧電路と低圧電路を結合する変圧器なら2.6mm以上——の軟銅線等、C種・D種は直径1.6mm以上の軟銅線等）、そしてA種・B種の接地極の埋設深さ（地下75cm以上）などだ。接地極そのものの材料と寸法の一覧は、電技解釈には出てこない。 その部分の目安を実務で示しているのが、民間自主規程である内線規程になる。

内線規程が接地極として掲げているのは、おおよそ次のような材料と最小寸法だ（要旨。正確な条件は内線規程本文で確認する）。

並べてみると、材料の顔ぶれに共通点があることに気付く。銅そのものか、鋼の芯に銅を被せたもの（銅覆鋼棒）か、鉄に亜鉛めっきの防食を施したものか——どれも「土の中で腐食に耐えながら、長期にわたって導通を保つ」ことに向けて選ばれている。 寸法の下限も、大地との接触面積を確保して接地抵抗を安定させるためのものだ。板なら面積、棒や管なら太さと長さ、と形ごとに「大地との接触の量」を確保する向きで数字が付いている。

接地線の側に戻ると、電技解釈第17条の「容易に腐食し難い金属線又は軟銅線」という言い回しにも、同じ思想が流れていることが分かる。接地は、施工した瞬間だけ導通していればよいものではない。事故はいつ起きるか分からず、そのとき確実に電流を大地へ逃がせるように、線も極も「腐食に耐えて導通を保ち続ける」ことが素材選びの軸になっている。抵抗値・線の太さ・極の材料という3つの規定は、別々の暗記項目ではなく、この1つの目的でつながっている。

接地工事の種類を取り違えると、検査の意味そのものが変わってしまう。たとえば300Vを超える動力機器の外箱に、本来必要なC種（10Ω以下）ではなく、より緩いD種（100Ω以下）の基準で接地抵抗を確認してしまうと、実際には人を感電から守るのに足りない抵抗値のまま「合格」と判断してしまう恐れがある。逆にB種の接地をA種と同じ固定値の発想で「10Ω以下あればよい」と判断してしまうと、変圧器の規模によっては150/Igで求まる本来の基準より緩い値で済ませてしまい、混触時に低圧側の対地電圧が150Vを超える事態を見逃しかねない。接地工事は種類ごとに守っている対象が違うため、種類を取り違えることは、単なる数値の間違いではなく「誰を守るための検査だったか」を見失うことに直結する。

第二種電気工事士でも接地工事は学ぶが、扱うのはC種とD種——低圧の機器を人の感電から守る接地までだ。第一種になると、高圧・特別高圧の機器を守るA種と、変圧器内部の事故から低圧側全体を守るB種が新たに加わり、4種類を横断した使い分けや、B種の計算問題が出題範囲に入ってくる。低圧の2種類で学んだ「機器の外箱を人から見て安全にする」という発想の外側に、「高圧の設備そのものを守る」「変圧器の中の事故から系統全体を守る」という新しい役割が広がっている、というのがこの科目でのA種・B種の位置づけになる。

接地線の太さ — 直径で書かれるか、断面積で書かれるかで見え方が変わる

電技解釈第17条は接地線の太さも定めている。系統は3つだ。

高圧を相手にするA種が2.6mm、低圧のC種・D種が1.6mm。ここまでは素直だ。B種だけが2段になっているのは、17-3表が「結合する相手の電路」で切っているからで、高圧または第108条の特別高圧架空電線路と低圧を結ぶ変圧器なら2.6mm、それ以外（＝より高い特別高圧を相手にする場合）は4mmに上がる。高圧受電のキュービクルで出てくるB種は、ほぼ前者だ。ところがキュービクル内の機器の接地を問う設問では、選択肢が直径ではなく「◯mm²」という公称断面積で書かれていることがある。単位が変わると、覚えた数字がそのままでは使えない。

対応させるのは、単線の直径と、より線の公称断面積の慣用の組合せだ。計算式から導く値ではなく、市販の電線サイズとして対で使われている並びを覚える。

右端の幾何面積とぴったり一致しないのは、より線が同じ直径の単線を下回らないよう、公称断面積が少し上に取られているためだ。円の面積の式で3.5や5.5が出てくるわけではないので、電卓で確かめようとして合わずに混乱しないこと。

この基準には例外がある。移動して使用する機器の金属製外箱等に接地工事を施す場合で、可とう性を必要とする部分には、別の基準が置かれている（第17条）。

「0.75mm²」という数字は、それだけでは不適切と決められない。 据え置きの機器なら1.6mm（約2.0mm²）以上が必要だが、移動して使う機器のコードの1心なら条文どおりだ。設問に「移動して使用する」「可とう性を必要とする」とあるかどうかを先に読む。

細くてよいのは、強度を譲っているからではない。移動する機器のコードは曲げられ引きずられるので、太い単線を入れればそこで折れて断線する。 接地線が切れてしまえば太さの意味そのものが消える——使われ方に耐える形を選ばせている、という規定だ。

なぜ太さに下限があるのか。接地線は平常時は電流の流れない線だが、地絡の瞬間だけ故障電流の全部を引き受ける。細すぎれば接地線自身が溶断し、いちばん必要な瞬間に逃げ道が消える。第17条が接地線に最初に求めている条件が「故障の際に流れる電流を安全に通じることができるものであること」なのは、そのためだ。接地抵抗値は「どれだけうまく逃がせるか」、太さは「逃がしている間、線が持ちこたえられるか」を見ている。役割が違うから、両方に基準がある。

4種類の接地工事を「誰を、何から守るか」で読み直せるようになる

抵抗値の数字だけを暗記していると、A種10Ω・C種10Ω・D種100Ωという似た数字にすぐ混乱してしまう。だが「誰を守っているか」という視点を持つと、A・C・D種は人を感電から守る接地としてひとまとめに理解でき、B種だけが変圧器内部の事故から低圧側全体を守る、まったく別の役割の接地だと整理できる。

今日試せることとして、自分の職場やよく行く建物のキュービクルの銘板や配線図があれば、そこに書かれている接地工事の種類（A種・B種・C種・D種）を探してみるといい。高圧機器にはA種、変圧器の中性点付近にはB種、という対応が、単なる記号ではなく「誰を守っているか」という機能の違いとして見えてくる。

太陽光発電の高圧連系設備や、蓄電池・EV充電設備を高圧で受け入れる工事でも、新しく設置する機器がどの電圧区分・どの役割を持つかによって、必要な接地工事の種類が変わってくる。抵抗値を丸暗記するのではなく、その接地が「誰を、何から守っているか」から考える習慣は、そうした新しい設備の接地計画を立てるときにそのまま生きてくる。

冒頭の謎、B種だけが式になっている理由。答え合わせは理解度チェックの最後の問題でしてみよう。