キュービクルの中の変圧器を見ると、外箱には太い接地線が、低圧側の配電盤には別の接地線が、それぞれつながっている。同じ「接地」という言葉でも、どちらも同じ抵抗値の基準で施工されているわけではない。
しかも、変圧器の低圧側中性点につながる接地線の抵抗値は、隣の現場の同じ変圧器とは違う数値が基準になっていることがある。同じ機種の変圧器なのに、なぜ抵抗値の基準が現場ごとに変わるのか。
このトピックを読み終えるころには、キュービクルの中のどの接地線が何のためにあり、なぜB種接地工事だけが現場ごとに違う数値を持つのかを、自分で説明できるようになっている。
種明かしは、接地工事がA種からD種までの4種類に分かれ、それぞれ「何を、どんな事故から守るか」が異なる点にある。特にB種接地工事だけは、他の3種とは違う設計思想で数値が決まる。
A種・C種・D種 — 電圧が高いほど、抵抗値は厳しくなる
A種・C種・D種の3つは、対象設備の使用電圧が高いほど接地抵抗値の基準が厳しく（小さく）なる、という分かりやすい関係にある。
| 種類 | 主な対象 | 接地抵抗値 |
|---|---|---|
| A種 | 高圧・特別高圧機器の外箱、避雷器など | 10Ω以下 |
| C種 | 300Vを超える低圧機器の外箱等 | 10Ω以下（漏電遮断器0.5秒以内なら500Ω以下） |
| D種 | 300V以下の機器の外箱、コンセントの接地極等 | 100Ω以下（漏電遮断器0.5秒以内なら500Ω以下） |
A種は高圧・特別高圧という最も危険な電圧を相手にするため、3種の中で最も厳しい10Ω以下が求められる。C種とD種はどちらも低圧の機器が対象だが、300Vという境界を挟んで抵抗値が10Ω以下と100Ω以下に分かれる。300Vを超える機器は感電時のリスクがより大きいため、D種より厳しい基準になる。
いずれも0.5秒以内に動作する漏電遮断器を施設した場合、C種・D種は500Ω以下まで緩和される。遮断器が高速に電路を切ってくれるなら、接地側に求める性能はそのぶん譲ってよい、という交換条件がここにも表れている。
B種接地工事 — 「固定値」ではなく「式」で決まる唯一の種類
ここまでの3種は、対象の電圧区分さえ分かれば抵抗値が一意に決まる。ところがB種接地工事だけは違う。
B種接地工事は、高圧または特別高圧電路と低圧電路とを結合する変圧器の低圧側中性点（中性点がない場合は低圧側の1端子）に施す接地工事だ。この接地工事の目的は、高圧側の電線が低圧側の電線と接触してしまう「高低圧混触事故」が起きたとき、低圧側の電位が異常に上昇するのを抑えることにある。
高圧の電気が万一低圧側に混触すると、低圧側の配線・機器には本来より大幅に高い電圧がかかり、感電や火災のおそれが一気に高まる。B種接地工事は、変圧器の低圧側中性点を大地としっかり結び付けておくことで、混触時に低圧側の電位が跳ね上がるのを抑える役目を負っている。
は、その変圧器が高圧側で地絡を起こしたときに流れる1線地絡電流[A]だ。変圧器の容量・電線こう長・系統の構成によって、この の大きさは現場ごとに変わる。だからB種接地工事の抵抗値は、他の3種のような固定値ではなく、 を代入して初めて決まる式として与えられている。冒頭で「同じ機種の変圧器なのに、現場ごとに基準の数値が違う」ことが起きていたのは、この が現場の系統条件によって変わるからだ。
遮断が速いほど、基準は緩和される
高圧側電路を自動的に遮断する装置を設けている場合、B種接地工事の抵抗値はさらに緩和される。
原則の150/Igから、300/Ig、600/Igへと、遮断が速くなるほど分子の数字が大きくなり、基準が緩和されていく。地絡が起きてもすぐに高圧側を切り離せるなら、低圧側の電位上昇にさらされる時間そのものが短くなるため、接地抵抗の側で求める性能を落としてもよい、という考え方だ。
例題
1線地絡電流 が5Aの変圧器に、高圧側電路を自動遮断する装置を設けていない場合、B種接地工事の接地抵抗値の基準はいくらか。
同じ変圧器に、1秒以内に高圧側を自動遮断する装置を追加した場合はどうか。 が3Aなら、
数値だけを見ると「200Ωの方が甘い基準」に見えるが、これは遮断装置という安全側の対策が加わったことで、接地側に求める性能を落としても総合的な安全性が保たれる、という設計だ。
Ig自体も、計算で求めることがある
ここまでの例題は、いずれもIgの値があらかじめ与えられている前提で計算した。だが実務や試験の出題では、Igそのものが与えられず、配電線路の公称電圧とこう長（電線延長）から、Igを先に計算しなければならないことがある。
中性点非接地方式の三相3線式高圧配電線路（電線はケーブル以外を使用）を例にとると、電気設備技術基準の解釈は、1線地絡電流を次の式で求めるとしている。
は配電線路の公称電圧を1.1で除いた電圧[kV]、は同一母線に接続される架空配電線路の電線延長（こう長の合計）[km]だ。
例題（2段階の計算）
公称電圧6,600V、こう長35kmの中性点非接地方式の三相3線式高圧配電線路がある。この配電線路に接続される柱上変圧器の低圧側に施すB種接地工事の接地抵抗値を求める。
まずVを求める。
これを1線地絡電流の式に代入する。
このをB種接地工事の抵抗値の式に代入すると、
このように、B種接地工事の接地抵抗値を求める計算は、「配電線路の電圧・こう長からIgを求める」→「IgからR_Bを求める」という2段階になっていることがある。の式だけを覚えていても、自体が問題文に与えられていない出題形式には対応できない。
静電容量から地絡電流を求める、もう1つの計算方法
配電線路のこう長から1線地絡電流Igを求める実務式（I₁=1+((V/3)L-100)/150）とは別に、線路の対地静電容量から理論的に地絡電流を求める計算方法もある。中性点非接地方式の高圧配電線路で一線完全地絡事故が起きたとき、地絡電流Igは、線路の対地静電容量C[F]・線間電圧V[V]・角周波数ω(=2πf)を使って、次の近似式で概算できる。
例題
線間電圧6,600V・周波数50Hzの中性点非接地方式の高圧配電線路で、線路の全対地静電容量が0.15μFのとき、一線完全地絡事故が発生した場合の地絡電流を求める。
地絡電流は、線路側と需要設備側に分流する
需要設備が高圧配電線路につながっている場合、線路には線路自体の対地静電容量C1のほかに、需要設備側の対地静電容量C2も存在する。線路のどこかで一線完全地絡事故が起きると、地絡電流Igは、この線路側C1と需要設備側C2の比に応じて分流する。需要設備の受電点に設置された零相変流器（ZCT）が検出できるのは、Igのうち需要設備側へ分流した分だけであり、おおむね次の割合になる。
なぜB種だけ、この式で決まるのか
A・C・D種は「その機器・電路にどれだけの電圧がかかっているか」という、施設した時点で決まっている条件から抵抗値が決まる。だがB種が守っているのは、混触という事故が起きたときに低圧側へ流れ込む電流の大きさそのものだ。同じ電圧区分の変圧器でも、系統の構成や電線のこう長が違えば、地絡時に流れる電流 は変わる。だからB種だけは、施設時点の固定値ではなく、その系統の実際の地絡電流から逆算する式で基準が与えられている。
キュービクルの設計・選定に関わる実務では、変圧器の容量や系統構成が変われば、その都度 を計算し直し、B種接地工事の抵抗値が基準を満たしているかを確認する。A・C・D種のように一度覚えれば済む数値ではなく、系統ごとに計算し直す数値だという点が、B種を扱ううえで最も重要な心構えになる。
接地抵抗は、計算で見積もり・現場で測る
ここまでの話は、いずれも「接地抵抗の基準値がいくつか」という話だった。では実際の接地抵抗そのものは、どうやって求めるのか。
棒状の接地棒を大地に打ち込んだときの接地抵抗は、大地抵抗率ρ[Ω・m]と接地棒の長さL[m]・直径d[m]から、次のような式で理論的に近似できることが知られている。
この式は、接地極を設計する段階で「このくらいの長さ・太さの接地棒を打てば、おおよそこの程度の抵抗値になりそうだ」という見積もりに使うものだ。実際に施工した接地極の抵抗値は、土質のばらつきや含水率、気温などの影響を受けるため、この式だけで済ませず、現場で実測して確認する必要がある。
電位降下法（E-S-H法）— 現場での測定の基本形
実務で最もよく使われる接地抵抗の測定法が「電位降下法」だ。被測定接地極（E、抵抗を測りたい対象）から離れる方向に、電流を流すための補助接地極（H）と、電位を測るための補助接地極（S）を、E・S・Hの順に一直線上へ配置するのが基本の考え方になる。
測定の考え方を、自作の数値例で見てみる。E-H間に1Aの電流を流し、E-S間の電位差を測定したところ15Vだったとすると、接地抵抗はオームの法則と同じ考え方で求められる。
この15Ωという値が、実際に大地に打ち込んだ接地極の抵抗値であり、先ほどの理論式で見積もった値とはズレることがある。設計段階の見積もりと、施工後の実測値の両方を押さえておくのが、接地工事を扱う実務の基本になる。E・S・Hの配置間隔や測定条件の細かな数値基準は、現場の状況によって調整が必要になるため、詳細は電気設備技術基準の解釈や測定器メーカーの手順を確認するとよい。
冒頭のキュービクルで、変圧器の低圧側中性点につながる接地線の抵抗値が現場ごとに違っていた理由——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。