金属製のケースに収められた家電のアース

質問

基本的なアナログ回路やデジタル回路しか知らない素人です。
水回りなどで使う、金属の筐体に収められた家電製品は、地面に接地工事されたアースと筐体とを接続して絶縁不良時の感電を防止していますが、電柱のトランスの二次側も片方が接地されているはずです。
アース工事は地面に接続しますが、図のように直接電柱のアースへ接続してはいけないのでしょうか。こうすれば接地抵抗は限りなくゼロです。

回答No.6

fujiyama32

「電気設備技術指針」により質問のような接続はできませんが、仮に質問の
ような接続を行う場合、柱上変圧器の2次側には多くの家庭が接続されます。
これにより、家庭の接地線も電柱の接地線に接続されます。
この接続状態の図と書きましたので貼り付けますので、参考にしてください。

この図を基に以下のように検討を進めます。
1)柱上変圧器の二次側の接地抵抗R1=5Ωとします。
2)家庭の電源はAC100Vです。
3)家庭をA家、B家、C家……X家とします。
4)X家で使用していた電気機器の内部で絶縁不良が発生しました。
5)その時の絶縁抵抗がR0=100Ωに低下したとします。
6)その時、たまたま家人が電気機器の金属フレームに触れました。
7)家人の内部抵抗が500Ω(濡れている手で触った場合など)とします。
8)大地の接地抵抗が100Ωとします。
9)以上の条件で金属フレームに触れた家人に加わる電圧を計算します。
10)人体に流れる電流Iは図の点線により示します。
家人に流れる電流Iは、
I＝AC100V／(R0＋R1＋R2＋R3)
この時の人体に加わる電圧Vは、
V＝R3×I
V＝R3×AC100V／(R0＋R1＋R2＋R3)
V＝500Ω×AC100V／(100Ω＋5Ω＋100Ω＋500Ω)
V＝50000／(705) ＝70.9V
人体には70.9V加わりますので、大変危険な状態といえます。
各家庭の電源には漏電遮断器は設置されていますので家人が触れた瞬間
に動作しますので、最悪の状態には至らないと考えられます。

重要な問題点としてA家、B家、C家の接地線が変圧器の接地線と共通に
なっていますので、X家の絶縁不良の影響によりA家、B家、C家の家人が
電気機器の金属フレームの触れた瞬間に感電することになります。
なお、X家の家人がまだ触っていないとします。

以上により各家庭の接地線は各家庭の敷地内に個々に設ける必要があります。

お礼

有難うございます。
おっしゃる通りの回路を作ってシミュレーションすると、人体には電流が1μＡすら流れませんでした。Ａ家Ｂ家Ｘ家のみでＣ家が抜けていますが、どこか間違っているでしょうか。
これ以上画像は投稿できないので、下記ＵＲＬをご覧ください。
https://uploader.xzy.pw/upload/20190915200140_7936634772.JPG

補足

シミュレーターの画像を間違えていました。
正しくはこちらです。
https://uploader.xzy.pw/upload/20190915202554_4635676462.JPG

回答No.5

sky-dog

電柱等の変圧器の低圧側の中性点に施されている接地と
家電製品や電動機器に施されている接地では目的が違います

変圧器等のB種接地工事は、高圧又は特別高圧電路と低圧電路と
接触する恐れがある場合に、低圧電路の保護のため結合する
変圧器の中性点または１端子に施す
低圧用機器のD種接地工事は、高圧計器用変成器の二次側電路
及び３００V以下の低圧用機器の鉄台の接地など漏電による
感電の危険度を減少させるために施す

変圧器の中性点の接地は高圧線と低圧線が触れた場合に
低圧線に高圧電気が流れることを防止するため
電気器具の接地は感電被害の防止のため
変圧器の中性点接地と電気器具の接地を同じくすると
万が一の場合、家電製品に高圧電気が流れることになります

参考資料
https://electric-facilities.jp/denki4/setti1.html

お礼

。
電柱からに接地は電柱のトランスの絶縁不良に2次側に高圧がかかった場合に備えて法律で義務付けられているそうですが、漏電遮断器の動作にも必要です。

ありがとうございます。
地面に対する接地は、季節や天候の違いで、時に接地不良となる場合があり、完璧ではないと聞きました。であれば、地面と同じ等価回路（抵抗）を人工的に作成して接続すれば、季節や天気による影響の不安はなくなるのではないかと思いました。
直結はおっしゃるとおりきけんですね。

回答No.4

m_and_dmp

NO.２ です。
質問文に書かれていない質問の意図がなんであるか忖度することは苦手です。字面で判断するしかありません。補足していただいたので意図が理解できました。
まず、電力会社が許可しない。
接地抵抗は限りなくゼロではない。柱上変圧器の二次側の接地はB種接地で接地抵抗は数十Ωある場合が多いです。
柱上変圧器の１次側と２次側が接触（混触）したとき、地面に対して大きな電流が流れ、接地線の電位が上昇します。その電圧が家電製品の金属製ケースにもろに現れますので感電を防ぐという接地の意味をなしません。
貴ご質問に添付の図面をみるとわかるように、変圧器二次側は接地されていて、その線は引込線の一方とつながっています。柱上変圧器の接地を家電製品の接地に使用するなら、わざわざ電柱のところまで線を持っていく必要はありません。良いか悪いかは別として、引込線の接地側を家電製品の金属ケースに接続するだけで同じ効果が得られます。
質問ごっこだったのですね？

お礼

添付の画像は回路シミュレータの画面です。
厳密なシミュレーションをしたい時はLTSPICEを使いますが、そこまでの必要がない場合は、このシミュレータソフトを使うと手軽に実験出来ます。

回答No.3

lumiheart

＞こうすれば接地抵抗は限りなくゼロです。
地球上において電柱のアースと一般家庭のアースとがゼロΩでないのは日本国の陸上のみです

TN / TT / IT 配電システム
http://t-sato.in.coocan.jp/terms/distribution-system.html
主要国の電圧と周波数
https://www.jepic.or.jp/data/g10.html

わざわざ「日本国の陸上」と書いたのは日本国内であっても
海上（船舶）や上空（航空機）は必ずしもそうではないからです

また、日本国の陸上でも受電設備のアースと負荷設備のアースがゼロΩの場合は存在します
一般家庭ではないけれど（工場やオフィスビル等）
統合接地システム、等電位ボンディング
https://denkinyumon.web.fc2.com/tougousetti.html
https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieiej/29/12/29_1005/_pdf
https://www.chiko.co.jp/setti/faq/004-3.html

お礼

どうか混乱なさらないでください。

回答No.2

m_and_dmp

良いアイディアだと思いますが、電柱の接地システムは電力会社の資産なので需要家が電柱の接地線に触ることは許可されません。

お礼

いいえ、良いアイデアだとは思っていません。突っ込みどころがあるのは承知しています。どこに突っ込みどころがあるのかが知りたいのです。

回答No.1

chachaboxx

万が一、電柱の接地線が断線すると、電柱側で漏電した場合に漏電電流が地面に流れずに家電機器に流れてきて感電・火災が発生する可能性があります。
そもそもコンセントとブレーカー間でも電気工事の資格が必要ですが、ブレーカーから引き込み線側はもっとレベルが高い資格・許可が必要です。テスターを使うにしても通常のCAT IIでは安全が担保できません。CAT IV以上の遮断電流50KVA、インパルス電圧保護8KV以上を保証できる機器が必要です。自分が感電死するだけでは済まない状況になる可能性があります。

お礼

申し訳ありません。回路図に不備がありました
ある程度の抵抗をはさんでＧＮＤ線を接続した場合はどうでしょうか。

補足

すみません。素人ですので、できるだけ専門用語を使わずに回答していただければ助かります。
トランジスタ回路とか、オペアンプ回路で出てくる用語なら理解できます。お手数をおかけします。