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電気工事士試験 · 学習ガイド

地絡保護

地絡保護とは

地絡保護は、電路が大地につながる地絡事故を検知して除去する保護です。

地絡を検知する。回路の途中から電流の一部が大地へ逃げる矢印。
地絡では回路から大地へ電流が流れます。その異常を検知して保護に結び付ける仕組みを、通常の電流経路と区別します。

地絡は、電路が大地につながる事故です。線同士の短絡と混同せず、どこへ電流が流れ出たかを考えると、地絡保護の検知対象が見えます。

地絡保護
機器・条件役割・判断
ZCT(零相変流器)零相電流を検出
ZPD(零相基準入力装置)零相電圧を検出
GR(地絡継電器)零相電流の大きさで地絡を検出
DGR(地絡方向継電器)零相電圧と零相電流の位相で構内・構外を判別
遮へい層の接地線ZCTの電源側で接地→ZCTに通さない/負荷側で接地→ZCTに通して接地

基本の仕組み

基本の仕組みの図解。中央の零相変流器の輪に、上段の往き線と下段の戻り線を通す。輪の右側で往き線から大地へ流れる枝を描き、往きと戻りの対応が崩れる様子を示す。零相変流器から保護装置へは情報を伝える矢印を引く。
覚えること:一部が大地へ流れると往復の対応が崩れる

正常時には往きと戻りの電流が対応していても、一部が大地へ流れるとその関係が崩れます。零相変流器は、このような地絡に関わる電流の情報を保護装置へ伝えます。

地絡保護には零相電流や零相電圧などを利用する方式があり、方向を判別するものもあります。設備の接地方式や保護範囲に合う方式を読むことが重要です。

地絡電流が必ず大きく、過電流保護だけで十分に検出できるとは限りません。短絡保護と地絡保護を別項目で確認する理由がここにあります。

零相電流と地絡方向

零相電流と地絡方向の図解。中央の縦線で左右を比較し、左はZCTの零相電流だけがGRへ入る矢印、右はZCTの零相電流とZPDの零相電圧がDGRへ入る2本の矢印を描く。右では2入力の位相から事故方向を判別する様子を示す。
覚えること:高圧ケーブル長く対地容量大→DGR

ZCTは複数線をまとめて通し、健全時には打ち消し合う電流の差を零相電流として検出します。高圧地絡では電流が小さい場合があり、通常の過電流継電器だけでは見逃すことがあります。

GRは零相電流の大きさで動作し、DGRはZPD(零相基準入力装置)の零相電圧と零相電流の位相で事故方向を判別します。構内の高圧ケーブルが長く対地静電容量が大きいと、構外の地絡でGRが不要動作するおそれがあるため、DGRを使います。

試験に出る

  • 地絡は電路が大地につながる事故である。
  • 零相変流器などで地絡に関わる電流を検出する。
  • 零相電流・零相電圧を利用する方式がある。
  • 地絡電流は過電流保護だけで検出できるとは限らない。
  • 短絡保護と地絡保護は別に考える。
  • DGRはZCTの零相電流とZPDの零相電圧を入力とし、構外の地絡による不必要動作(もらい事故)を防ぐ。
  • ケーブル遮へい層の接地線は、ZCTより電源側で接地するならZCTに通さず、負荷側で接地するならZCTに通してから接地する。

重要な言葉

地絡
電路が大地につながる事故。
地絡継電器
地絡を検知して動作する保護継電器。
零相変流器
地絡に関わる電流を検出する変流器。
零相基準入力装置
ZPD。地絡時の零相電圧を検出し、地絡方向継電器(DGR)へ入力する装置。
地絡方向継電器
DGR。零相電圧と零相電流の位相から、地絡が構内か構外かを判別する継電器。

確認問題

確かめよう地絡と線間短絡を区別する着眼点は?

事故の経路。大地につながるか、電線同士につながるかを見ます。

地絡は、電路が大地につながる事故である。

地絡電流は必ず大きく、過電流保護だけで十分に検出できる。

地絡方向継電器(DGR)は、零相電流だけで地絡の方向を判別する。

地絡検出に用いられる機器は?

ZCTより電源側で高圧ケーブルの遮へい層を接地する場合の接地線の施工として適切なものは?

は、電路がにつながる事故です。線同士の短絡と混同せず、どこへ電流が流れ出たかを考えると、地絡保護の検知対象が見えます。

正常時には往きと戻りの電流が対応していても、一部が大地へ流れるとその関係が崩れます。は、このような地絡に関わる電流の情報を保護装置へ伝えます。

地絡保護にはやなどを利用する方式があり、方向を判別するものもあります。設備の接地方式や保護範囲に合う方式を読むことが重要です。

が必ず大きく、過電流保護だけで十分に検出できるとは限りません。短絡保護と地絡保護をで確認する理由がここにあります。

出典・参考資料

試験の公式案内と、この記事の参考にした学習資料です。

編集:Pinternet Works · 更新日:

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