地電圧についての基礎知識まとめ

地電圧（ちでんあつ）とは、
大地（地面）とある地点との間に存在する電位差のことを指す。
通常、大地は電気的に0V（基準電位）であるとされているが
実際には様々な要因によって大地に電位が生じることがあり
この電位差が地電圧として観測される。

地電圧の発生原因

絶縁不良の機器からの漏洩電流

電気機器の絶縁が劣化すると、本来電路内に留まるべき電流が大地に漏れ出すことがある（漏電）。
この漏洩電流が大地を流れることで、その経路上の大地に電位差が生じ、地電圧として現れる。
※最も一般的な地電圧の発生原因。

大地を流れる迷走電流（ストレイ電流）

地下鉄のレールや溶接機など、本来の電流経路とは異なる経路で大地を流れる電流を
「迷走電流」 or 「ストレイ電流」と呼ぶ。
これらの電流によっても大地に電位差が生じ、地電圧となる。

送配電線からの誘導

送電線や配電線など、高電圧の電線が近くにある場合
その電磁誘導作用によって周囲の大地に電位が誘起され、地電圧となることがある。

自然現象

落雷や地電流（地球内部で発生する自然な電流）など、自然現象によっても大地に電位差が生じることがある。

複数接地されている電路からの影響

複数の電気設備がそれぞれ接地されており、それらの接地極が大地中で電気的に接続されている場合
一方の設備で地絡（漏電）が発生すると、その影響が他の接地極にも及んで地電圧を生じさせることがある。
特に、近隣のインバータ機器などから大地に漏洩電流が多く流れ込むと、地電圧が発生しやすくなる。

地電圧が問題となる場面

地電圧は特に接地抵抗の測定時に問題となります。
接地抵抗計は、測定電流を大地に流し、それによって発生する電圧降下から接地抵抗を算出する仕組み。
しかし、大地に元々地電圧が存在すると、測定器が流す電流によって生じる電圧降下と、
地電圧が重なり合ってしまい、正確な接地抵抗値を測定することが難しくなる。

地電圧の影響と対策

地電圧の影響

• 測定誤差の増大
  地電圧が高いと、接地抵抗の測定値が大きく変動したり、正確な値からかけ離れた値を示したりすることがある。測定器によっては、地電圧が一定の値（例えば3Vや10V）を超えると、測定不能となる場合もある。
  
• 測定の不安定化
  地電圧が不安定に変動する場合、測定値も安定せず、信頼性の低い結果しか得ることができない。

地電圧の影響を避けるための対策

●地電圧の確認
接地抵抗を測定する前に、必ず地電圧を測定し、その値を確認する。
多くの接地抵抗計には地電圧測定機能が備わっている。

●地電圧の低減
地電圧が高い場合は、その原因となっている可能性のある機器の電源を切る
または電路から切り離すなどして、地電圧をできるだけ低い状態にしてから測定を行う。

●測定方法の工夫

• 周波数選択機能付き接地抵抗計の使用
  地電圧は通常、商用周波数（50Hzまたは60Hz）に関連していることが多い。
  このため、測定器が商用周波数とは異なる周波数（例えば45Hzや55Hz、65Hzなど）の電流を
  流して測定することで、地電圧（ノイズ）成分を除去し、より正確な値を測定できるタイプがある。
  
• 大電流測定
  地絡電流が大きい大規模な接地体の場合、20A以上の大電流を流して測定することで
  地電圧の影響を相対的に小さくする方法もありますが、これは大掛かりな機材が必要となる。
  
• 補助接地極の配置
  測定に用いる補助接地極の配置を工夫することで、地電圧の影響を低減できる場合もある。

地電圧の許容範囲

接地抵抗測定において、地電圧の許容範囲は使用する接地抵抗計によって異なりますが
一般的には3V以下が望ましいとされている。
10V程度までは測定可能な機器もあるが、その場合でも測定誤差が大きくなる可能性がある。

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HIOKI FT3151 アナログ接地抵抗計取扱説明書より一部引用