(57)【要約】【課題】工事用資材の利用でアース線の節約がなされ、接地用電線費用と接地工事費の低減が図れ、また、接地抵抗をより低減でき、電気安全保安の面からも優れているトンネル工事における接地方法を提供する。【解決手段】シールド掘削機４と掘削機用電気設備１９を搭載した後続台車１１とを使用するトンネル工事における接地方法であって、前記シールド掘削機４と後続台車１１および後続台車１１同士を電気的に接続して接地極とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘削機と掘削機用電気設備を搭載した後続台車とを使用するトンネル工事における接地方法であって、前記シールド掘削機と後続台車および後続台車同士を電気的に接続して接地極とすることを特徴とするトンネル工事における接地方法。
【請求項２】
前記トンネル工事は、トンネル坑内に少なくともレール、鋼製枕木、鋼製セグメント、鉄筋コンクリートセグメント、鋼製支保工のいずれかを備え、前記接地極と、レール、鋼製枕木、鋼製支保工のいずれかと電気的に接続する請求項１に記載のトンネル工事における接地方法。
【請求項３】
トンネル工事の進捗に併せて測定した接地抵抗値が所定の値を超えた場合に、前記接地極と、レール、鋼製枕木、鉄筋コンクリートセグメント、鋼製支保工のいずれかと電気的に接続する請求項２に記載のトンネル工事における接地方法。
【請求項４】
トンネル工事の進捗に併せて測定した接地抵抗値が所定の値を超えた場合に、前記接地極と、掘削中のトンネル内に設けた坑内電気設備による補助接地極と電気的に接続する請求項１から請求項３のいずれかに記載のトンネル工事における接地方法。
【請求項５】
接地極の接地抵抗の測定は、トンネル工事の進捗に併せて接地極の接地抵抗を継続して測定し、接地極電路の共振現象利用のクランプ式接地抵抗計を用いて接地抵抗値を測定する請求項３または請求項４に記載のトンネル工事における接地方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドトンネル工事における、トンネル掘進機用電気設備、及びトンネル工事用電気設備などの接地方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シールドトンネル工事については、下記非特許文献にもあるように、近年、トンネル工事に用いるシールド掘進機、トンネルボーリングマシン（ＴＢＭ）等のトンネル掘進機の大型化にともない、トンネル掘進機の近傍に受変電設備を設置して高電圧でトンネル坑内を送電して近傍の受変電設備で電圧を降圧してトンネル掘進機を駆動させる給電方式が多用されている。
【非特許文献１】ＴＢＭ・シールドマシン用新方式高圧給電システムを開発・納入  三菱電線工業技報99号（2002年７月，P96）
【０００３】
一方、電気設備の保安上の理由から接地工事を施すことが求められている。接地は例えば、以下の箇所・目的で施される。また、接地における接地抵抗は小さいことが好ましい。「電気設備技術基準」では構造物（鉄骨など）に接地する場合は２Ω以下が必要であるとされる。
【０００４】
接地とは、大地と電気的に接続された状態（アース）のことであり、例えば、変圧器の外枠などは、常時は充電されてないけれど、変圧器の故障や絶縁劣化などの事故が起こった場合に、外枠部分が充電され触れて感電しないように施すことや、変圧器の二次側中性線：変圧器の故障により、二次側に一次側の高い電圧が混入した場合に電位を下げるという、保安上の要請によるものである。
【０００５】
また、変圧器二次側中性線の接地は、地絡検出が確実に行えるようになる機能性の向上も含まれる。
【０００６】
従来は図７に示すように、例えばシールド坑内の分電盤、キュービクル等の坑内電気設備（変電設備）１まで地上から接地線２（ＫＩＶ線など）をＡ種接地極である地上の接地極３から敷設し接続していた。図中４はシールド掘削機、１１はアース台車やトランス台車等の後続台車、１９は後続台車１１に搭載した掘削機用電気設備、５は接地線ドラムで、掘削機用電気設備１９は接地線ドラム５より接地線２で坑内電気設備１に接続している。
【０００７】
このように、設備に対してのアース線と全ての後続台車１１間に接地線（アース線）２を接続し、アース台車に８の字に巻き込み、掘進と同時にケーブルが引き出される。２００ｍｍピッチにて分電盤が設置されるので、各分電盤に接続工事を行う。掘進距離分のアース線を撤去する。
【０００８】
または、図示は省略するが、接地極は立坑内に設けられる場合もある。
【０００９】
ところで、接地抵抗の測定を行うのは接地極施工時の最初のみで、あとは毎年の年次点検時に停電して実施していた。 
【００１０】
なお、下記特許文献には、車輪やレールがアース兼マイナス側（−）であるとすることが記載されている。
【特許文献１】特開２００７−３３６７７９号公報
【００１１】
この特許文献１の明細書の段落番号０００９では、「動力台車９と車体１との接続部にはコネクタ１１が設けてあり、電源プラス線、アース線、ブレーキ制御用の圧縮空気配管が配置されている。動力台車９とともに、付随台車１０側にも同一のコネクタ１１が設けてあり、この付随台車１０側のコネクタ１１にも電源プラス線が配線されている。」とあり、段落番号００１０では、「ＶＶＶＦインバータ１３には、車体１側より直流電源のプラス側が供給される。車輪１６、レール１７がアース兼マイナス側（−）であるので、動力台車９内にてこのマイナス側（−）と接続している。」とある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前記のように、トンネル坑外地上に高圧受変電設備を設置することから、坑外地上に接地工事を施し接地点を設け、地上の接地極から接地用電線（ＫＩＶ線等）をトンネル坑内へ敷設して接続していたのでは、トンネル工事の長距離化に伴い、トンネル坑内へ接地用電線を敷設する距離も延び、材料費・施工費が大幅に増加してしまう。
【００１３】
また、立坑に接地点を設けた場合も同様に、トンネル工事の長距離化に伴い、トンネル坑内へ接地用電線を敷設する距離も延び、材料費・施工費が増加してしまう。例えばシールドトンネルなどでは施工距離分の接地用電線費用及び工事費がかかっていた。（例えば４kmのシールドトンネルなら４０００ｍ＊電線単価ＫＩＶ６０mm2で６００円＝２，４００，０００円）
【００１４】
また、三電極法や二電極法の接地抵抗計では坑内キュービクル近傍で接地抵抗を測ることができなかった。
【００１５】
さらに、接地工事は法令により、例えばＡ種接地工事であれば１０Ω以下であることが求められるので大規模な工事となることがある。なお、前記のように、構造物（鉄骨など）に接地する場合は２Ω以下が必要である。
【００１６】
このようにして、トンネル坑内は人・機材が近接して作業するため、保安上はより小さい抵抗の接地を施すことが求められている。
【００１７】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、工事用資材の利用でアース線の節約がなされ、接地用電線費用と接地工事費の低減が図れ、また、接地抵抗をより低減でき、電気安全保安の面からも優れているトンネル工事における接地方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するため請求項１記載の本発明は、シールド掘削機と掘削機用電気設備を搭載した後続台車とを使用するトンネル工事における接地方法であって、前記シールド掘削機と後続台車および後続台車同士を電気的に接続して接地極とし、トンネル工事の進捗に併せて接地極の接地抵抗を継続して測定することを要旨とするものである。
【００１９】
請求項１記載の本発明によれば、シールド掘削機の外殻は地山に接する面積が大きく、電気抵抗の低い鋼材からできているので接地極として有効に作用する。（接地抵抗は２Ω以下になる）その結果、地上や立坑に接地極も設置した場合に比べてトンネル長さ分の接地線を省略することができるので、材料費、施工費を低減でき、接地用電線費用と接地工事費の低減が図れる。特に工事費のコストの中で高いもの、アース線の８の字の巻き込みや撤去を除くことができ、アース台車も必要ないでコストダウンを実現できる。アースが長距離の電線を介することなくとれることと電気設備の近傍で接地抵抗値の測定を行うことによりアースの信頼性が高まり安全性が向上する。
【００２０】
請求項２記載の本発明は、前記トンネル工事は、トンネル坑内に少なくともレール、鋼製枕木、鋼製セグメント、鉄筋コンクリートセグメント、鋼製支保工のいずれかを有し、前記接地極と、レール、鋼製枕木、鋼製支保工のいずれかと電気的に接続することを要旨とするものである。
【００２１】
請求項２記載の本発明によれば、坑内の設備（レール、鋼製枕木、鋼製セグメント、鉄筋コンクリートセグメント、鋼製支保工）を利用して接地工事を施工できるので、材料費、施工費を低減でき、接地用電線費用と接地工事費の低減が図れる。漏電した電気は台車、レール、鋼製枕木、セグメントから地面に流れるため安全である。
【００２２】
請求項３記載の本発明は、トンネル工事の進捗に併せて測定した接地抵抗値が所定の値を超えた場合に、前記接地極と、レール、鋼製枕木、鉄筋コンクリートセグメント、鋼製支保工のいずれかと電気的に接続することを要旨とするものである。
【００２３】
請求項３記載の本発明によれば、トンネルの進捗に伴い、レール、鋼製枕木、鋼製セグメント、鉄筋コンクリートセグメント、鋼製支保工の接地抵抗は小さくなる。接地極とこれらを電気的に接続することでより小さい接地抵抗値を確保できる。一般的に、トンネルの進捗に伴い使用する電気設備の容量も増えるので、接地抵抗値を小さくすることで安全性を維持できる。
【００２４】
請求項４記載の本発明は、トンネル工事の進捗に併せて測定した接地抵抗値が所定の値を超えた場合に、前記接地極と、掘削中のトンネル内に設けた補助接地極と電気的に接続することを要旨とするものである。
【００２５】
請求項４記載の本発明によれば、接地極と、掘削中のトンネル内に設けた補助接地極と電気的に接続することで、電気的に全て接続されているため基準を満たす接地抵抗値となり、従来の接地線を地上受変電設備の接地極（Ａ種接地）まで敷設する必要がなくなる。
【００２６】
請求項５記載の本発明は、接地極の接地抵抗の測定は、トンネル工事の進捗に併せて接地極の接地抵抗を継続して測定し、接地極電路の共振現象利用のクランプ式接地抵抗計を用いて接地抵抗値を測定することを要旨とするものである。
【００２７】
請求項５記載の本発明によれば、従来は補助接地棒を打つことで測定していたものを、電路の共振現象利用のクランプ式接地抵抗計を用いて接地抵抗値を測定することで、補助接地棒は必要なく、継続しての測定が可能となり、変動に迅速に対応できる。
【発明の効果】
【００２８】
以上述べたように本発明のトンネル工事における接地方法は、工事用資材の利用でアース線の節約がなされ、接地用電線費用と接地工事費の低減が図れ、また、接地抵抗をより低減でき、電気安全保安の面からも優れているものである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明のトンネル工事における接地方法の実施形態を示す全体の側面図、図２は同上斜視図で、セグメントはスチールの鋼製セグメント１０である長距離シールドトンネルの例である。
【００３０】
図中６は立坑、４はシールド掘削機、１１はレール１２上を車輪１３で走行する後続台車で、２台以上が連結され、そのうちの１台には変電設備を含む掘削機用電気設備１９が搭載される。
【００３１】
図３に示すように、レール１２は鋼製枕木１４に支承され、鋼製枕木１４と鋼製セグメント１０とは接続している。
【００３２】
本発明は、坑内電気設備（変電設備・坑内キュービクル）１からの接地線（アース）２１を鋼製セグメント１０やレール１２などに接続し、坑内キュービクル近傍で所定の接地抵抗値を満足する簡易接地工事を施す。
【００３３】
前記シールド掘削機４と後続台車１１および後続台車１１同士を電線で電気的に接続して接地極２０とした。図４に示すように、掘削機用電気設備１９搭載の後続台車１１と他の後続台車１１同士は双方の連結器１５と並行してＫＩＶ線１６を接続し、片端は掘削機用電気設備１９搭載の後続台車１１の接地端子１７（Ａ種，Ｂ種共通）に接続した。
【００３４】
立坑６内に接地極２０を設け、鋼製セグメント１０やレール１２などと接地線（アース）２１で接続する。
【００３５】
こうして鋼製セグメント１０、シールド掘削機４、鋼製枕木１４、レール１２、掘削機用電気設備１９搭載の後続台車１１などは全てスチールであり、これらを地上の接地極と接続することで、より低い接地抵抗値を実現できる。例えば、地上の接地抵抗値を４Ωとして、安全上により低い抵抗値（２Ω）を目標値とした場合、レール枕木（抵抗値８Ω）と接続することにより、接地抵抗値は２．７Ωに低減できる。さらに、簡易接地工事（抵抗値８Ω）を施すことで、目標抵抗値（２Ω）を達成できる。
【００３６】
接地点Ｒ１＝４Ωだとして、Ｒ２レール枕木（抵抗値８Ω）は、
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となり、接地点とレール枕木を接続しただけでは、接地抵抗値は低減できても目標抵抗値を確保できない。これに、簡易接地工事（抵抗値８Ω）を施し接続することで
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となり、目標抵抗値（２Ω）を確保できる。
【００３７】
また、連結器１５と並行して接続したＫＩＶ線１６を利用し、電路の共振現象利用のクランプ式接地抵抗測定器１８を用いて接地抵抗値を測定する。
【００３８】
クランプ式接地抵抗測定器１８は市販されているものでよく、接地線をクランプするだけで接地抵抗が測定できるもので、測定の原理は、接地回路はケーブルのＬ，Ｃを介し接地抵抗により閉ループが構成されていることから、注入用ＣＴにより４ｋHz〜４００ｋHz、３２０ｍＶＰ−Ｐの電源を加え、電路が共振現象をおこしたとき重畳電圧と同相の最大電流となるのでＲ＝ｖ／ｉで計算し接地抵抗を求める。
【００３９】
図５に示すように、クランプ式接地抵抗測定器１８からの抵抗値出力（デジタルデータ）を常時コンピュータ（パソコン）に取り込み、このパソコンによりサイレンスイッチのＯＮ／ＯＦＦや坑内キュービクルのＶＣＢトリップの制御を行う。
【００４０】
図６はかかる制御を示すフローチャートで、所定の抵抗値以上（Ａ種の場合は２Ω）の場合は警報を発し、送電停止などの措置を行う。
【００４１】
図６に示すように、デジタル設定値は２Ω以下か［ステップ（イ）］、ＮＯの場合には警報を出力し［ステップ（ロ）］、サイレンスイッチをＯＮし［ステップ（ハ）］、３０分以内にリセットＯＮか［ステップ（ニ）］を問い、ＹＥＳの場合はサイレンスイッチをＯＦＦし［ステップ（ヘ）］、ＮＯの場合には坑内キュービクルのＶＣＢトリップする［ステップ（ホ）］。
【００４２】
このようにして、所要抵抗値と測定値との差から求められる、必要抵抗値を満足しない場合には、満足するような接地工事を坑内に施す。
【００４３】
以上の実施形態では、接地極２０と鋼製セグメント１０やレール１２を接続する形態を示したが、レールを支承する鋼製枕木がある場合には鋼製枕木と電気的に接続してもよい。また、ＲＣセグメント等の鉄筋コンクリートセグメントである場合には、ＲＣセグメントの鉄筋やボルトボックス等の鋼製部分と電気的に接続しても接地抵抗は低減できる。
【００４４】
このようにして、トンネル工事においては、工事の進捗にともない掘削された坑道が長くなるほど電気設備の容量が増える。電気設備の容量が増えるほど、保安上必要となる接地極の接地抵抗も低くなるが、本実施形態では、坑道が長くなるほど、レール、鋼製枕木、セグメント等、鋼製支保工も増えるので、電気的に接続することで接地極の接地抵抗を工事の進捗にともない低減できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のトンネル工事における接地方法の１実施形態を示す側面図である。
【図２】本発明のトンネル工事における接地方法の１実施形態を示す斜視図である。
【図３】本発明のトンネル工事における接地方法の１実施形態を示す要部の正面図である。
【図４】本発明のトンネル工事における接地方法の１実施形態を示す要部の側面図である。
【図５】本発明のトンネル工事における接地方法のブロック図である。
【図６】本発明のトンネル工事における接地方法の制御を示すフローチャートである。
【図７】従来例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…坑内電気設備（変電設備）２…接地線
３…地上の接地極            ４…シールド掘削機
５…接地線ドラム            ６…立坑
１０…鋼製セグメント        １１…後続台車
１２…レール                １３…車輪
１４…鋼製枕木              １５…連結器
１６…ＫＩＶ線              １７…接地端子
１８…クランプ式接地抵抗測定器
１９…掘削機用電気設備      ２０…接地極
２１…接地線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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