(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電気設備に大地電位を与えるために用いられる接地構造であって、
地中において格子状に配設され、各格子点において電気的に接続された複数の絶縁電線と、
地中において格子状に配設され、前記複数の絶縁電線の複数の格子点に電気的に接続された複数の裸電線と、
地中に埋設され、前記複数の絶縁電線又は前記複数の裸電線に電気的に接続された少なくとも１つの接地極と、
前記複数の電気設備の接地端子を前記複数の絶縁電線又は前記複数の裸電線に電気的に接続する複数の配線と、
を備える接地構造。
【請求項２】
前記複数の裸電線を前記複数の絶縁電線の複数の格子点に電気的に接続する複数の中継配線をさらに備える、請求項１記載の接地構造。
【請求項３】
前記複数の絶縁電線が、第１の領域の地中において格子状に配設されて各格子点において電気的に接続された第１群の絶縁電線と、前記第１の領域から離れた第２の領域の地中において格子状に配設されて各格子点において電気的に接続された第２群の絶縁電線とを含み、
前記複数の裸電線が、前記第１の領域の地中において格子状に配設されて前記第１群の絶縁電線の複数の格子点に電気的に接続された第１群の裸電線と、前記第２の領域の地中において格子状に配設されて前記第２群の絶縁電線の複数の格子点に電気的に接続された第２群の裸電線とを含み、
地中に配設され、前記第１群の絶縁電線及び前記第１群の裸電線と前記第２群の絶縁電線及び前記第２群の裸電線とを電気的に接続する裸電線をさらに備える、請求項１又は２記載の接地構造。
【請求項４】
前記複数の配線が、
前記第１の領域に設置された第１の電気設備の接地端子を前記第１群の絶縁電線又は前記第１群の裸電線に電気的に接続する第１の配線と、
前記第２の領域に設置された第２の電気設備の接地端子を前記第２群の絶縁電線又は前記第２群の裸電線に電気的に接続する第２の配線と、
を含む、請求項３記載の接地構造。
【請求項５】
前記第１群の絶縁電線又は前記第１群の裸電線が、変圧器の二次側の電気設備の接地端子に電気的に接続され、前記第２群の絶縁電線又は前記第２群の裸電線が、変圧器の一次側の電気設備の接地端子に電気的に接続される、請求項３又は４記載の接地構造。
【請求項６】
前記複数の絶縁電線又は前記複数の裸電線が、少なくとも１つの電気設備が設置された建屋の屋外の地中において前記建屋の周囲を一周する部分を含む、請求項１〜５のいずれか１項記載の接地構造。
【請求項７】
前記複数の絶縁電線が、地中において第１の深さ範囲内に配設され、前記複数の裸電線が、地中において前記第１の深さ範囲よりも深い第２の深さ範囲内に配設される、請求項１〜６のいずれか１項記載の接地構造。
【請求項８】
前記複数の裸電線が、地中において第１の深さ範囲内に配設され、前記複数の絶縁電線が、地中において前記第１の深さ範囲よりも深い第２の深さ範囲内に配設される、請求項１〜６のいずれか１項記載の接地構造。
【請求項９】
前記複数の絶縁電線及び前記複数の裸電線が、地中において略同一の深さに配設される、請求項１〜６のいずれか１項記載の接地構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変電所、配電所、開閉所等において電気設備に大地電位を与えるために用いられる接地構造等に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気鉄道の架空電車線路（以下、「電車線」ともいう）に電力を供給する変電所において、雷撃や地絡故障が発生した際に、構内の人や電気設備等を過電圧から守ると共に、外部への過電圧又は異常電流の流出を軽減するために、電気設備と大地とを電気的に接続する接地構造が用いられている。なお、地絡故障とは、雷撃あるいは樹木・小動物・金属物が加圧部に接近することにより電気回路の電気絶縁が一時的あるいは恒久的に喪失し、電気回路と大地とが相対的に低いインピーダンスで接続される状態をいう。
【０００３】
従来は、変電所の敷地内の地中に連接接地線を格子状に配置し、幾つかの地点において接地極を地中に打ち込んで接地極を連接接地線に接続することにより、接地構造が構成されていた。接地線としては、銅の撚り線等の裸電線が主として用いられるが、コンクリート内に埋め込む接地線等（建屋内や機器等の基礎内の接地線等）、及び、連接接地線と電気設備との接続を行う電線等には、心線導体の表面が絶縁体で被覆された絶縁電線が用いられる。
【０００４】
これまで、電力設備の接地構造は、直流や商用周波数を対象に設計・施工・管理されており、技術基準（電気設備に関する技術基準、鉄道に関する技術上の基準）においても同様である。一方、数十ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の高周波成分を含む雷サージ等の高周波においては、直流や商用周波数といった低周波におけるのとは異なる電気的特性を示すことが知られており、特に接地線のインピーダンスは周波数が高くなるに従って増大するので、雷サージに対しても有効な接地構造のあり方がこれまでも議論されてきた。一般的な対策としては、接地線の太径化によるインピーダンスの低減対策、導電性コンクリートを接地線周辺に埋設することによる対策、及び、接地線を極力短く構成し、それが困難な場合には避雷器を追加する対策等が提案されている。しかしながら、いずれの対策も対処療法的であり、元々の構造として低周波から雷サージまでの広範囲の周波数において有効な接地構造については殆ど提案されていない。
【０００５】
連接接地線として裸電線が用いられる場合には、サージインピーダンス（特性インピーダンス）は低いが、伝搬速度が遅く減衰距離も短い。従って、高周波成分を含むサージが侵入した際に、電位上昇は抑制されるが、連接接地線内が等電位化されないので、この電位差によって電気機器等の被害が発生するおそれがある。一方、絶縁電線が用いられる場合には、伝搬速度は速く減衰距離も長いが、サージインピーダンスが高い。従って、高周波成分を含むサージが侵入した際に、連接接地線内は等電位化されるが、連接接地線全体の電位上昇が大きいので、変電所の敷地外に被害を及ぼすおそれがある。
【０００６】
関連する技術として、特許文献１には、あらゆる電気設備等の回線や回路における電気的障害を緩和又は消去するために共振特性を抑制する装置が開示されている。この装置は、ループの接地線であるＳＲＧ（signal reference grid）と信号線間の高周波領域のインピーダンス特性に共振特性が存在する場合に、この接地のループ線内に抵抗手段を挿入することで、可能な限り共振のＱ値を下げ、反射波の反射電力を出来る限り小さくするものである。
【０００７】
また、特許文献２には、落雷電流を流す接地線において、心線導体に、その外径よりも太い金属管を被せ、心線導体の外径と金属管の内径との間に生じた円筒状の空間に、液体状及び固体状の誘電体を充填密封することが開示されている。接地線のような単線形状の伝送線路のサージインピーダンスＺは、伝送線路が無損失である場合に、接地導体心線のインダクタンスＬ及びキャパシタンスＣを用いて、Ｚ＝（Ｌ／Ｃ）1/2で表される。インダクタンスＬが一定でも、キャパシタンスＣを大きくすれば、サージインピーダンスＺが減少する。従って、落雷してもサージ電圧が小さくなり、結果的に被害が発生し難くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−２２１７９０号公報（段落０００５−０００６、図１）
【特許文献２】特開２０１４−７１３６公報（段落０００７−０００８、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１は、連接接地線に追加的な装置（抵抗体）を挿入することで共振特性を改善することを主眼としたものであり、連接接地線そのものの周波数特性を改善することは考慮されていない。また、特許文献２においては、高周波成分を含むサージが侵入した際の接地線内での電圧降下を低減することを目的としたものであり、接地線全体の電位上昇を抑制することは考慮されていない。
【００１０】
そこで、本発明の目的の１つは、雷撃等による高周波成分を含むサージが侵入した際に、複数の電気設備の接地端子間の電位差を小さくする等電位化を行うと共に、接地線全体の電位上昇を抑制することができる電気設備の接地構造等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の１つの観点に係る電気設備の接地構造は、複数の電気設備に大地電位を与えるために用いられる接地構造であって、地中において格子状に配設され、各格子点において電気的に接続された複数の絶縁電線と、地中において格子状に配設され、複数の絶縁電線の複数の格子点に電気的に接続された複数の裸電線と、地中に埋設され、複数の絶縁電線又は複数の裸電線に電気的に接続された少なくとも１つの接地極と、複数の電気設備の接地端子を複数の絶縁電線又は複数の裸電線に電気的に接続する複数の配線とを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の１つの観点によれば、地中において格子状に配設された複数の絶縁電線と地中において格子状に配設された複数の裸電線とが並列的に接続される。高周波において、絶縁電線のサージインピーダンスは高いが、伝達率は高く伝搬速度も速い。一方、裸電線の伝達率は低く伝搬速度も遅いが、サージインピーダンスは低い。従って、絶縁電線と裸電線とを並列的に接続することにより、雷撃等による高周波成分を含むサージが侵入した際に、複数の電気設備の接地端子間の電位差を小さくする（等電位化する）と共に、接地線全体の電位上昇を抑制することができる。それにより、変電所等の耐雷性が向上すると共に、変電所等の敷地外に及ぼす被害を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る接地構造が用いられる電気設備の構成例を示す平面図である。
【図２】図１に示す受電用避雷器の構成例を示す一部断面側面図である。
【図３】絶縁電線の直列インピーダンス及び並列アドミタンスの周波数特性の一例を示す図である。
【図４】裸電線の直列インピーダンス及び並列アドミタンスの周波数特性の一例を示す図である。
【図５】絶縁電線の特性インピーダンス及び伝搬関数の周波数特性の一例を示す図である。
【図６】裸電線の特性インピーダンス及び伝搬関数の周波数特性の一例を示す図である。
【図７】絶縁電線における雷撃時の電位分布を模式的に示す図である。
【図８】裸電線における雷撃時の電位分布を模式的に示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る接地構造の第１の具体例を示す斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る接地構造の第２の具体例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る接地構造の第４の具体例を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る接地構造が用いられる電気設備の構成例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、重複する説明を省略する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る接地構造が用いられる電気設備の構成例を示す平面図である。図１に示す例は、複線区間における直流電気鉄道の電車線に電力を供給する変電所の最も簡易な設備構成例であり、この例について以下に説明する。
【００１５】
図１に示すように、フェンスに囲まれた変電所の敷地１には、多くの場合に、電気設備が設置される建屋２が設けられている。この例においては、建屋２の配電盤室内に、直流遮断器２１、配電盤２２、伝送装置２３、及び、低圧電源装置２４等が設置されている。建屋２の基礎部分にはピット（溝）２ａが形成されており、ピット２ａにおいては、接地線が防護管内に施設されると共に、接地線を分岐させるために接地端子箱２５が設置されている。接地線の一部は、建屋２の床面下（コンクリート等）に、防護管内に施設された状態で埋設されている。
【００１６】
建屋２の屋外にも、電気設備が設置されている場合がある。この例においては、建屋２の屋外に、受電用断路器３１、受電用遮断器３２、計量器用変成器（ＶＣＴ：Voltage and Current Transformer）３３、支持具３４、及び、受電用避雷器Ｒ１〜Ｒ３を有する受電設備と、整流器用変圧器４１と、整流器４２と、直流断路器４３と、制御用変圧器４４と、ラジエータ４５と、直流用避雷器Ｔ１〜Ｔ４とが設置されている。
【００１７】
受電設備は、電力会社等から３相交流電圧を受電する電路に電気的に接続されている。整流器用変圧器４１は、受電設備から供給される３相交流電圧を比較的低い２次側３相交流電圧に変換する。整流器４２は、整流器用変圧器４１から供給される３相交流電圧を直流に変換する。直流断路器４３は、整流器４２から供給される直流を電車線側と区分する。制御用変圧器４４は、一次側が整流器用変圧器４１の二次側あるいは受電設備等に接続されて、変電所の制御電源を供給する。ラジエータ４５は、整流器用変圧器４１を冷却する。直流用避雷器Ｔ１〜Ｔ４は、電車線から侵入する雷撃から変電所内を保護する。
【００１８】
図１、及び、後述する図１２においては、図面が複雑になるのを避けるために、直流主回路の内で、整流器４２の正極側出力端子から直流断路器４３を介して直流遮断器２１に至る電路、及び、整流器４２の負極側出力端子から直流断路器４３を介して走行レール等の帰線設備に至る電路が省略されている。さらに、制御用変圧器４４の一次側電路、及び、低圧回路及び通信線も省略されている。
【００１９】
また、雷撃侵入や地絡故障が発生した際に、構内の人や電気設備等を過電圧から守ると共に、外部への過電圧又は異常電流の流出を防ぐために、複数の電気設備の接地端子と大地とを電気的に接続してそれらの電気設備に大地電位を与える接地構造が設けられている。さらに、変電所構内への直撃雷から人や電気設備等を防護するために、架空地線ＧＷが必要に応じて施設されている（図面が複雑になるのを避けるために、支持物のみを図示する）。架空地線ＧＷも、接地構造に電気的に接続される。本実施形態において、架空地線ＧＷは、図示した４つの支持物を支点として、変電所内の全ての電線路よりも上方に格子状に架設されている。
【００２０】
図１に示す例において、接地構造は、建屋２の屋外の地中において格子状に配設された複数の絶縁電線５１及び複数の裸電線５２と、建屋２の床面下に配設された絶縁電線５９と、少なくとも１つの接地極６０と、複数の電気設備の接地端子を複数の絶縁電線５１及び複数の裸電線５２に電気的に接続する複数の配線６１〜６３とを備えている。
【００２１】
絶縁電線５１は、銅（Ｃｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）等の金属の心線導体の表面がビニール等の絶縁体で被覆された電線である。例えば、絶縁電線５１として、断面積６０ｍｍ2の銅の撚り線の表面がビニールで被覆されたＩＶ（Indoor PVC）電線が用いられる。絶縁電線５１は、複数の格子点において、圧縮加工等により電気的な接続が行われる。例えば、図１においてＸ軸方向に配設された絶縁電線５１とＹ軸方向に配設された絶縁電線５１とは、それらの交点（格子点）において互いに電気的に接続されている。
【００２２】
裸電線５２は、表面が絶縁体で被覆されていない銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、又は、ステンレス等の金属の導電線である。例えば、裸電線５２として、断面積６０ｍｍ2の銅の撚り線が用いられる。裸電線５２は、複数の絶縁電線５１の複数の格子点において、圧縮加工等により電気的に接続されている。図１に示す例においては、裸電線５２が、複数の絶縁電線５１の全ての格子点に電気的に接続されている。
【００２３】
接地極６０は、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、又は、ステンレス等の金属の棒、板、又は、鋼材（代表的には杭）で構成される。導電性コンクリート等の接地抵抗低減材が、接地極６０あるいは裸電線５２の周囲に充填される場合もある。接地極６０は、建屋２の屋外の地中に埋設されて、圧縮加工等により、複数の絶縁電線５１又は複数の裸電線５２に電気的に接続されている。
【００２４】
設備によっては、建屋２の構造物そのものを接地極６０として利用する場合もある。この場合の接地極は、鉄及びコンクリートで構成される。この場合においても、導電性コンクリート等の接地抵抗低減材が補助的に用いられることもある。
【００２５】
配線６１は、電気機器（変圧器、整流器）、開閉器（断路器、遮断器）、及び、配電盤等の電気設備の接地端子Ｇを、複数の絶縁電線５１に電気的に接続している。配線６２は、避雷器の接地端子Ｇを、複数の裸電線５２に電気的に接続している。配線６３は、架空地線ＧＷを、複数の裸電線５２に電気的に接続している。それらの接続部は、圧縮加工とボルト締め等により施工される。
【００２６】
雷撃の大半は、配線６２及び配線６３から接地構造中に侵入すると考えられる。従って、直下の高周波インピーダンスを低減させる目的から、配線６２及び配線６３は、サージインピーダンスの低い裸電線５２に直接接続することが望ましい。一方、配線６１は、等電位化された接地電位を確保することが重要であり、絶縁電線５１に直接接続することが望ましい。
【００２７】
建屋２の屋内で過大な電位差が発生すると、建屋２内に設置された電気設備、特に、弱電機器（配電盤２２、伝送装置２３、低圧電源装置２４等）に障害を与えるおそれがあるので、建屋２の床面下に接地線として複数の絶縁電線５９を設けることにより、建屋２内の等電位化が行われる。絶縁電線５９は、接地端子箱２５の端子に、圧縮加工とボルト締め等により電気的に接続されている。さらに、絶縁電線５９及び接地端子箱２５は、建屋２外の絶縁電線５１又は裸電線５２に電気的に接続され、変電所全体の等電位化が行われる。
【００２８】
建屋２に設置される直流遮断器２１、配電盤２２、伝送装置２３、及び、低圧電源装置２４等の接地端子Ｇは、複数の配線（絶縁電線）６１を介して絶縁電線５１又は接地端子箱２５の端子に電気的に接続される。接地端子箱２５の各端子に対するそれぞれの接地線の接続は、例えば、圧縮加工とボルト締めによって行われる。
【００２９】
配線６１〜６３は、地上に露出する部分を含むので、人体防護（接触電圧及び歩幅電圧の低減）、並びに、防水（地中の接地構造への雨水等の侵入防止）の観点から、絶縁電線であることが望ましい。また、技術基準（電気設備に関する技術基準、鉄道に関する技術上の基準等）の規定に従い、必要な箇所には絶縁防護管が設置される。
【００３０】
図２は、図１に示す受電用避雷器の構成例を示す一部断面側面図である。図２には、電力会社等から供給される３相交流電圧を受電する受電設備に設けられる３つの受電用避雷器Ｒ１〜Ｒ３の内の１つの構成例が示されている。図２に示す受電用避雷器は、主回路側端子３５と、接地端子３６と、避雷器本体３７とを含んでいる。なお、避雷器は、アレスター（ＬＡ：lightning arrester）とも呼ばれている。
【００３１】
主回路側端子３５は、碍子（ブッシング）によって接地端子３６から絶縁されている。主回路側端子３５には、電力会社等から受電用断路器３１等を介して交流電圧を受電する配線７０と、整流器用変圧器４１に交流電圧を供給する配線７１とが電気的に接続される。酸化亜鉛（ＺｎＯ）等で作成された避雷器本体３７は、電圧制限効果を有しており、雷撃等によって主回路側端子３５と接地端子３６との間に所定値（動作開始電圧）以上の過電圧が印加されると、導通状態となってバイパス電流を流すことにより、主回路側端子３５と接地端子３６との間の電圧を所定値（制限電圧）以下に制限する。それにより、変圧器や遮断器等の碍子等における絶縁破壊を防止することができる。
【００３２】
再び図１を参照すると、整流器用変圧器４１及び整流器４２は、受電設備から配線７１を介して供給される交流電圧を電車の走行に適した直流電圧に変換する。整流器４２の正極側出力端子は、直流断路器４３を介して直流遮断器２１に接続され、最終的に電気鉄道の電車線に接続される。また、整流器４２の負極側出力端子は、直流断路器４３を介して電気鉄道の走行レール等の帰線設備に接続される。これらの電路は、一般に主回路と呼ばれている。直流遮断器２１と電車線との間には、電車線用の直流用避雷器Ｔ１〜Ｔ４が接続されている。なお、直流用避雷器Ｔ１〜Ｔ４の構成及び動作は、受電用避雷器Ｒ１〜Ｒ３の構成及び動作と同様である。
【００３３】
主回路の配線は、碍子等で支持された裸電線あるいは絶縁電線、又は、ケーブル等で構成される。避雷器の動作開始電圧及び制限電圧は、主回路及び各電気設備の絶縁性能を超えないように設定される。この基本原則は、一般に絶縁協調と呼ばれるものである。
【００３４】
図には示していないが、変電所内の電気設備自身の動作電源（制御電源）は、制御用変圧器４４並びに建屋２内の低圧電源装置２４から供給される低圧（交流２００Ｖ/１００Ｖ、直流１００Ｖ等）である。変電所内の電気設備が停電時においても制御電源を喪失しないように、蓄電池による無停電電源となっていることが一般的である。これらの制御電源は、分電盤（図示せず）等を介して、受電用断路器３１、受電用遮断器３２、整流器４２、直流断路器４３、直流遮断器２１、配電盤２２、及び、伝送装置２３等、動作電源を必要とする電気設備に低圧絶縁電線を介して供給される。また、図示しないその他の低圧電源として、消防設備、電話等の通信設備、及び、照明や空調あるいは作業用コンセント等への供給回路が設置されている。
【００３５】
変電所内の電気設備を直接制御するものは、建屋２内の配電盤２２である。配電盤２２は、上記の制御電源で動作し、各種の開閉器（受電用断路器３１、受電用遮断器３２、直流断路器４３、及び、直流遮断器２１）に制御信号を伝送する。また、配電盤２２は、電線路の電圧・電流、及び、電気機器の状態を常に監視し、故障（短絡・地絡・機器故障等）を検知することにより、必要な遮断器を開放制御して故障を除去するという役割も有しており、変電所保護の要となる。本機能は、配電盤２２に設置された保護継電器により実現される。以上のために、各電気設備から配電盤２２には、情報伝達を行う図示しない配線（低圧絶縁電線等で構成され、一般に制御線と呼ばれる）が設置されている。
【００３６】
以上説明した通り、変電所内には、主回路、制御電源、及び、制御線等の多種多様の電線路が施設されており、変電所内の設置構造中で電位差が発生すると、それらの電線路を介して過電圧が伝搬したり、あるいは、異常電流（正常な経路ではない経路に流れる電流）が流れるので、人や電気設備に害を与える恐れがある。等電位化が必要な理由がここにある。
【００３７】
＜本発明の原理＞
次に、本発明の原理について詳しく説明する。以下の図３〜図６に示す結果を得るためのシミュレーションにおいて、絶縁電線の心線導体及び裸電線の断面積は６０ｍｍ2であり、絶縁電線及び裸電線は、標準大地の深さ１ｍの地中に埋設されているものとした。
【００３８】
図３は、絶縁電線の直列インピーダンス及び並列アドミタンスの周波数特性の一例を示す図であり、図４は、裸電線の直列インピーダンス及び並列アドミタンスの周波数特性の一例を示す図である。図３及び図４において、横軸は、周波数（Ｈｚ）を表している。また、図３（ａ）及び図４（ａ）において、縦軸は、単位長さ当りの直列インピーダンス（Ω／ｋｍ）を表しており、図３（ｂ）及び図４（ｂ）において、縦軸は、単位長さ当りの並列アドミタンス（Ｓ／ｋｍ）を表している。
【００３９】
図３（ａ）において、実線は、単位長さ当りの絶縁電線の直列インピーダンスの抵抗成分（実数成分）Ｒを示しており、破線は、単位長さ当りの絶縁電線の直列インピーダンスのリアクタンス成分（虚数成分）Ｘを示している。また、図４（ａ）において、実線は、単位長さ当りの裸電線の直列インピーダンスの抵抗成分Ｒを示しており、破線は、単位長さ当りの裸電線の直列インピーダンスのリアクタンス成分Ｘを示している。
【００４０】
絶縁電線及び裸電線の直列インピーダンスは、電線の断面積と形状とによって概ね決定される。直列インピーダンスの抵抗成分Ｒ及びリアクタンス成分Ｘは、周波数によって変化するが、絶縁電線と裸電線との間で殆ど違いはない。
【００４１】
図３（ｂ）において、実線は、単位長さ当りの絶縁電線の並列アドミタンスのコンダクタンス成分（実数成分）Ｇを示しており、破線は、単位長さ当りの絶縁電線の並列アドミタンスのサセプタンス成分（虚数成分）Ｂを示している。また、図４（ｂ）において、実線は、単位長さ当りの裸電線の並列アドミタンスのコンダクタンス成分Ｇを示しており、破線は、単位長さ当りの裸電線の並列アドミタンスのサセプタンス成分Ｂを示している。
【００４２】
絶縁電線の並列アドミタンスのコンダクタンス成分Ｇは、絶縁電線と大地との間に漏れ抵抗があるということではなく、大地の周波数依存効果等による見かけ上のコンダクタンスが現れたことによる。絶縁電線の並列アドミタンスは、対地静電容量によって概ね決定され、裸電線の並列アドミタンスは、対地コンダクタンスによって概ね決定される。裸電線の並列アドミタンスの周波数依存性は絶縁電線よりも小さく、広い周波数帯域に亘って裸電線の方が絶縁電線よりも大きな並列アドミタンスを有していることが分かる。
【００４３】
図５は、絶縁電線の特性インピーダンス（サージインピーダンス）及び伝搬関数の周波数特性の一例を示す図であり、図６は、裸電線の特性インピーダンス及び伝搬関数の周波数特性の一例を示す図である。図５及び図６において、横軸は、周波数（Ｈｚ）を表している。また、図５（ａ）及び図６（ａ）において、縦軸は、特性インピーダンスの絶対値（Ω）及び偏角（度）を表しており、図５（ｂ）及び図６（ｂ）において、縦軸は、伝搬関数の絶対値及び偏角（度）を表している。
【００４４】
一般に、単位長さ当りの伝送路の直列インピーダンスの抵抗成分Ｒ及びリアクタンス成分Ｘ、及び、並列アドミタンスのコンダクタンス成分Ｇ及びサセプタンス成分Ｂを用いると、伝送路の特性インピーダンスＺ０は、次式で表される。
Ｚ０＝｛（Ｒ＋ｊＸ）／（Ｇ＋ｊＢ）｝1/2
ここで、ｊは、虚数単位である。
【００４５】
また、伝搬関数ｅｘｐ（−γλ）において、伝搬定数γは、次式で表される。
γ＝｛（Ｒ＋ｊＸ）・（Ｇ＋ｊＢ）｝1/2
ここで、伝搬関数ｅｘｐ（−γλ）の絶対値は、伝送路における電圧及び電流の伝達率を表している。図５（ｂ）及び図６（ｂ）においては、一例として、電線の長さλを１０ｍとしたが、電線の特性は、定性的には長さλの影響を受けない。
【００４６】
図５（ａ）において、実線は、絶縁電線の特性インピーダンスの絶対値｜Ｚ０｜を示しており、破線は、絶縁電線の特性インピーダンスの偏角ａｒｇ（Ｚ０）を示している。絶縁電線の場合には、１０Ｈｚ以下の低周波において特性インピーダンスの絶対値が大きく上昇するが、高周波においては１０ＭＨｚまで特性インピーダンスの絶対値が略一定（１００Ω以下）である。従って、１０Ｈｚ以下を除くと、特性インピーダンスの周波数依存性は比較的小さく、１００Ω弱程度の大きさである。
【００４７】
図６（ａ）において、実線は、裸電線の特性インピーダンスの絶対値｜Ｚ０｜を示しており、破線は、裸電線の特性インピーダンスの偏角ａｒｇ（Ｚ０）を示している。裸電線の場合には、１０ｋＨｚ以上の高周波において特性インピーダンスの絶対値が上昇するが、５０Ｈｚ以下の低周波においては特性インピーダンスの絶対値が１Ω以下である。従って、特性インピーダンスの周波数依存性は比較的大きい。しかしながら、１ＭＨｚにおいても大きさとしては４０Ω程度であり、絶縁電線よりは小さな値である。
【００４８】
このように、直流から１ＭＨｚ程度の周波数領域においては、絶縁電線と比較して、裸電線の特性インピーダンス（サージインピーダンス）は低くなる特性がある。
【００４９】
図５（ｂ）において、実線は、絶縁電線の伝搬関数の絶対値｜ｅｘｐ（−γλ）｜を示しており、破線は、絶縁電線の伝搬関数の偏角ａｒｇ（ｅｘｐ（−γλ））を示している。絶縁電線の場合には、１００ｋＨｚ以上の高周波において伝搬関数の絶対値が急激に低下して、１０ＭＨｚにおいて約０．１となる。伝搬関数の偏角も、１００ｋＨｚ以上の周波数において急激に（遅れ方向に）回転する。また、伝搬定数γの虚数部から求められる伝搬速度は、真空中の光速度と略同じレベルのオーダーである。
【００５０】
図６（ｂ）において、実線は、裸電線の伝搬関数の絶対値｜ｅｘｐ（−γλ）｜を示しており、破線は、裸電線の伝搬関数の偏角ａｒｇ（ｅｘｐ（−γλ））を示している。裸電線の場合には、１ｋＨｚ以上の高周波において伝搬関数の絶対値が徐々に低下して、１０ＭＨｚにおいて約０．０１となる。伝搬関数の偏角も１ｋＨｚ程度以上から徐々に（遅れ方向に）回転する。また、伝搬速度は相当に遅く、真空中の光速度と比較して１桁以上遅い。
【００５１】
このように、絶縁電線の場合には、１００ｋＨｚ以上の周波数において減衰と遅延が無視できず、裸電線の場合には、１ｋＨｚ以上の周波数において減衰と遅延が無視できない。これらの中間の周波数領域（丁度、雷サージの周波数帯域と一致する周波数領域）である１ｋＨｚ〜１ＭＨｚにおいては、絶縁電線の方が裸電線よりも伝達率が良く遅延も少ない。一方で、１０ＭＨｚにおいては、両者共に減衰と遅延が無視できない領域となり、両者の伝達率は略同等である。
【００５２】
以上説明した絶縁電線及び裸電線の特性から、絶縁電線及び裸電線における雷撃時の電位分布が導かれる。それらは、実験的にも確認されているものである。
図７は、絶縁電線における雷撃時の電位分布を模式的に示す図である。絶縁電線は、裸電線と比較して、高周波において、高い特性インピーダンス（サージインピーダンス）と、高い伝達率と、速い伝搬速度とを有する。従って、絶縁電線５１に電気的に接続された接続点Ｐ１に雷撃が加えられた場合に、絶縁電線５１が等電位化されて電位差は小さい（連接接地に相当）が、全体の電位上昇が大きくなる（高抵抗接地に相当）。その結果、変電所の敷地外に被害を及ぼすおそれがある。
【００５３】
図８は、裸電線における雷撃時の電位分布を模式的に示す図である。裸電線は、絶縁電線と比較して、高周波において、低い特性インピーダンス（サージインピーダンス）と、低い伝達率と、遅い伝搬速度とを有する。従って、裸電線５２に電気的に接続された接続点Ｐ２に雷撃が加えられた場合に、電位上昇は抑制される（低抵抗接地に相当）が、裸電線５２における電位差が大きくなる（独立接地に相当）。その結果、この電位差によって変電所内の電気機器等の被害が発生するおそれがある。
【００５４】
例えば、地中に埋設される接地構造において裸電線５２のみが用いられる場合に、図１に示す受電設備に雷サージが侵入して受電用避雷器Ｒ１が動作すると、受電用避雷器Ｒ１の近傍において局所的に裸電線５２の電位が上昇する。従って、受電用避雷器Ｒ１によって保護される範囲が受電用避雷器Ｒ１の近傍に限られ、受電用遮断器３２に対しては受電用避雷器Ｒ１の効果が十分に発揮されない。
【００５５】
一方で、接地構造において絶縁電線５１のみが用いられる場合に、図１に示す受電設備に雷サージが侵入して受電用避雷器Ｒ１が動作すると、変電所内の接地構造全体が等電位化されるため、受電用避雷器Ｒ１によって保護される範囲は広範囲となる。しかしながら、接地構造全体の電位上昇は裸電線５２を用いた場合よりも大きく、変電所敷地外の人や電気設備に害を与えるおそれがある。
【００５６】
また、架空地線ＧＷに雷撃を受けた場合には、接地構造全体が等電位化されていること、及び、特性インピーダンス（サージインピーダンス）が高いことが災いとなり、避雷器が逆向きに動作（接地端子側から主回路端子側に導通）し、電力会社等の受電用送電線側や電車線側に雷サージを伝搬させてしまう現象（逆流雷として一般的に知られる現象）を引き起こし易くなる。
【００５７】
これらに対し、理想とする電位分布は、接地構造全体に亘って低い電位で等電位化されたものである。そこで、絶縁電線５１と裸電線５２とを並列的に接続することにより、両者の長所を有する理想に近い電位分布が得られる。
【００５８】
本実施形態においては、図１に示すように、建屋２の屋外の地中において格子状に配設された複数の絶縁電線５１と複数の裸電線５２とが並列的に接続されている。高周波において、絶縁電線５１のサージインピーダンスは高いが、伝達率は高く伝搬速度も速い。一方、裸電線５２の伝達率は低く伝搬速度も遅いが、サージインピーダンスは低い。従って、絶縁電線５１と裸電線５２とを並列的に接続することにより、雷撃等による高周波成分を含むサージが侵入した際に、変電所構内の電位差を小さくする（等電位化する）と共に、構内全体の電位上昇を抑制することができる。それにより、変電所の耐雷性が向上すると共に、変電所の敷地外に及ぼす被害を低減することができる。
【００５９】
さらに、図１に示すように、複数の絶縁電線５１又は複数の裸電線５２が、少なくとも１つの電気設備が設置された建屋２の屋外の地中において建屋２の周囲を一周する部分を含むようにすることが望ましい。それにより、建屋２の内部と周囲とをより強固に等電位化することができると共に、建屋２の構造物と上記の接地構造とで電磁遮蔽（又は、静電遮蔽）を構成できるため、建屋２内の電気設備（特に、弱電機器である配電盤２２、伝送装置２３等）の耐雷性をさらに向上することができる。
【００６０】
＜第１の具体例＞
図９は、本発明の一実施形態に係る接地構造の第１の具体例を示す斜視図である。第１の具体例においては、複数の絶縁電線５１が、地中において第１の深さ範囲内の第１層に格子状に配設されている。また、複数の裸電線５２が、地中において第１の深さ範囲よりも深い第２の深さ範囲内の第２層に格子状に配設されている。それぞれの埋設深さは、地質、他の構造物、又は、周囲の電気設備等の現地の状況に応じて個々に検討する必要があるが、例えば、第１の深さ範囲は、地表から測定して７５０ｍｍ〜２０００ｍｍ程度の範囲であり、第２の深さ範囲は、地表から測定して１０００ｍｍ〜３０００ｍｍ程度の範囲である。ただし、地表からの深さの下限値７５０ｍｍは、技術基準（電気設備に関する技術基準）により規定されている。
【００６１】
本願において、格子とは、周期的に並んだ区切りによって表される図形を意味し、単位格子も含む概念である。また、格子点とは、異なる２方向の区切りが交わる点をいう。図９には、単位格子の形状が長方形である場合が示されているが、単位格子の形状は、これに限らず、正方形、三角形、又は、他の多角形でも良いし、曲線に沿って規定されても良いし、円状や楕円状であっても良い。変電所内の構造物や埋設管又は用地の形状等の都合により、単位格子の一部に欠損部（例えば、四角形の格子の一辺を接続しない場合）があっても良い。また、複数の絶縁電線５１によって形成される格子の形状と、複数の裸電線５２によって形成される格子の形状とは、同じでも良いし、異なっていても良い。
【００６２】
複数の絶縁電線５１は、各格子点において電気的に接続されている。複数の裸電線５２は、複数の絶縁電線５１の複数の格子点に電気的に接続される。絶縁電線５１と裸電線５２との電気的接続は、必ずしも全ての格子点で行わなくても良い。図９においては、複数の裸電線５２が、複数の絶縁電線５１の全ての格子点に電気的に接続されている。また、接続ノードの一例として、絶縁電線５１の接続ノードＮ１１及びＮ１２と、裸電線５２の接続ノードＮ２１及びＮ２２とが示されている。
【００６３】
例えば、裸電線５２の接続ノードＮ２１は、裸電線又は絶縁電線等で構成される中継配線５０によって、絶縁電線５１の接続ノードＮ１１に接続されている。また、裸電線５２の接続ノードＮ２２も、中継配線５０によって、絶縁電線５１の接続ノードＮ１２に接続されている。電線又は配線の接続は、例えば、圧縮金物を用いた圧縮加工等によって行われる。
【００６４】
＜第２の具体例＞
図１０は、本発明の一実施形態に係る接地構造の第２の具体例を示す斜視図である。第２の具体例においては、複数の裸電線５２が、地中において第１の深さ範囲内の第１層に配設されている。また、複数の絶縁電線５１が、地中において第１の深さ範囲よりも深い第２の深さ範囲内の第２層に配設されている。その他の点に関しては、第２の具体例は、第１の具体例と同様である。
【００６５】
第２の具体例においても、複数の絶縁電線５１は、各格子点において電気的に接続されている。複数の裸電線５２は、複数の絶縁電線５１の複数の格子点に電気的に接続される。絶縁電線５１と裸電線５２との電気的接続は、必ずしも全ての格子点で行わなくても良い。図１０においては、複数の裸電線５２が、複数の絶縁電線５１の全ての格子点に電気的に接続されている。
【００６６】
接地構造の第１又は第２の具体例によれば、複数の絶縁電線５１と複数の裸電線５２とが深さ方向に分離されて別々の層に配設されるので、複数の絶縁電線５１によって形成される格子の形状と複数の裸電線５２によって形成される格子の形状とを略同一にすることができる。さらに、３層以上に電線を配設して多層化することにより、複数の電気設備の接地端子間のインピーダンスを低減することが可能である。
【００６７】
＜第３の具体例＞
接地構造の第３の具体例においては、複数の絶縁電線５１及び複数の裸電線５２が、建屋２の屋外の地中において略同一の深さに配設されている（図１参照）。その他の点に関しては、第３の具体例は、第１の具体例と同様である。接地構造の第３の具体例によれば、図９又は図１０に示されているような中継配線５０を省略あるいは短縮して、絶縁電線５１と裸電線５２とを直接あるいは短距離で電気的に接続することができる。
【００６８】
＜第４の具体例＞
図１１は、本発明の一実施形態に係る接地構造の第４の具体例を示す斜視図である。第４の具体例においては、複数の絶縁電線５３が、建屋２の屋外の地中において第１の深さ範囲内の第１層に配設されている。また、複数の裸電線５４が、建屋２の屋外の地中において第１の深さ範囲よりも深い第２の深さ範囲内の第２層に配設されている。
【００６９】
さらに、複数の絶縁電線５１が、建屋２の屋外の地中において第２の深さ範囲よりも深い第３の深さ範囲内の第３層に配設されている。また、複数の裸電線５２が、建屋２の屋外の地中において第３の深さ範囲よりも深い第４の深さ範囲内の第４層に配設されている。図１１においては、深さ方向において第２層と第３層との間の距離（層間距離）が比較的大きく示されているが、第１層〜第４層の内の隣り合う２層の層間距離は、例えば、２００ｍｍ程度に設定されても良い。
【００７０】
複数の絶縁電線５３は、各格子点において電気的に接続されている。複数の裸電線５４、複数の絶縁電線５１、及び、複数の裸電線５２は、複数の絶縁電線５３の複数の格子点に電気的に接続される。図１１においては、複数の裸電線５４、複数の絶縁電線５１、及び、複数の裸電線５２が、複数の絶縁電線５３の全ての格子点に電気的に接続されている。また、接続ノードの一例として、絶縁電線５３の接続ノードＮ３３と、裸電線５４の接続ノードＮ４３と、絶縁電線５１の接続ノードＮ１３と、裸電線５２の接続ノードＮ２３とが示されている。
【００７１】
例えば、接続ノードＮ２３は、中継配線５５によって、接続ノードＮ１３に接続されている。また、接続ノードＮ１３は、中継配線５６によって、接続ノードＮ４３に接続されている。さらに、接続ノードＮ４３は、中継配線５７によって、接続ノードＮ３３に接続されている。中継配線５５〜５７は、裸電線又は絶縁電線等で構成される。第１の具体例と同様に、それらの接続ノードは必ずしも全ての格子点に設けなくても良い。特に、図１１に示すように、第２層と第３層とが離れている場合には、第２層と第３層との接続箇所が、建屋、埋設構造物、又は、埋設管等の制約から限定されるので、例えば、接地極６０が接続された格子点のみに接続ノードを設けても良い。その他の点に関しては、第４の具体例は、第１の具体例と同様である。
【００７２】
第４の具体例は、例えば、地下変電所等のように接地構造そのものが必然的に多層化される場合や、あるいは、大地が多層構造であって浅い地層よりも深い地層の導電率が良好である場合（例えば、表層部が礫層で、その下に粘土層がある場合）等への適用を想定したものである。後者の場合には、第１層及び第２層は、等電位化と高周波におけるサージインピーダンスの低減を目的として、地表面近くに配設される。また、第３層及び第４層は、低周波における接地抵抗の低減を目的として、上記の深い地層中に配設される。この場合には、第３層（絶縁電線５１）の効果が小さいので、第３層を省略しても良い。
【００７３】
＜第２の実施形態＞
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る接地構造が用いられる電気設備の構成例を示す平面図である。第２の実施形態においては、複数の絶縁電線で構成される格子構造及び複数の裸電線で構成される格子構造の各々が複数の部分に分割され、それらの間が裸電線で電気的に接続される。その他の点に関しては、第２の実施形態は、第１の実施形態と同様である。
【００７４】
このように格子構造を複数の領域（図１２においては、第１の領域１ａ及び第２の領域１ｂを示す）に分割すると、雷サージ等の高周波領域では、各領域内の絶縁電線及び裸電線で構成される格子構造においては等電位化がなされるが、他の領域の格子構造との間では等電位化されない接地構造となる。このため、例えば、受電設備側から侵入した雷サージが電車線側まで伝搬することを抑制できる。
【００７５】
格子構造の分割は、例えば、主回路の絶縁箇所となる変圧器の一次側と二次側との間で行う方法がある。図１２に示す例においては、整流器用変圧器４１及び制御用変圧器４４の一次側の電気設備（受電設備）が設置される第２の領域１ｂと、二次側の電気設備（直流主回路及び低圧の制御電源）が設置される第１の領域１ａとに、格子構造が分割されている。
【００７６】
この例のように、直流電気鉄道用の変電所においては、配電盤２２や伝送装置２３等の弱電機器と直流遮断器２１とが同一の建屋２内に設置される場合が多く、直流主回路と低圧の制御電源との間で格子構造の分割を行うことが難しいが、両者の離隔が十分可能である場合には、これらの間でも格子構造を分割して、変電所全体を３つの領域に分割しても良い。
【００７７】
図１２に示すように、変電所の敷地１内の第１の領域１ａには、少なくとも１つの電気設備が設置されている。この例においては、第１の領域１ａに、直流主回路と低圧の制御電源の側に属する電気設備の接地端子Ｇが電気的に接続される。電気設備が設置される建屋２も、第１の領域１ａに設けられている。建屋２の配電盤室内には、直流遮断器２１、配電盤２２、伝送装置２３、及び、低圧電源装置２４等が設置されている。建屋２の基礎部分にはピット（溝）２ａが形成されており、ピット２ａにおいては、接地線が防護管内に施設されると共に、接地線を分岐させるために接地端子箱２５が設置されている。さらに、第１の領域１ａには、整流器４２と、直流断路器４３と、直流用避雷器Ｔ１〜Ｔ４とが設置されている。
【００７８】
変電所の敷地１内の第２の領域１ｂにも、少なくとも１つの電気設備が設置されている。この例においては、第２の領域１ｂに、受電設備側に属する電気設備の接地端子Ｇが電気的に接続される。第２の領域１ｂには、受電用断路器３１、受電用遮断器３２、計量器用変成器（ＶＣＴ）３３、支持具３４、及び、受電用避雷器Ｒ１〜Ｒ３を有する受電設備と、整流器用変圧器４１と、制御用変圧器４４とが設置されている。
【００７９】
第１の実施形態と同様に、第２の実施形態においても、複数の電気設備の接地端子に対する接地構造が設けられている。同様に、架空地線ＧＷが必要に応じて施設され、接地構造に電気的に接続される。
【００８０】
領域を分割する基準となる変圧器（整流器用変圧器４１及び制御用変圧器４４）自身の接地端子Ｇを、第１の領域１ａ及び第２の領域１ｂの内のいずれの接地構造に接続するかについては、個々の設備に応じて熟慮が必要である。一般論としては、変圧器の低圧側（通常は二次側）に設置される保安器の制限電圧よりも、高圧側（通常は一次側）に設置される保安器の制限電圧の方が高いことから、より高い過電圧が高圧側のブッシングに印加されることになる。即ち、変圧器は、高圧側からの雷サージによって破壊される可能性が高い。従って、変圧器自身の接地端子は、高圧側の避雷器と等電位化することが望ましい。本実施形態においては、変圧器自身の接地端子を、最も主回路電圧が高い受電設備側の第２の領域１ｂに接続する構成としている。
【００８１】
架空地線ＧＷは、これと近接した金属物（電気設備等）と等電位化することが望ましい。架空地線ＧＷが周囲と等電位化されていないと仮定すると、架空地線ＧＷへの雷撃時には、架空地線ＧＷの電位のみが局所的に上昇する形となり、近接した金属物や人との間に大きな電位差が生じる。この電位差により、架空地線ＧＷに近接した金属物（図１２に示す例においては、例えば、受電用断路器３１等）や人との間で放電が起こる、いわゆる側撃雷と呼ばれる現象が懸念される。そのため、図１２に示す例においては、架空地線ＧＷの保護対象である受電設備が配置されている第２の領域１ｂにおける接地構造に架空地線ＧＷを接続することが望ましい。
【００８２】
図１２に示す例において、接地構造は、第１群の絶縁電線５１ａ及び第１群の裸電線５２ａと、第２群の絶縁電線５１ｂ及び第２群の裸電線５２ｂと、裸電線５２ｃと、絶縁電線５９と、複数の接地極６０と、複数の配線６１〜６３とを備えている。絶縁電線５１ａ及び５１ｂの構造及び特性は、図１等に示す絶縁電線５１の構造と同様であり、裸電線５２ａ及び５２ｂの構造は、図１等に示す裸電線５２の構造及び特性と同様である。
【００８３】
変電所の敷地１内の第１の領域１ａにおいて、配線６１は、第１の領域１ａに設置された直流遮断器２１及び配電盤２２等の電気設備の接地端子Ｇを、第１群の絶縁電線５１ａに電気的に接続している。配線６２は、第１の領域１ａに設置された直流用避雷器Ｔ１〜Ｔ４の接地端子Ｇを、第１群の裸電線５２ａに電気的に接続している。配線６３は、第１の領域１ａに架空地線ＧＷが設置される場合に、架空地線ＧＷを、第１群の裸電線５２ａに電気的に接続する。それらの接続部は、圧縮加工等により施工される。
【００８４】
また、変電所の敷地１内の第２の領域１ｂにおいて、配線６１は、第２の領域１ｂに設置された受電用断路器３１、受電用遮断器３２等の電気設備の接地端子Ｇを、第２群の絶縁電線５１ｂに電気的に接続している。配線６２は、第２の領域１ｂに設置された受電用避雷器Ｒ１〜Ｒ３の接地端子Ｇを、第２群の裸電線５２ｂに電気的に接続している。配線６３は、第２の領域１ｂに設置された架空地線ＧＷを、第２群の裸電線５２ｂに電気的に接続している。それらの接続部は、圧縮加工等により施工される。
【００８５】
第１の領域１ａの地中においては、第１群の絶縁電線５１ａが格子状に配設されていると共に、第１群の裸電線５２ａが格子状に配設されている。第１群の絶縁電線５１ａは、各格子点において電気的に接続されている。第１群の裸電線５２ａは、第１群の絶縁電線５１ａの複数の格子点に電気的に接続される。図１２に示す例においては、第１群の裸電線５２ａが、第１群の絶縁電線５１ａの全ての格子点に電気的に接続されている。
【００８６】
また、第１の領域１ａから離れた第２の領域１ｂの地中においては、第２群の絶縁電線５１ｂが格子状に配設されていると共に、第２群の裸電線５２ｂが格子状に配設されている。第２群の絶縁電線５１ｂは、各格子点において電気的に接続されている。第２群の裸電線５２ｂは、第２群の絶縁電線５１ｂの複数の格子点に電気的に接続される。図１２に示す例においては、第２群の裸電線５２ｂが、第２群の絶縁電線５１ｂの全ての格子点に電気的に接続されている。
【００８７】
高周波において、絶縁電線５１ａ及び５１ｂのサージインピーダンスは高いが、伝達率は高く伝搬速度も速い。一方、裸電線５２ａ及び５２ｂの伝達率は低く伝搬速度も遅いが、サージインピーダンスは低い。従って、第１の領域１ａにおいて絶縁電線５１ａと裸電線５２ａとを並列的に接続すると共に、第２の領域１ｂにおいて絶縁電線５１ｂと裸電線５２ｂとを並列的に接続することにより、雷撃等による高周波成分を含むサージが侵入した際に、領域内の電位差を小さくする（等電位化する）と共に、領域内全体の電位上昇を抑制することができる。それにより、領域内の電気設備の耐雷性が向上すると共に、領域外へのサージの伝搬を低減することができる。
【００８８】
さらに、建屋２の屋外の地中において、第１群の絶縁電線５１ａ及び第１群の裸電線５２ａと第２群の絶縁電線５１ｂ及び第２群の裸電線５２ｂとを電気的に接続する裸電線５２ｃが配設されている。低周波において、裸電線５２ｃの伝達率は高く、サージインピーダンスは低い。一方、高周波において、裸電線５２ｃの伝達率は低く伝搬速度も遅いが、サージインピーダンスは低い。
【００８９】
従って、低周波において、第１の領域１ａの接地構造と第２の領域１ｂの接地構造との間のインピーダンスを低く保ちながら、高周波において、第１の領域１ａの接地構造と第２の領域１ｂの接地構造との間でサージの伝搬を抑制することができる。例えば、雷撃等による高周波成分を含むサージが受電設備に加えられた場合に、過電圧が電車線に伝搬することが抑制される。あるいは、雷撃等による高周波成分を含むサージが電車線に加えられた場合に、過電圧が受電設備に伝搬することが抑制される。
【００９０】
一方で、直流や商用周波数等の低周波領域においては、接地構造全体が等電位化されるため、地絡故障時等のように変電所全体における接地線の連接が必須となる状況においては、従前の接地構造と同等の機能を確保することができる。
【００９１】
以上の実施形態においては、本発明を直流電気鉄道用の変電所の接地構造に適用する場合について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、開閉所（き電区分所等）、交流電気鉄道用の変電所、あるいは、変電所や駅等の施設の配電設備（配電所）等においても、接地及び雷対策についての基本的な考え方は同様である。このように、当該技術分野において通常の知識を有する者によって、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、変電所、配電所、開閉所等において電気設備に大地電位を与えるために用いられる接地構造等において利用することが可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１…変電所の敷地、１ａ、１ｂ…領域、２…建屋、２ａ…ピット、２１…直流遮断器、２２…配電盤、２３…伝送装置、２４…低圧電源装置、２５…接地端子箱、３１…受電用断路器、３２…受電用遮断器、３３…計量器用変成器、３４…支持具、３５…主回路側端子、３６…接地端子、３７…避雷器本体、４１…整流器用変圧器、４２…整流器、４３…直流断路器、４４…制御用変圧器、４５…ラジエータ、５０、５５〜５７…中継配線、５１、５１ａ、５１ｂ、５３、５９…絶縁電線、５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５４…裸電線、６０…接地極、６１〜６３、７０、７１…配線、Ｒ１〜Ｒ３…受電用避雷器、Ｔ１〜Ｔ４…直流用避雷器、Ｇ…接地端子、Ｐ１、Ｐ２…接続点、Ｎ１１〜Ｎ４３…接続ノード
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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