(57)【要約】【課題】設置作業が簡単で、過渡接地抵抗を効果的に低減することができる接地体を提供する。【解決手段】地中に埋設された状態で、被接地体と地中とを電気的に接続する接地体であって、柱体からなり、被接地体からのサージ電流を地中に導入する第１電極１と、第１電極１の外周から径方向に突出する複数の平板体３を有し、第１電極１から外周側へサージ電流を案内する第２電極２とを備える。各平板体３は、第１電極１の軸方向略全長にわたって延びるとともに、周方向に沿って等間隔で配置されて、径方向の突出長さが同一となるように配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設された状態で、被接地体と地中とを電気的に接続する接地体であって、
中実乃至中空の柱体からなり、前記被接地体からのサージ電流を地中に導入する第１電極と、
この第１電極の外周から径方向に突出する複数の平板体を有し、前記第１電極から外周側へサージ電流を案内する第２電極とを備え、
第２電極の平板体は、前記第１電極の軸方向略全長にわたって延びるとともに、周方向に沿って等間隔で配置されて、その径方向の突出長さが同一となるように配置されることを特徴とする接地体。
【請求項２】
前記平板体を４つ備えた十字形としたことを特徴とする請求項１の接地体。
【請求項３】
前記被接地体は、電力設備の保護装置であることを特徴とする請求項１又は請求項２の接地体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被接地体と大地とを電気的に接続するための接地体に関する。
【背景技術】
【０００２】
接地体は、地中に埋設され、接地線を介して建築構造物（避雷針等）や電気設備等の被接地体に接続されて、建築構造物や電気設備に流入した雷電流等（サージ電流）を地中に放流する。これにより、大地電位の上昇を抑制し、歩幅電圧を軽減し、人身災害や電気機器の絶縁破壊を防ぐことができる。
【０００３】
電力設備の保護装置は、デジタル型保護継電装置が主流となっている。デジタル型保護継電装置には、マイクロプロセッサが組み込まれており、応答速度が速く低電圧で駆動することから、サージ電流が進入すれば、誤作動や不動作等の不具合が生じる。そのため、サージ電流に対する過渡接地抵抗（サージインピーダンス）を低減し、サージ電流を速やかに地中に放流する必要がある。
【０００４】
過渡接地抵抗を低減させる接地体として、例えば特許文献１に示すものが提案されている。特許文献１のものは、雷サージを受ける長尺板状の主電極と、この主電極から同一平面内において突出し、突出箇所が長手方向に沿って断続的となる副電極とから構成され、副電極の一方の端部に鋭角部分を設けて電位傾度の高い電界を発生しやすくし、電子なだれによる放電作用によりサージ電流を消滅させることができる。また、特許文献１の接地体は、平面的な構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−５２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
地中に流入したサージ電流は、流入箇所を中心として、放射状に流出していく。このため、接地体の形状としては、地中に流出したサージ電流の流れる（広がる）向きと略同一方向にサージ電流を案内する構造とするのが好ましい。しかしながら、特許文献１の接地体では、その構造が平面状であるため、サージ電流を速やかに四方に案内するのは難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、サージ電流を速やかに地中に放流し、過渡接地抵抗を効果的に低減することができる接地体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の接地体は、地中に埋設された状態で、被接地体と地中とを電気的に接続する接地体であって、中実乃至中空の柱体からなり、前記被接地体からのサージ電流を地中に導入する第１電極と、この第１電極の外周から径方向に突出する複数の平板体を有し、前記第１電極から外周側へサージ電流を案内する第２電極とを備え、第２電極の平板体は、前記第１電極の軸方向略全長にわたって延びるとともに、周方向に沿って等間隔で配置されて、その径方向の突出長さが同一となるように配置されるものである。
【０００９】
本発明の接地体によれば、第１電極を中実乃至中空の柱体にて構成し、この第１電極の外周から径方向に複数の平板体が突出するため、第１電極と第２電極とで立体的な形状を構成することができて、しかも、第２電極は地中に流出したサージ電流が放射状に広がる向きと略同一の向きに延びる。また、第２電極は、第１電極の軸方向略全長にわたって延びるとともに、その径方向の突出長さが同一となるように配置される複数の平板体にて構成されているため、第１電極に導入したサージ電流を、その軸方向全長において外周側へ案内することができる。すなわち、平板体は、第１電極の軸方向全長において、サージ電流を外周側へ案内するものとなるため、サージ電流を速やかに地中に放流し、過渡接地抵抗が低減でき、大地電位の上昇や歩幅電圧を軽減することができる。
【００１０】
前記棒状体は、前記平板体を４つ備えた十字形とするのが好ましい。隣合う平板体の間隔が近接している場合、近接する各々の平板体から流出するサージ電流の流路となる地中部分が共有する関係となって、サージ電流は地中へ流出しにくくなる。従って、平板体を４つ備えた十字形に配置することにより、効果的にサージ電流を地中へ放出することができる。
【００１１】
この場合、前記被接地体は、電力設備の保護装置とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の接地体は、第２電極が地中に流出したサージ電流の流れる向きと略同一の向きに延び、第１電極の軸方向略全長においてサージ電流を外周側へ案内するため、シンプルな構成で過渡接地抵抗を小さくすることができ、比較的軽量化を図ることができる。これにより、運搬や設置作業が容易にでき、コストの低減を図ることができる。
【００１３】
平板体を４つ備えた十字形に配置することにより、隣合う平板体の間隔を広くとることができ、効果的にサージ電流を地中へ放流することができる。また、平板体を９０°ピッチに均等配設すれば、製作や加工も容易なものとなる。
【００１４】
前記被接地体を電力設備の保護装置とすれば、過渡接地抵抗の低減により速やかにサージ電流を地中に放流でき、保護装置の誤作動や不動作等の不具合の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態を示す接地体の正面図である。
【図２】本発明の実施形態を示す接地体の平面図である。
【図３】本発明の実施形態を示す接地体の斜視図である。
【図４】本発明の実施形態を示す接地体を地中に埋設した状態を示す断面図である。
【図５】実施例及び比較例の接地体の過渡接地抵抗を測定するための回路図である。
【図６】実施例１で用いた比較例の各接地体を示す斜視図である。
【図７】実施例１及び比較例の接地体の接地抵抗の周波数特性を示すグラフ図である。
【図８】実施例２で用いた比較例の接地体（１）を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る接地体の正面図である。この接地体は、図４に示すように、地中Ｇに埋設されて、電気設備や建築構造物（避雷針等）の被接地体（図示省略）と地中Ｇとを電気的に接続するものである。本実施形態では、被接地体を電力設備の保護装置としている。
【００１８】
接地体は、図１に示すように、被接地体からのサージ電流を地中に導入する第１電極１と、第１電極１から外周側へサージ電流を案内する第２電極２とから構成されている。
【００１９】
第１電極１は、金属製の円柱体からなる。第１電極１の材質は、抵抗率が小さく電流の流れ易い銅とするのが好ましいが、鉄やステンレス等の他の金属にて構成することもできる。この第１電極１は、図４に示すように、その長手方向が地中Ｇの上下方向に沿うようにして地中Ｇに埋設される。この第１電極１の上端部には、図４に示すように立上げ接地線５（導線）が接続されており、この立上げ接地線５は被接地体に接続されている。これにより、被接地体にサージ電流が流入すると、立上げ接地線５によりサージ電流を地中の第１電極１に導入することができる。
【００２０】
第２電極２は、図２及び図３に示すように、複数枚（本実施形態では４つ）の金属製の平板体３からなる。夫々の平板体３は、第１電極１とほぼ等しい全長を有しており、平板体３は、第１電極１の軸方向の全長にわたって、第１電極１の外周から径方向に突出している。これにより、平板体３は、第１電極１の軸方向略全長にわたって延びるものとなる。各平板体３は、周方向に沿って等間隔、すなわち９０°ピッチで配置され、各平板体３の径方向の突出長さが同一となるように配置され、図２に示すような平面視十字形となる。第２電極２も、前記第１電極１と同一の材質にて構成されている。
【００２１】
このとき、平板体３は、第１電極１から外周側へ４つ備え、９０°ピッチで配置した十字形とする。隣合う平板体の間隔が近接している場合、近接する各々の平板体から流出するサージ電流の流路となる地中部分が共有する関係となって、サージ電流は地中へ流出しにくくなる。そのため、隣合う平板体３の間隔を広く９０°ピッチに配設すれば、サージ電流を速やかに地中に放流し、過渡接地抵抗が大きくなるのを防止することができる。
【００２２】
第１電極１に導入したサージ電流は、図４に示すように、第１電極１から第２電極２にて、その軸方向全長において外周側へ案内される。すなわち、第２電極２の平板体３は、第１電極１の軸方向全長において、サージ電流を外周側へ案内するものとなる。このように、第２電極２は地中Ｇに流入したサージ電流が広がる向きと略同一の向きに延びるため、過渡接地抵抗を小さくすることができる。
【００２３】
本発明の接地体では、第２電極２が地中に流出したサージ電流の流れる向きと略同一の向きに延び、第１電極１の軸方向略全長においてサージ電流を外周側へ案内するため、シンプルな構成で過渡接地抵抗を小さくすることができ、比較的軽量化を図ることができる。これにより、運搬や設置作業が容易にでき、コストの低減を図ることができる。
【００２４】
平板体３を４つ備えた十字形としているので、隣合う平板体の間隔を広くとることができ、効果的にサージ電流を地中へ放流することができる。また、平板体３を９０°ピッチに均等配設すれば、製作や加工も容易なものとなる。
【００２５】
前記被接地体を電力設備の保護装置としているので、過渡接地抵抗の低減により速やかにサージ電流を地中に放流でき、保護装置の誤作動や不動作等の不具合の発生を防止することができる。
【００２６】
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらに限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、第１電極１や第２電極２の全長は種々の長さに設定することができ、第１電極１の全長と第２電極２の全長とが相違してもよい。
【実施例１】
【００２７】
本発明に係る接地体の有効性を検証するための実験について述べる。本実験は、図５に示す実験回路を用いて、接地体を地中に埋設し、接地抵抗の周波数特性を測定した。実験は３回行い、夫々、同一土壌に３種類の異なる形状を有する接地体を埋設した。接地体の形状以外は、実験の条件は同一とした。接地体は、図６（ａ）に示すように、（１）幅１５０ｍｍの板状鋼板を捩ってスパイラル状に形成されたスパイラル電極、図６（ｂ）に示すように、（２）１辺が７５ｍｍ、断面がＬ字状に形成された鋼製Ｌ形電極、図６（ｃ）に示すように、（３）直径φ５０ｍｍの鋼管製第１電極と、当該第１電極の外周に９０°ピッチで幅１００ｍｍの４つの平板体からなる第２電極とで構成された十字形電極を用いた。（１）及び（２）が比較例、（３）が実施例である。夫々の接地体の長さはいずれも１ｍ、厚さ４ｍｍの鋼材である。接地体の表面積は、（１）及び（２）が０．３ｍ2、（３）が０．９６ｍ2である。大地抵抗率は１０９Ωｍである。
【００２８】
以下、実験結果について述べる。図７は、接地抵抗の周波数特性を示すもので、横軸は周波数［Ｈｚ］、縦軸は接地抵抗［Ω］をそれぞれ示している。サージ電流の周波数領域は数ＭＨｚと高く、有効性の検証は２ＭＨｚ（図７の矢印で示す）における接地抵抗値（本実施例では、この値を過渡接地抵抗とする。）にて評価した。また、各接地体の接地抵抗のピーク値も、２ＭＨｚあたりにみられる。図中の一点鎖線は（１）スパイラル電極、破線は（２）Ｌ形電極、実線は（３）十字形電極を示している。この実験結果から、（３）の十字形電極が最も低い抵抗値を示しており、過渡接地抵抗は、（１）が２８０Ω、（２）が２３０Ω、（３）が８０Ωと（３）が最も低い値を示した。また、定常接地抵抗を測定したところ、（１）が１３５Ω、（２）が１１２Ω、（３）が４５Ωであった。（３）の十字形抵抗は、他の電極と比較して、地中において土との接触面積が広いため、過渡接地抵抗を低くできることに加えて、定常接地抵抗も低減した。
【実施例２】
【００２９】
また、第２電極の形状と接地抵抗との関係を測定するため、図５に示す実験回路を用いて、同一地中に２種類の異なる接地体を埋設した。接地体の形状以外は、実験の条件は同一とした。接地体は夫々図８に示すような（１）直径φ５０ｍｍ、長さ４ｍの鋼管に、直径２５０ｍｍの円板４つを軸方向に沿って等ピッチ（１ｍ間隔）で付加した円板体付加電極、（２）直径φ５０ｍｍ、長さ４ｍの鋼管に、幅１００ｍｍ、長さ４ｍの平板体を周方向に沿って等ピッチ（９０°間隔）で４つ付加した十字形電極を用いた。夫々の接地体は、厚さ４ｍｍの鋼材である。接地体の表面積は、（１）が１．０２ｍ2、（２）が３．８３ｍ2である。（１）が比較例、（２）が実施例である。（１）円板体付加電極と（２）十字形電極は、共に電極中心の鋼管に導入したサージ電流を、外周側へ案内する平板体を有するが、（１）はその形状が鋼管より大きい直径の円形板であるが、（２）は鋼管と長さが同じである長方形板である。各々鋼管に４つ取付けられ、鋼管の長さは実施例１より長く４ｍである。これらの測定結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
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表１は、実施例２における過渡接地抵抗および定常接地抵抗の測定値を示す。実験回路および測定条件は、実施例１と同じである。
【００３１】
表１より、（２）十字形電極は、（１）円板形付加電極を基準として、過渡接地抵抗は約２０％、定常接地抵抗においては約４７％低い値となった。すなわち、（１）のように、鋼管から周方向に突出する部分を有していても、鋼管の軸方向に沿って連続して延びるものでなければ、過渡接地抵抗の低減効果は薄い。従って、接地体を十字形にし、かつ、平板体が第１電極の軸方向略全長にわたって延びるものとすれば、過渡接地抵抗の低減に効果的であり、加えて定常接地抵抗の低減にも有効である。
【符号の説明】
【００３２】
１  第１電極
２  第２電極
３  平板体
Ｇ  地中
【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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