接地用補償コンデンサ

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水の位置エネルギーを利用

直接接地系統と非接地系統の地絡

変圧器の２次側の接地方式の違いで地絡事故時の様相は大きく異なります。
図１

図１は、２次側の１端子が接地されている３相変圧器の２次側の機器が完全地絡した場合の図です。
変圧器２次側はデルタ巻線のため中性点を取れず、１端子を接地しています。Ｒｅは接地抵抗です。また、その接地線に地絡継電器を設置し地絡監視をしています。変圧器２次側の電路と対地との間には見えないコンデンサである対地静電容量Ｃｅが存在します。
変圧器の２次側が直接接地である場合、負荷側で絶縁不良が発生すると比較的大きな漏洩電流が流れます。この漏洩電流は、絶縁不良となった箇所から大地へ流れ、大部分が変圧器２次側のＢ種接地を通じて変圧器２次側１端子に戻り、一部は対地静電容量Ｃｅに流れます。そのため直接接地系統の漏洩電流値は、絶縁不良となった箇所と大地との間の地絡抵抗値と、変圧器の２次側の直接接地の接地抵抗値に大きく左右されます。
図２

図２は、２次側が接地されていない３相変圧器の２次側の機器が完全地絡した場合の図です。変圧器の２次側が３００Ｖを超える場合は、変圧器を混色防止板付きとすれば２次側を非接地にできるため、２次側が４００Ｖデルタ結線の変圧器などがこれにあたります。
変圧器の２次側が非接地である場合、負荷側で絶縁不良が発生しても変圧器の２次側が接地されていませんので、漏洩電流は絶縁不良となった箇所から大地へ流れ、大地と電路との間の対地静電容量Ｃｅを通じて変圧器に戻ります。そのため非接地系の漏洩電流値は、絶縁不良となった箇所と大地との間の地絡抵抗値と、変圧器の２次側電路の対地静電容量による容量性インピーダンス値に大きく左右されます。

対地静電容量を流れる電流

図２の対地静電容量Ｃｅによる容量性インピーダンスＸｃは、周波数をｆ、変圧器の２次側電路と大地の静電容量をＣとすると、
Ｘｃ＝１／２πｆＣ
で求められます。静電容量Ｃが大きくなれば容量性インピーダンスＸｃは小さくなります。
また、静電容量Ｃは、誘電率をε、導体面積をＳ、導体間隔をｄとすると、
Ｃ＝εＳ／ｄ
で求められます。
よって容量性インピーダンスＸは電路の亘長と大地との距離によって決まり、電路布設環境が同じであれば電路の亘長が長いほど容量性インピーダンスＸｃが小さくなり、漏洩電流が大きくなります。逆に電路の亘長が短いほど容量性インピーダンスＸｃが大きくなり、漏洩電流が大きくなります。
送電線等は、電路の亘長が著しく長いため、対地静電容量は大きくなりますが、需要家の変圧器２次側の電路は亘長が比較的短いため、Ｃｅの値は小さくなり容量性インピーダンスＸｃは大きくなります。
そのため非接地系統の負荷で絶縁不良が発生しても、漏洩電流が小さく、零相電流で絶縁不良を検出する漏電遮断器（ＥＬＢ）や地絡継電器（ＧＲ）を動作させることができません。
その対策として接地用補償コンデンサを設置します。

補償コンデンサの効果

補償コンデンサを設置すると・・・

図３

図３は、図２の系統に補償コンデンサを設置した図です。
変圧器２次側の１端子と大地を、補償コンデンサＣを介して接地します。補償コンデンサＣは対地静電容量Ｃｅより著しく大きい静電容量を持っています。この補償コンデンサを対地静電容量と並列に電路に接続すると変圧器２次側の対地静電容量を増大させますので、容量性インピーダンスを小さくする効果があり、零相電流での地絡検出を可能にします。

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