JPH11121058A - 接地装置及び通信局舎における接地方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】場所的な制約を受ける条件下においても定常接
地抵抗と過渡接地抵抗との両方を同時に低減することが
できる接地装置及び接地工事のやり直しに柔軟に対応で
きる通信局舎における接地方法を提供する。 【解決手段】地面２に沿って田の字状に展開配置される
とともにサージ電流の流入出部となる田の字状展開部３
及び該田の字状展開部３より帯状に展開配置される帯状
展開部４から構成されて地中に埋設される第１の接地導
体５と、この第１の接地導体５の下に地中に向けてそれ
ぞれ配設されるとともに第１の接地導体５にそれぞれ電
気的に接続される複数の第２の接地導体６とを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、定常接地抵抗と過
渡接地抵抗との両方を十分に低減できるようにした接地
装置及びこれを用いた通信局舎における接地方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、鉄塔に落雷があると、鉄
塔を介して大きなサージ電流が大地に流れ、これに伴っ
て鉄塔の電位が上昇する。この電位上昇のレベルは、塔
脚の接地抵抗が大きいほど大きい。塔脚が接続される接
地線には他の電気機器の接地端子も接続されている場合
が多い。落雷に伴って鉄塔電位が大きく上昇すると、接
地線を共有する上述した他の電気機器が絶縁破壊するこ
とが往々にしてある。したがって、たとえ落雷があって
も、これらの電気機器を絶縁破壊させない電位上昇レベ
ルとなるように塔脚の接地抵抗を十分低くすることが必
要である。

【０００３】ところで、接地抵抗を論じるときには、通
常、周波数が１ｋＨｚ以下の電源を用いて測定された、
いわゆる定常接地抵抗値が用いられている。しかし、最
近では、通信機器等をサージ電流、サージ電圧から保護
するという観点から、サージ電流等に対する接地サージ
インピーダンス（過渡接地抵抗）を低くすることが必要
不可欠となっている。通常の接地抵抗計で測定された定
常接地抵抗値と、高周波電流またはインパルス電流を用
いて測定された過渡接地抵抗値との間には大きな差があ
る。特に定常接地抵抗値が１０Ω程度以下と小さいと
き、過渡接地抵抗はサージに対してあたかもインダクタ
ンスのような振る舞い、つまり誘導形の過渡特性を示
す。

【０００４】したがって、通信機器等の安全を確保する
には、定常接地抵抗と過渡接地抵抗との両方を低減する
ことが必要となる。しかしながら、上記のように両方の
接地抵抗を同時に低減することは、一般に極めて困難で
ある。すなわち、電力系統の鉄塔の場合を例にとると、
大電力の輸送を可能とするために、系統の電圧が益々高
くなり、これに伴って鉄塔が大型化している。このよう
な大型の鉄塔を設けるための用地を平地で取得すること
は困難である。このため、鉄塔を設ける場所は、必然的
に大地抵抗率の高い山岳地帯が多くなる。山岳地帯で
は、接地場所が制約されるため、従来の接地施工法では
定常接地抵抗と過渡接地抵抗との両方を低減することが
困難となる。

【０００５】一方、既設の通信所等においては、定常接
地抵抗のみを問題にして接地工事を行ったものが多い。
したがって、このような設備においては、定常接地抵抗
と過渡接地抵抗との両方を満足するように接地工事をや
り直す必要があるが、通信所等では稼働を止めることが
できないので、如何にして接地工事をやり直すかが問題
となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の接
地施工法では、定常接地抵抗と過渡接地抵抗との両方を
同時に低減することが困難であるばかりか、既設の設備
に対して上述した両方の条件を満たすように接地工事を
やり直すことも困難であった。

【０００７】そこで本発明は、場所的な制約を受ける条
件下においても定常接地抵抗と過渡接地抵抗との両方を
同時に低減することができる接地装置及び接地工事のや
り直しに柔軟に対応できる通信局舎における接地方法を
提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る接地装置では、地面に沿って田の字
状に展開配置されるとともにサージ電流の流入出部とな
る田の字状展開部及び該田の字状展開部より帯状に展開
配置される帯状展開部から構成されて地中に埋設される
第１の接地導体と、この第１の接地導体の下に地中に向
けてそれぞれ配設されるとともに上記第１の接地導体に
それぞれ電気的に接続される複数の第２の接地導体とを
備えていることを特徴としている。

【０００９】なお、前記第１の接地導体は、前記複数の
第２の接地導体を接続する導電体と、この導電体の上に
該導電体に接触させて帯状に敷設された接地抵抗低減材
とで構成されていてもよい。

【００１０】また、前記第２の接地導体は、前記第１の
接地導体に沿って相互間に所定の間隔を設けて地中に打
ち込まれた複数の接地棒で構成され、そのうちの一部が
深打ち接地棒で構成されていてもよい。

【００１１】上記目的を達成するために、請求項４に係
る発明では、敷地内に接地工事を必要とする鉄塔等の被
接地物と通信局舎とを有した通信設備の上記通信局舎で
の接地を確保するに当たり、地面に沿って田の字状に展
開配置されるとともに前記被接地物が電気的に接続され
る田の字状展開部及び該田の字状展開部から帯状に展開
配置される帯状展開部を含む第１の接地導体と、この第
１の接地導体の下に地中に向けてそれぞれ配設されると
ともに上記第１の接地導体にそれぞれ電気的に接続され
る複数の第２の接地導体とからなる接地電極を前記敷地
内に埋設し、この接地電極の前記田の字状展開部を構成
している部分で、かつ前記被接地物を介してサージ電流
が流れたときに電位上昇の低い位置に前記通信局舎から
引き出された接地線を接続するようにしている。

【００１２】なお、前記通信局舎から引き出された接地
線は、上記通信局舎内の通信機器に対してはフィシュボ
ーン方式で、電源機器に対してはスター方式で接地を確
保していることが望ましい。

【００１３】請求項１に係る接地装置は、田の字状展開
部と帯状展開部とから構成された第１の接地導体と、こ
の第１の接地導体の下に地中に向けて設けられた複数の
第２の接地導体とを組み合わせて構成されている。

【００１４】この構成は、大地との接触面積を十分広く
とれるので、定常接地抵抗を十分低くすることができ
る。また、第１の接地導体には田の字状展開部を含んで
おり、この形状は過渡接地抵抗（接地サージインピーダ
ンス）が低いことで知られている。加えて、第１の接地
導体は、帯状に形成されているので、大地との接触面積
が大きい。このため、雷サージに対して、第１の接地導
体と大地との間は、インダクタンスＬが小さく、キャパ
シタンスＣが大きい分布定数回路を構成しているとみな
すことができ、結局、過渡接地抵抗（Ｚ＝（Ｌ／Ｃ）
^0.5 ）を小さくできる。また、上記構成の第１の接地導
体に電気的に接続される第２の接地導体を複数設けてい
るので、雷サージ電流が流れたとき、第２の接地導体近
傍の電界強度が大きくなり、大地中放電を促進させるこ
とができ、これによっても過渡接地抵抗を小さくでき、
結局、定常接地抵抗及び過渡接地抵抗の両方を小さくす
ることができる。

【００１５】請求項４に係る接地方法では、請求項１に
係る接地装置を設け、この接地装置の田の字状展開部を
構成している部分で、かつ被接地物を介してサージ電流
が流れたときに電位上昇の低い位置に通信局舎から引き
出された接地線を接続するようにしている。

【００１６】したがって、既設の通信局舎に対しても、
定常接地抵抗及び過渡接地抵抗の両方を満たした接地電
極を設けることができるとともに、田の字状展開部を構
成している部分で、かつ被接地物を介してサージ電流が
流れたときに電位上昇の低い位置に通信局舎から引き出
された接地線を接続するようにしているので、接地電極
にサージ電流が流れたときに起こり易い通信局舎内電気
機器の絶縁破壊を防止できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施形態を説明する。図１には本発明の一実施形態に係
る接地装置１、ここには地中に設置し、土で埋め戻す直
前において上方から見た図が示されている。

【００１８】この接地装置１は、地面２に沿って田の字
状に展開配置されるとともにサージ電流の流入出部とな
る田の字状展開部３及びこの田の字状展開部３より両側
に直線状に、かつ帯状に展開配置される帯状展開部４か
ら構成されて地中に埋設される第１の接地導体５と、こ
の第１の接地導体５の下に地中に向けてそれぞれ配設さ
れるとともに第１の接地導体５にそれぞれ電気的に接続
された複数の第２の接地導体６とで構成されている。

【００１９】ここで、この接地装置１の詳しい構成を施
工手順にしたがって説明する。まず、図２に示すよう
に、対象となる敷地１１の表層部に幅Ｗ＝０．５ｍ、深
さＤ＝０．７５ｍ以上の溝１２を設ける。この溝１２
は、図１に示した第１の接地導体５の形状に対応させ
て、一辺が例えば１０ｍの田の字を構成する田の字状の
溝１３と、この田の字状の溝１３を境にして両側にそれ
ぞれ直線状に例えば２０ｍに亘って延びる直線溝１４
ａ、１４ｂとで構成される。この場合、田の字状の溝１
３で囲まれる領域に鉄塔の塔脚等の被接地物Ｐを位置さ
せることが好ましい。また、各部における溝の長さは、
現場における大地の抵抗率によって決められる。

【００２０】次に、溝１２の底部中心線上に、前述した
第２の接地導体６を構成する例えば直径１４mm、長さ
１．５ｍの銅製の接地棒１５を例えば間隔Ｓ＝３ｍで打
ち込む。なお、田の字状の溝１３の部分においては、例
えば田の字を構成する各辺が交わる位置に接地棒１５を
打ち込む。

【００２１】次に、各接地棒１５の上端部をスリーブ等
を介して前述した第１の接地導体５の一部を構成する導
電体１６で共通に接続する。このとき、被接地体Ｐも導
線１７を介して導電体１６に接続する。

【００２２】次に、溝１２内に、導電体１６を覆うよう
に溝１２の幅いっぱいに導電性物質の粉末とアルカリ性
固結剤とそれに例えば炭素繊維等を添加した接地抵抗低
減材１８を所定の厚さに敷設して第１の接地導体５を完
成させる。その後に、溝１２を土で埋め戻して接地装置
１の設置作業を終了する。

【００２３】このように、この例に係る接地装置１で
は、田の字状展開部３と帯状展開部４とから構成された
第１の接地導体５と、この第１の接地導体５の下に地中
に向けて設けられた複数の第２の接地導体６とを組み合
わせている。

【００２４】第１の接地導体５は、いわゆる帯状に形成
されているので、大地との接触面積を十分広くとれる。
したがって、この接地装置１では定常接地抵抗を十分低
くすることができる。

【００２５】また、第１の接地導体５には田の字状展開
部３を含んでおり、この形状は過渡接地抵抗が低いこと
で知られている。加えて、第１の接地導体５は、帯状に
形成されているので、大地との接触面積が大きい。この
ため、雷サージに対して、第１の接地導体５と大地との
間は、インダクタンスＬが小さく、キャパシタンスＣが
大きい分布定数回路を構成しているとみなすことがで
き、結局、過渡接地抵抗を十分に小さくできる。また、
上記構成の第１の接地導体５に電気的に接続される関係
に第２の接地導体６を複数設けているので、雷サージ電
流が流れたとき、第２の接地導体６の近傍の電界強度が
大きくなり、大地中放電を促進させることができ、これ
によっても過渡接地抵抗を小さくできる。

【００２６】したがって、上記構成の接地装置１では、
定常接地抵抗及び過渡接地抵抗の両方を小さくすること
ができる。なお、上述した例では、田の字状展開部３を
境にして両側にそれぞれ直線状に延びる帯状展開部４を
設けて第１の接地導体５を構成し、この第１の接地導体
５の下に複数の第２の接地導体６を配置して接地装置１
を構成している。この構成は敷地に制限がある場合に有
効で、例えば鉄塔を管理するための巡視員の通路として
確保されている巡視路に帯状展開部４を位置させるなど
によって対応できる利点があるが、敷地にゆとりのある
場合には、図４に示すように、田の字状展開部３を境に
して両側にそれぞれ２本ずつ直線状に延びる帯状展開部
４を設けて第１の接地導体５ａを構成し、この第１の接
地導体５ａの下に複数の第２の接地導体６を配置して接
地装置１ａを構成してもよい。

【００２７】また、上述した各例では、導電体１６と大
地の水分を吸収して固化する接地抵抗低減材１８とで第
１の接地導体５を構成しており、この構成は施工時の作
業性に勝れているが、この構成に限られるものではな
く、たとえば銅製の帯状導電材で第１の接地導体を構成
してもよい。また、上述した各例では、複数の接地棒１
５によって第２の接地導体６を構成しているが、地中に
所定の間隔に縦穴を設け、これら縦穴に前述した接地抵
抗低減材を充填し、これら接地抵抗低減材で第２の接地
導体を構成してもよい。

【００２８】図５には敷地内に接地工事を必要とする被
接地物、ここでは鉄塔２１と通信局舎２２とを有した通
信設備の通信局舎２２での接地確保工事例が示されてい
る。この接地確保工事は、基本的には図１及び図４に示
した接地装置と同様に構成された接地電極、すなわち接
地装置１ｂを設けることによって実行される。

【００２９】この接地装置１ｂは、先の例と同様に、４
つの升目内に鉄塔２１の塔脚２３をそれぞれ位置させる
ように地面に沿って田の字状に展開配置されるとともに
サージ電流の流入出部となる田の字状展開部３及びこの
田の字状展開部３より通信局舎２２の回りを一周するよ
うに展開配置された帯状展開部４ａから構成されて地中
に埋設される第１の接地導体５ｂと、この第１の接地導
体５ｂの下に地中に向けてそれぞれ配設されるとともに
第１の接地導体５ｂにそれぞれ電気的に接続された複数
の第２の接地導体６とで構成されている。

【００３０】第１の接地導体５ｂ及び第２の接地導体６
は、先の例と同様に、次のように設けられている。すな
わち、第１の接地導体５ｂの形状に合わせて敷地の表層
部に幅Ｗ＝０．５ｍ、深さＤ＝０．７５ｍ以上の溝を設
け、この溝の底部中心線上に、第２の接地導体６を構成
する例えば直径１４mm、長さ１．５ｍの銅製の接地棒１
５を例えば間隔Ｓ＝３ｍで打ち込む。このとき、田の字
状展開部３の四隅位置の外側に、深さ２０ｍ以上となる
ように深打ち接地棒２４を打ち込む。

【００３１】次に、各接地棒１５の上端部をスリーブ等
を介して第１の接地導体５ｂの一部を構成する図示しな
い導電体で共通に接続する。このとき、田の字状展開部
３の四隅位置において各塔脚２３を導線１７を介して上
記導電体に接続し、さらに田の字状展開部３の四隅位置
において各深打ち接地棒２４を導線２５を介して上記導
電体に接続する。また、田の字状展開部３を構成してい
る辺で塔脚２３間に位置している辺２６の位置において
上述した導電体に通信局舎２２から引き出された接地線
２７の一端側を接続する。

【００３２】次に、溝内に、上述した導電体を覆うよう
に溝の幅いっぱいに導電性物質の粉末とアルカリ性固結
剤とそれに例えば炭素繊維等を添加した接地抵抗低減材
を所定の厚さに敷設して第１の接地導体５ｂを完成させ
る。その後に、溝を土で埋め戻して接地装置１ｂの設置
作業を終了する。

【００３３】この例の場合、一端側が田の字状展開部３
を構成している辺で塔脚２３間に位置している辺２６に
接続された接地線２７の他端側は、通信局舎２２内の主
接地箱２８に接続されている。そして、この主接地箱２
８を介して通信局舎２２内の各電気機器が接地されるよ
うにしている。

【００３４】なお、外部から通信局舎２２へと延びる配
電線に並設されるグランドワイヤは通信局舎２２を囲ん
でいる帯状展開部４ａを介して接地される。また、図５
中２９は鉄塔２１の上部から通信局舎２２内まで延びる
導波管を示している。この導波管２９は、通信局舎２２
に入る位置及び通信局舎側から見て最初の曲がり部の位
置において接地線２７に接続されている。

【００３５】このような接地構造であると、図１及び図
４に示した接地装置と基本的には同じ構成を採用してい
るので、先の例と同様に、定常接地抵抗と過渡接地抵抗
との両方を低減できる。そして、この例の場合には、鉄
塔２１や通信局舎２２に手を加えることなく定常接地抵
抗と過渡接地抵抗との両方を低減できるので、鉄塔２１
や通信局舎２２が既設であっても何ら支障なく接地工事
を実施できる。

【００３６】また、この例では通信局舎２２から引き出
された接地線２７を田の字状展開部３を構成している辺
で塔脚２３間に位置している辺２６に接続し、この接地
線２７を通信局舎２２内の各電気機器の接地用としてい
る。辺２６は、塔脚２３間に位置しているので、塔脚２
３を介してサージ電流が流れても電位上昇は少ない。し
たがって、鉄塔２１への落雷時に通信局舎２２内の通信
機器が絶縁破壊するのを防止することができる。

【００３７】なお、田の字状展開部３の外側に深打ち接
地棒２４を設け、これら深打ち接地棒２４を導線２５を
介して田の字状展開部３へ接続しているので、表皮効果
によって導体の外側を流れようとするサージ電流を大地
に速やかに放流させることができる。

【００３８】図６には、図５に示す例において、通信局
舎２２内での各電気機器に対する接地の具体例が示され
ている。そして、この図では図５と同一部部分が同一符
号で示されている。したがって、重複する部分の詳しい
説明は省略する。

【００３９】通信局舎２２内には、電源装置３０と複数
の通信機器３１とが配置されている。電源装置３０は、
配電線路を介して受電するサージ吸収機能を備えた耐雷
トランス３２、受電盤３３、整流器３４、予備発電装置
３５から構成されている。これら電源装置３０を構成す
る各機器の接地端子は、それぞれ独立した接続線３６を
介して主接地箱２８に接続されている。すなわち、電源
装置３０を構成している各機器は主接地箱２８に対して
スター方式で接地されている。このようにスター方式を
採用しているのは、各機器の電位が他の機器に影響を与
えるのを防止するためである。

【００４０】なお、耐雷トランス３２の接続線３６は、
他の機器の接続線より線径の太いものが用いられてい
る。これは電源ラインから侵入する雷サージもここで吸
収するために大電流が流れる可能性があるためである。

【００４１】一方、複数の通信機器３１は通信局舎２２
の床３７に対して絶縁材３８を介して設置されている。
そして、各通信機器３１の接地端子は、それぞれ共通に
１本の接続線３９に接続され、この接続線３９が分岐接
地箱４０，分岐接地線４１を介して主接地箱２８に接続
されている。すなわち、各通信機器は３１は、分岐接地
箱４０に対してフィシュボーン方式で接地されている。
これは、各通信機器３１の電位を同一にして機器を保護
するためである。なお、図６中４２は外部から通信局舎
２２へと延びる配電線に並設されるグランドワイヤを示
している。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、場所的
な制約を受ける条件下においても定常接地抵抗と過渡接
地抵抗との両方を同時に低減することができる。また、
本発明によれば、既設の設備に対しても上述した条件を
満たす接地工事を容易に実行できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る接地装置の埋設前時
点における上面図

【図２】同接地装置を施工順序に沿って説明するための
図

【図３】同接地装置の埋設深さを説明するための図

【図４】本発明の別の実施形態に係る接地装置の埋設前
時点における上面図

【図５】本発明のさらに別の実施形態に係る接地装置の
施工例を説明するための模式図

【図６】同例の具体的な接続例を説明するための図

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ…接地装置 ２…地面 ３…田の字状展開部 ４，４ａ…帯状展開部 ５，５ａ，５ｂ…第１の接地導体 ６…第２の接地導体 １１…敷地 １２…溝 １３…田の字状の溝 １４ａ，１４ｂ…直線溝 １５…接地棒 １６…導電体 １７…導線 １８…接地抵抗低減材 ２１…鉄塔 ２２…通信局舎 ２３…塔脚 ２４…深打ち接地棒 ２５…導線 ２７…接地線 ２８…主接地箱 ２９…導波管 ３０…電源装置 ３１…通信機器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石崎 誠 東京都品川区大崎４丁目３番８号 株式会 社サンコーシヤ内 (72)発明者 本多 恭浩 東京都品川区大崎４丁目３番８号 株式会 社サンコーシヤ内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地面に沿って田の字状に展開配置されると
   ともにサージ電流の流入出部となる田の字状展開部及び
   該田の字状展開部より帯状に展開配置される帯状展開部
   から構成されて地中に埋設される第１の接地導体と、こ
   の第１の接地導体の下に地中に向けてそれぞれ配設され
   るとともに上記第１の接地導体にそれぞれ電気的に接続
   される複数の第２の接地導体とを具備してなることを特
   徴とする接地装置。
2. 【請求項２】前記第１の接地導体は、前記複数の第２の
   接地導体を接続する導電体と、この導電体の上に該導電
   体に接触させて帯状に敷設された接地抵抗低減材とで構
   成されていることを特徴とする請求項１に記載の接地装
   置。
3. 【請求項３】前記第２の接地導体は、前記第１の接地導
   体に沿って相互間に所定の間隔を設けて地中に打ち込ま
   れた複数の接地棒で構成されており、そのうちの一部が
   深打ち接地棒で構成されていることを特徴とする請求項
   １に記載の接地装置。
4. 【請求項４】敷地内に接地工事を必要とする鉄塔等の被
   接地物と通信局舎とを有した通信設備の上記通信局舎で
   の接地を確保するに当たり、地面に沿って田の字状に展
   開配置されるとともに前記被接地物が電気的に接続され
   る田の字状展開部及び該田の字状展開部から帯状に展開
   配置される帯状展開部を含む第１の接地導体と、この第
   １の接地導体の下に地中に向けてそれぞれ配設されると
   ともに上記第１の接地導体にそれぞれ電気的に接続され
   る複数の第２の接地導体とからなる接地電極を前記敷地
   内に埋設し、この接地電極の前記田の字状展開部を構成
   している部分で、かつ前記被接地物を介してサージ電流
   が流れたときに電位上昇の低い位置に前記通信局舎から
   引き出された接地線を接続するようにしたことを特徴と
   する通信局舎における接地方法。
5. 【請求項５】前記通信局舎から引き出された接地線は、
   上記通信局舎内の通信機器に対してはフィシュボーン方
   式で、電源機器に対してはスター方式で接地を確保して
   いることを特徴とする請求項４に記載の通信局舎におけ
   る接地方法。