アース/シャーシ端子と商用変圧器間のリンクは、専用線または土壌を介して確立されていますか？

私は電源トランスに関するチュートリアルを行っていましたが、最初に次の図に遭遇しました。

LVトランスのアースと家の近くのローカルアースにTGとHGの名前を追加しました。

この図では、HGとTGの間に実際の配線があるのか​​、それとも土壌が接続を確立しているのか、私にはわかりません。

私の質問は次のとおりです。現代の電力システムでは、TGとHGの間に実際の配線があるのでしょうか、それとも土壌自体が経路を提供しているのでしょうか。

今日まで、この猫の皮をむく方法は複数あります

主電源接地システムにはグローバル基準がありますが、正確にはIEC 60364ですが、主電源接地の単一の手段は規定されていません。代わりに、本線アース機能を実行する3つの基本的な方法を定義し、1つをさらに3つのサブカテゴリに分割します。

• テラテラ（TT）
• アイソレーションテラ（IT）
• テラネットワーク（TN）：
  • 結合（TN-C）
  • セパレート（TN-S）
  • 結合/分離（TN-CS）

さらに、一部のアプリケーションでは、接地点から接地電極への単線の代わりに、接地インピーダンスが使用されます。システムによっては、障害の検出とクリアランスのための特別なハードウェア（地絡検出器や残留電流/地絡保護デバイスなど）も必要になる場合があります。

次に、これらのシステムについて、TTシステムから順に説明します。これは、この図が描写しているものだからです。真の方法は1つではないことに注意してください。各システムには長所と短所があり、地域の基準はさまざまです。

テラテラ（TT）-誰もが自分の地球を手に入れる

上記の図は、Terra-Terra（TT）アースシステムを示しています。このシステムでは、システム内のすべての消費者（給電構造）に独自のローカルアース電極があり、ユーティリティのアースシステムに金属接続されていません。汚れは銅と比較して電気の粗い導体であるため、TTシステムを使用するには、消費者（コンシューマユニットまたはメインスイッチギア）のメインの切断/保護に残留電流デバイスを使用する必要があり、実用的ではありませんでした。 RCDが広く利用できるようになった約50年前まで。

ただし、グリッドに入る伝導ノイズを制御することに関しては、いくつかの利点があり、電気通信および大規模なコンピューティングプラントにとって魅力的です。また、一部の地域の標準（北米など）がこの接地システムを禁止している一方で、他の（日本など）が禁止しているものの、屋外回路が頻繁にある場合など、金属アースボンディングパスの整合性を保証できない環境でも見られることがあります。 、デンマーク、フランス）が強く支持しています。

孤立したテラ（IT）-ほら、地球じゃない！

実際には電気理論には何も必要ありませんアース自体に接続される電気回路-そうでなければ、ラップトップを飛行機のソケットに接続して充電することはできません！一部の固定電源設備では、上に示したように、電源接地点への接地電極接続を省略し、その結果、いわゆるIT接地システム（または北米の用語では「非接地システム」）を使用します。これは、高い信頼性が必要な連続的な産業プロセス領域で一般的です。または、理想的な状況では、ITシステムの最初の障害では障害に電流が流れないため、手術室などの場所での衝撃に対する追加の保護を提供します。（つまり、ITアースシステムを突いた場合、誰かが同時にそれを突っ込むまでは、ことわざの「電力線上の鳩」になります。）

ITシステムは、RCDの代わりに地絡を検出して切断するのではなく、ネットワークで地絡が検出された場合にオペレーターにアラームを鳴らす地面検出器（絶縁監視装置）を使用します。これにより、連続的な工業プロセスでの秩序だったプロセスのシャットダウン、またはプロセスが「稼働中」の間に障害検出を行うことができます。ただし、2番目の障害が発生する前に最初の障害を見つけてクリアするための特別な手順が必要です。2番目の障害は両方の障害に障害電流が流れ、最初の障害がアース電極の代わりになります。さらに、ITシステムの過渡過電圧が高くなると、絶縁により多くのストレスがかかり、絶縁破壊による障害のリスクが高まります。

一部の小規模なセットアップ（実験室や作業現場など）では、絶縁監視デバイスを使用せずに、絶縁変圧器を使用してローカルの IT接地グリッドを提供します。これは、衝撃に対する追加の保護を提供するために行われますが、主電源を参照する電子機器で作業する実験室を除いて、敏感な残留電流/地絡保護デバイスによってほとんど時代遅れになっています。現地の規制では、特定の機密アプリケーション（手術室への電力供給など）に対してITアースの節約を義務付けることはほとんどありません。ただし、それは古い設備の遺産として（ノルウェー）、または産業環境での訓練された監督下（北米）として許可される場合があります。

Terra-Network-すべての地球を今一緒にしてください

使用されている最後の最も一般的な接地システムは、さまざまな種類のTerra-Network（TN）接地システムです。これらのシステムでは、ユーティリティアース電極と消費者のアース電極の間に金属経路が提供され、絶縁ストレスを低く保ちながら、アースされた金属細工への障害を（回路過電流保護デバイスを介して）簡単に自動切断します。ただし、この金属経路の性質は、TNアースのサブタイプによって異なります。

• 「複合」またはTN-Cシステムでは、消費者のアース電極は中性線に接続され、消費者に個別のアース端子は提供されません。、上記のように。シャーシアースはTN-Cシステムでニュートラルに接続されています（またはまったく接続されていません）。このシステムでは、レセプタクルに個別の接地端子はありません。ただし、TN-Cシステムは、一部の種類の障害に対してTN-Cネットワークで効果的な残留電流保護を提供できないこと、およびアースと中性線の組み合わせによるポーズの破損の危険があるため、普遍的には時代遅れです。その結果、それらは古いインストールの遺産としてのみ見られます（特に北米では、1960年代以前に作成されたインストールでは、効果的な保護アース接続がまったくない場合があります）。

• TN-Cシステムの反対は、「分離した」またはTN-Sアースシステムです。このシステムでは、サービスのユーティリティ側で中性アースボンドが行われ、別の保護アースとニュートラルコンダクターがユーティリティからずっと運ばれます。上に見られるように、消費者、および着信保護アースに接続された消費者アース電極に。これにより、ユーティリティの追加費用が発生する場合があり、ユーティリティサービスの保護アースが静かに機能しなくなり、ユーザーがショックから保護されないままになる可能性がありますが、主電源を介して比較的低ノイズでアースに接続できます。ただし、発生したコストとリスクの結果として、真のTN-Sアースはほとんど使用されておらず、一般的に古いインストールでのみ見られますが、いくつかのロケール（インド、明らかに）はまだ新しい作業に使用しています。

• 上記のシステムの機能を組み合わせて、TN-CSアースシステムと呼ばれる2つのハイブリッドを生成することもできます。このような設定では、保護アースとニュートラルは互いに接続されており、上記のようにユーティリティの下流のポイントで消費者アース電極に接続されています（これもDave Tweedの回答が示しているものです）。通常、このポイントは、メインコンシューマユニット（電気パネル）またはメインスイッチギア内のユーティリティのメータリングハードウェアのすぐ隣にある、ユーティリティがサービスからサービスを受け入れる場所です。このメインパネルから供給された付属建築物は、独自の接地電極システムを持っていますが、意志がありませんニュートラルからアースへのボンディング接続がある（北米の古い設備のように、別棟にTN-SではなくTN-Cが供給されている場合を除く）。その低コストと比較的優れた安全性の結果（自動切断と残留電流検出の両方が適切に機能し、商用配線への損傷が民生施設内で感電の危険をもたらすことはありません）、これはTNアースの最も一般的な形式です。また、TNシステムが配備されているほとんどの場所（北米、オーストラリア、ニュージーランド、イスラエル、および代わりにTTアースを使用していないヨーロッパの一部など）で使用（および新しい作業で必須）されています。

インピーダンスアース-「アース」と「アースなし」の中間点

一部の環境では、安全または信頼性の理由から、地絡電流の大きさを制御することが望ましい場合があります。その結果、インピーダンス接地スキームは、抵抗器またはコイルが幹線ネットワークの接地点と接地電極の間に接続されている一部のアプリケーションで見られます。この方法は、故障電流と過渡過電圧の両方の大きさを、それが配置されているアプリケーションに対してより妥当な値に制限し、残留電流の切断を合理的に使用できるようにします。ただし、IT接地ネットワークが必要とするのと同じ注意の一部が必要です。また、そのようなネットワーク上に複数の接地点を持つことができないため、一般的なユーティリティサービスには使用できません。これにより、ユーティリティは、顧客が独自の変圧器をプロビジョニングし、完全に顧客の管理下にある接地点を備えた幹線ネットワークセクションを提供する産業用および組織用アプリケーションに限定されます。

変圧器で1つの導体を接地するアイデアは、その電圧を地球に対してゼロに近づけるように変圧器を「中和」することです。利点は、回路を安全にするために、活線のみがヒューズを必要とすることです。（もちろん、ニュートラルのヒューズによって回路がさらに安全になるシナリオもあります。）

家にアース/アース接続を提供するアイデアは、金属製のケースまたは主電源の機器の接触可能な部分をアースに接続することです。活線が接地されたケースに接触した場合、大電流が変圧器の中性端子に逆流しますが、接地経路を通ります。これは2つのことを行います。

• それはケースの電圧を低く保ち、できれば致命的なショックを防ぐのに十分なほど低く保ちます。
• 障害接点の抵抗が十分に低い場合、高い障害電流が流れ、ヒューズまたは回路ブレーカーが溶断します。

私の質問は次のとおりです。現代の電力システムでは、TGとHGの間に実際の配線があるのでしょうか、それとも土壌自体が経路を提供しているのでしょうか。

通常、いいえ、アース線の戻りはありません。コストは増えますが、メリットはほとんどありません。

どちらも。これはより良い図です：

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

ニュートラル接続（変圧器のセンタータップ）は、電柱と住宅の出入り口の間を通るケーブルの両端で接地されています。これらはニュートラルが地面に結合されている唯一の場所です—他のすべての場所は、厳密に分離されています。

これは、2本の活線L1とL2に240Vが分割された典型的な米国の配置を示しています。典型的なヨーロッパの取り決めはL2を排除するだけです（または、3相フックアップではL3を追加します）が、他のすべては同じままです。

追加：安全のため、柱上変圧器のLV側は接地されています。それがないと、トランスを介した容量結合の結果として、2次回路全体が比較的高い電圧に「浮動」する可能性があります。

LV側は、冗長性のために2箇所で接地されています。何らかの理由でいずれかのアース接続が切断されても、安全性は損なわれません。

世界中の住宅用配線の一般的な方法は、1つの重要な例外を除いて、システムを高温または中性の「絶縁システム」として配線することです。そして、追加のワイヤーで安全接地が行われます。通常の動作では、高温および中性は完全に安全アースから絶縁されています。何かがうまくいかなくなったときだけ、それは場に出ます。

何かがうまくいかない場合、アース線にはいくつかの機能があります。

• ソースに戻る代替パスを提供して、代替パスにならないようにします。
• 故障が地絡の高温である場合、過電流デバイス（ヒューズまたは回路ブレーカー）をトリップさせるのに十分な大量の電流が低下する可能性があります。
• 回線がRCD保護されている場合、RCDをバイパスするソースへの代替パスを提供し、RCDのトリップを保証します。

ただ一つの問題。電流がループで流れ、グランドではなくソースに戻りたい。グランドはソースではなく、ニュートラルです！

中性点等電位結合を入力してください

これは上記の機能を果たすもう1つの多機能機能ですが、それが存在の主な理由ではありません。それは1つの特定の場所に注意深く配置されます。電気サービスポイントは基本的にメインサービスシャットオフでRCDの前です。非常に正当な理由により、1つのサービスに2つの等電位結合が存在することは決してありません。

上記の障害状態では、この中性点結合は、障害電流がソースに戻る方法です。RCDの前にあるため、この電流はバイパスされ、RCDがトリップします。

しかし、その主な理由は、その導体に地球に対する特定のバイアスを与えることにより、隔離されたシステムを「安全にレンダリング」することです。あなたの2つの導体が地球から5000Vと5230Vに浮かぶのは望ましくありません。それは、すべての電化製品の絶縁にかなりの負荷がかかるためです。導体が230Vを超えないようにする必要があるため、導体を選択してアースに結合します。

そして、あなたはこれをあなたの近くの地球にしたいのです。そのため、各建物には独自の接地/接地棒が必要です。100m離れた地球は別の可能性があるかもしれません。

その「接地された導体」はまだ機能している導体であり、非常に近くにあることが保証されています。したがって、「中立」という特別な名前が付けられます。そして、それは一般的に現在のリターンとして考えられています。

ニュートラルは必須ではありません。米国の240Vアプライアンスはそれを使用せず、フィリピンの大部分も使用せず、英国の建設現場のコンセントも使用しません。すべての中央にアースがあり、アースは導体の途中で固定されており、どちらにも接続されていません。これはすべての指揮者を危険にしますが、「危険の半分」だけです。

とにかく、サイトに電源トランスがある場合は、極の接地も存在しない可能性があります。しかし、2つの接地は異なる理由、またはより正確には異なる顧客のためです。極にあるものは、トランスの容量性結合または漏れが二次電圧を一次電圧までフロートさせないようにするためのものです。それは極の地球に適用されます。あなたの家のあなたの接地棒は、それらのデバイスの絶縁に挑戦することを避けるために、あなたの本管電圧をあなたの水道配管または他の自然に接地されたものの230V以内に保つことです。