3相4線式電源の中性線に設備のアースを接続するのは正しいのでしょうか？

Question

とある設備メーカでサービスをしています。海外工場に納入した設備の電源接続が現地電設業者によってなされ、確認したところ3相核相間電圧は380Vでしたが、GNDと各相間は225Vでした。
配電盤を確認すると3相4線式で中性相のバーがありそこから出た線が設備のGNDに接続されていました。この結線の仕方は正しいのでしょうか？
この設備は世界中で使用できるように入力電圧によってタップを変えられる3相トランスを積んでいます。またそこから単相100V用のトランスも併設しています。
設備納入先顧客の元請会社の監査で設備筐体からサージ電圧が規定値以上検出されると指摘を受けていますが、この結線方式と関連あるでしょうか？
どうぞ宜しくお願いします。

lupan344 · Accepted Answer

補足ありがとうございます。
他社製設備が接続しているコンセントは、接地極が無い2Pコンセントと言う事でしょうか？
コンセントなので、1線はN相だと思いますが、同一の系統であれば、特に迷走電流は生じないと思います。（コンセントが別のトランスから来ていると言う事は無いですよね？）
むしろ、導電床の接地が、共用接地であるN相につながっているかが問題のような気もします。
別の接地極につながっていなければ、N相との電位差はありませんから、PEと混触しても、電流は流れません。
導電床が別の接地極に接続されている場合は、共用接地のN相とは電位差がある場合があります。

lupan344 · Answer

補足ありがとうございます。
画像がやや不鮮明だったので、文字が読み取れませんでした。
図面左側の端子台は、L1、L2、L3、PEだったわけですね。（PEをN相と勘違いしていました）
分電盤からの配線は、L1、L2、L3、Nのみと言う事なので、PEは別に供給されていないと言う事ですね。
つまり、TN－Cの、N相共用接地と言う事なのでしょう。
その場合は、N相を負荷側のPEに接続する事になります。
この場合は、PEから別の接地極に接続してはいけません。
単相負荷用ダウントランスは、1次側でN相に接続していなので、不平衡電流は、相不平衡となります。
ただし、極端な相不平衡で無ければ、問題ありません。（制御電源や、補器類なら問題無いでしょう）
図面が不鮮明で良く見えませんが、単相動力負荷のダウントランスは、各相から1組ずつで、合計3組として、バランスは取っているわけですよね？
制御電源・補器類のダウントランスは、1相から取っていますが、負荷容量はそれほど無いと思います。
ですから、不平衡率はそれほど高く無いでしょう。
1次側の接続が問題無ければ、現在の結線で問題ありません。
筐体とPE間のサージ電圧は、筐体とPE間で電流が流れている事を示していますが、迷走電流の調査や、筐体とPEが確実に接合されているかを確認する必要があります。
筐体が、建物の鉄筋などと、固定アンカーで電気的に接合されていませんか？
こういう迷走電流は、調査が困難ですね。（電線管がPEと確実に接合していない事も考えられます）

lupan344 · Answer

もし、保護接地とN相を結合しているとしたら、TN-C配電方式だと思いますが、現地がそのようになっているのなら、N相からPEを取るのは間違いではありません。
ただ、配線はN、PEを含む5線で供給されているんですよね？（1次側で、N、PEが接続されているかもしれませんが、需要点で、それを再接続する必要があるのかがわかりません）
また、ダウントランス2次側は全て、1線PE接続ですか？（図面右側が切れているので、良く見えません）

lupan344 · Answer

本来は、3相3線式を前提として設計されている場合は、制御電源や補器類をダウントランスで降圧している場合、制御電源は2次側非接地、人が触る箇所がある場合は、その系統のダウントランスを制御系と分けて、2次側の1線をPEに接続する設計が多いはずです。
この場合は、1次側のN相は非接続とする方がトラブルは少なくなります。（ダウントランスを使うので、接地相は不要です）
制御系を非接地とするのは、2次側の地絡による制御電源の遮断を防止する為なので、生産機械などの制御回路では一般的です。（制御電源のダウントランス一次側は、漏電遮断器としないで、漏電検知のみ、もしくは過電流遮断器のみとする方法もあります）
添付図では、N相は負荷側には接続しないで、PEに接続しているように見えますが、そのような接続が現地の技術基準もしくは、電気の管理者の管理基準に合っているのでしょうか？（接続しないのであれば、N相は不要なような気もしますし、PEに接続するのも、意味は無いような気がします）
変電トランスの2次側のN相接地極とPEが共通になっている場合は、変電所と需要点の距離が近接しているなら、そのような結線も可能かもしれませんが、逆にPEと需要点の接地抵抗が大きく異なる場合は、PEに需要点との対地電圧が生じて、保護接地にならないような気もします。（実際は、感電事故までは生じないでしょうが、漏電ブレーカーの誤動作の可能性はあります）

lupan344 · Answer

ちなみに、添付図では、あきらかに一次側のN相が接地極に接続されているように記載されていますが、これは変電トランスの2次側の接地を意味していて、分電盤で接地極に接続しているわけでは無いですよね？

lupan344 · Answer

補足ありがとうございます。
3相3線式を前提としているならば、S相が接地相と考えられているのでしょう。
3相4線式で結線した場合は、N相以外は接地相はありません。
制御回路は、ダウントランスで1次側とは分離されるので、電位としては浮いています。（対地電圧は不定です）
1次側のN相は、どこかで接地されているので、制御盤のPEとは、電位差0もしくは、数Vの電位差があります。
1次側のN相以外の相は、N相と定格の電位差があり、PEとは、N相がPEと電位差がなければ、同じ電圧、N相とPEとの電位差があれば、その分の電位差分上昇しているはずです。
3相4線380/220Vの場合は、PEとの電位差は、220V以上となるはずです。
N相に接続しない事による不平衡電流は、3相3線と同じ事ですから、特に問題は無いでしょう。
一般的には、不平衡電流は、単相負荷で生じるので、通常は単相負荷をN相につないでいるわけです。
したがって、ダウントランス一次側をN相に結線すれば、不平衡電流をN相へ流す事は可能です。
ただし、タップは220Vに合わせる必要があります。（2次側は非接地でかまいません）

lupan344 · Answer

3相4線式の場合は、設備機器側のターミナルR(u)、S(v)、T(w)、Nは、電動機等にR、S、Tを接続し、R、Nを制御電源もしくは、補器類に接続するのが一般的です。（制御電源、補器類は、人が触る可能性があるので、1相が接地相である必要があります）
質問文の設備機器では、100Vのダウントランスで制御電源としているので、ダウントランスの1次側は、R、Nで良いのですが、3相3線での使用も想定している場合は、R、Sで結線されている可能性があります。
この場合は、ダウントランスの2次側の接地をPEとしている可能性もあります。

lupan344 · Answer

念のためですが、通常はN相が接地されていても、PEとは、接地極が異なる場合があるので、機器のPEをN相には接続しません。
保護接地極がある場合は、そちらに接続して、機器の接続線としては、N相はN相のターミナルに接続する必要があります。
なお、メーカーによっては、N相用のターミナルが無い場合もあるかもしれません。（質問文の機器は、R、S、T、Nのターミナルがあり、別にPEのターミナルがあるんですよね？）

lupan344 · Answer

補足ありがとうございます。
この状態は、PEもN相も共通の接地に接続されているか、PEがどこかでN相に接続されている事を意味します。
なお、N相以外の各相は、N相が接地されている場合は、対地電圧もN相との電位差と同じになります。
3相3線で、1線が接地されている場合は、接地相とそれ以外の相の電位差は、対地電圧と等しくなります。（日本の3相3線200Vの場合は、通常はS相を接地して、R－S：200V、Ｓ－T：200V、Ｒ－Ｔ：200V、Ｓ－Ｅ：0V、Ｒ－Ｅ：200V、Ｔ－Ｅ：200Vとなります）
3相4線の場合は、N相が接地されているので、N相以外の各相は対地電圧を持っています。
問題がおきる場合は、電力会社が直接低圧動力として、3相4線で供給している場合で、この場合は電力会社側のトランスのN相が接地されますが、需要家側の接地極と距離が離れている場合は、接地抵抗が異なるので、N相と接地極で電位差が生じ、N相を需要家側で設置極に接続すると、漏電が起きてしまいます。（同時にN相以外の相で電圧降下が起きてしまいます）
筐体のサージ電圧が、PEとの間に生じた事は、筐体がPEに確実に接合されていない事を意味しているのでは無いでしょうか？
機器側の開閉器を遮断した場合に、1次側のN相とPE間の電圧はどうなっていますか？
分電盤での測定は、機器側の開閉器を遮断した状態で行っていたのでしょうか？
もし、そうだとすれば、1次側でPEとN相は、共通の接地線に接続されています。
つまり、1次側は、需要家の変電トランスの2次側に接続されていて、トランスの2次側のN相が接地されていると言う事です。
また、分電盤の接地線も、共通の接地極と接合されていると言う事でしょう。

lupan344 · Answer

お礼ありがとうございます。
PEと各相は、当然ながら電圧があって正常です。
N相と各相の電圧はどうでしょうか？（N相と各相との電圧も224Vのはずなので、N相の接地点とPEの接地点が近接しているか、PEがN相に接続されている可能性があります）
PEは保護接地ですから、対地電圧が生じているなら、NGです。
設備筐体にサージ電圧が生じているのは、対地間ですか？

3相4線式電源の中性線に設備のアースを接続するのは正しいのでしょうか？

補足ありがとうございます。

補足ありがとうございます。

もし、保護接地とN相を結合しているとしたら、TN-C配電方式だと思いますが、現地がそのようになっているのなら、N相からPEを取るのは間違いではありません。

ちなみに、添付図では、あきらかに一次側のN相が接地極に接続されているように記載されていますが、これは変電トランスの2次側の接地を意

補足ありがとうございます。

3相4線式の場合は、設備機器側のターミナルR(u)、S(v)、T(w)、Nは、電動機等にR、S、Tを接続し、R、Nを制御電源もしくは、補器類に接続するのが一般的です。

念のためですが、通常はN相が接地されていても、PEとは、接地極が異なる場合があるので、機器のPEをN相には接続しません。

補足ありがとうございます。

お礼ありがとうございます。

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