令和2年度 第一種電気工事士 筆記試験 問33 解説 地絡事故検出の接地

この問題は、零相変流器（ZCT）を用いた地絡検出回路において、ケーブルのシールド接地線（遮へい層の接地）をどのように処理すべきかを問うものです。

正解となる選択肢を選び出す唯一かつ絶対のルールは、「シールド接地線がZCTの貫通穴を通らないようにすること」です。

ZCTによる地絡検出の仕組み

零相変流器は、電線に流れる電流のベクトル和を検出することで地絡事故を判定する機器です。正常な状態では、行きと帰りの電流（三相であれば三相分の電流）の和はゼロになります。しかし、地絡が発生すると、その分が大地へ逃げるため、電流の和に不平衡が生じ、ZCTの二次側に電流が誘起されて地絡継電器が動作します。

高圧ケーブルには、静電遮へいを行うための金属シールド層（遮へい層）があります。このシールド層にも、対地静電容量によって正常時から微小な充電電流（対地静電容量電流）が流れています。

なぜ接地線をZCTに通してはいけないのか

もしシールド接地線をZCTの貫通穴に通してしまうと、ケーブルの主回路電流に加えて、シールド層を通って流れる充電電流までZCTが監視することになります。

すると、正常時であっても、主回路の電流和とシールド層の電流和が合算されて計算されることになり、地絡事故が発生した際に、その不平衡電流が打ち消されてしまいます。その結果、地絡事故が起きているにもかかわらず、検出器が反応しないという重大な不具合が発生します。

したがって、ZCTによる保護を確実に動作させるためには、主回路の電線のみをZCTに通し、シールドの接地線はZCTの外側を通した上で接地しなければなりません。

現場実務における重要性

この知識は、高圧受電設備の保守点検や施工現場で必須となる基本的なルールです。特に高圧ケーブルの端末処理を行う際には、ケーブルシールド（テープ状の銅テープや銅線など）をまとめて接地線として引き出す工程が発生します。

この際、現場作業者が誤ってZCTの外側に配置すべき接地線を、うっかりZCTの貫通穴に通してしまうミスは、稀に発生するヒューマンエラーです。竣工検査時の耐圧試験や保護継電器試験において、正常に動作しない原因を追及すると、この配線ミスが判明するというケースもあります。

試験問題としては、図を見て「ZCTの中に接地線が含まれているか否か」を瞬時に判別できるかどうかが問われています。選択肢イのように、主回路のケーブルのみがZCTを貫通し、シールド接地線がZCTを避けて接地されているものを選ぶことが、回路を正しく機能させるための唯一の正解となります。

参考リンク

• 高圧ケーブルの遮へい層接地と零相変流器（ZCT）の関係
• ZCTの貫通方法を間違えた現場トラブルの事例紹介
• 零相変流器（ZCT）の原理と構造 - アカデミックな基礎技術