不適切なケーブルグランド接地は、電気設備を時限爆弾に変え、火災の危険、機器の損傷、潜在的に致命的な感電の危険を生じさせます。毎年、不適切なアースとボンディングによって引き起こされる電気事故は、何百万ドルもの損害と、防げたはずの数え切れないほどの安全事故につながります。
適切なケーブルグランドの接地と結合は、接地への連続的な電気経路を作り出し、障害電流が安全に放散されることを保証すると同時に、電磁両立性と危険区域での防爆を維持します。 そのためには、接地導体のサイジング、ボンディングの導通要件、ケーブルグランドの材質や用途に応じた適切な設置技術を理解する必要があります。
シンプルな産業設備から複雑なオフショアプラットフォームに至るまで、世界中の何千もの顧客のアースの課題解決を支援してきた私は、ケーブルグランドのアースへの正しいアプローチが、安全で信頼性の高いシステムと致命的な故障の違いを意味することを目の当たりにしてきました。すべての電気専門家が必要とする重要な知識を共有させてください。
目次
- ケーブル・グランド・アーシングとは何か？
- ケーブルグランド素材の違いはアーシングにどう影響するか？
- アーシングとボンディングの主な要件とは？
- 適切なアース接続の方法
- よくあるアーシングの間違いとは？
- ケーブルグランドのアーシングとボンディングに関するFAQ
ケーブル・グランド・アーシングとは何か？
ケーブルグランド接地は、ケーブルアーマー、グランド本体、および設備の接地システム間の連続的な電気接続を提供し、故障電流が安全に電気源に戻り、保護装置が正しく動作することを保証します。
アースの基本を理解することは非常に重要です。不適切な接続は、電気システム全体を危険にさらす可能性があり、安全面や性能面でさまざまなリスクを引き起こします。
アーシングの中核機能
故障電流経路： 絶縁不良が発生した場合、アースは故障電流が電気源に戻るための低抵抗経路を提供する。これにより サーキットブレーカー1 とヒューズを素早く作動させ、損傷や怪我を引き起こす前に故障を隔離します。
機器の保護： 適切な接地は、故障時に危険な電圧が機器筐体に印加されるのを防ぎます。適切な接地が行われないと、金属筐体が通電し、感電や感電死の危険が生じます。
EMCのパフォーマンス： アーシングシステムは、電気システム間の干渉を防ぐ基準電位とシールド経路を作ることで、電磁両立性を実現します。
爆発保護： 危険区域では、アースは静電気の蓄積を防ぎ、適切なボンディングの連続性によって防爆機器の保護能力を維持することを保証します。
ロッテルダムにある化学工場のメンテナンス・マネージャー、マーカスと仕事をしたことを覚えている。彼の工場では、機器の故障やサーキットブレーカーの誤作動が繰り返し発生していました。調査の結果、腐食によっていくつかのケーブルグランドでアース接続が損なわれ、高抵抗の故障経路が形成されていることが判明しました。アースを内蔵したラグと適切なボンディング技術を備えた当社のステンレススチールグランドにアップグレードしたところ、システムの信頼性が劇的に向上しました。
安全性と規制要件
IEC規格： について IEC 603642 シリーズは、電気設備のための包括的な接地要件を提供し、導体のサイズ、接続方法、および試験手順を規定しています。
ナショナルコード 現地の電気規則（NEC、 BS 76713など）には、法令順守や保険適用のために従わなければならない特定の接地要件が定義されています。
危険区域基準： ATEX、IECEx、およびNEC 500シリーズでは、防爆設備用に強化されたアースとボンディングが要求され、特定の導通要件と試験プロトコルがあります。
ケーブルグランド素材の違いはアーシングにどう影響するか？
真鍮とステンレススチールは、優れた導電性と耐食性を提供しますが、ナイロングランドは、システムの安全性を維持するために別のアースの配置が必要です。
材料特性は、初期の接地性能だけでなく、様々な環境条件下での長期信頼性にも影響します。
アーシング用素材の比較
| 素材 | 導電率 | 耐食性 | アーシング方式 | ベストアプリケーション |
|---|---|---|---|---|
| 真鍮（ニッケルメッキ） | 素晴らしい | グッド | ボディを通して直接 | 一般産業、屋内 |
| ステンレススチール316L | 非常に良い | 素晴らしい | ボディを通して直接 | 海洋、化学、屋外 |
| ナイロン PA66 | 絶縁体 | 素晴らしい | アース線を分離 | 非危険物、コスト重視 |
| アルミニウム | グッド | フェア | ボディを通して直接 | 軽量アプリケーション |
真鍮グランドの利点： ニッケルメッキ黄銅は、優れた導電性と適度な耐食性を備えています。この材料は、適切なトルク仕様で適切に取り付けられた場合、グランド本体を介して信頼性の高いアースを提供します。
ステンレス鋼の利点： 316Lステンレス鋼は、優れた導電性と優れた耐食性を兼ね備えています。そのため、海洋環境、化学処理、長期的な接地信頼性が重要な屋外設備に最適です。
ナイロンの考察： ナイロン・グランドは、コストメリットと耐薬品性を提供するが、その絶縁特性から、別途アースを手配する必要がある。これには通常、ケーブルアーマーとアース端子に接続された専用のアース線が必要です。
アーシングが環境に与える影響
腐食の影響： 塩水噴霧、化学薬品への暴露、および電解腐食は、時間とともにアース接続を劣化させます。材料の選択は、各設置における特定の環境上の課題を考慮する必要があります。
温度サイクル： 熱膨張と熱収縮は、特に異種金属界面でのアース接続を緩める可能性があります。適切な設置技術と定期的なメンテナンスは、接続の完全性を維持するのに役立ちます。
振動と動き： 振動の激しい産業環境では、スプリングワッシャー、ロッキングコンパウンド、または動きに対応する特殊なアースブレードなど、より高度な接続方法が必要になります。
デンマークの風力発電事業者のプロジェクト・エンジニアであるデビッドは、2年間海岸にさらされたタービンのアース接続部がいくつか故障したとき、環境への影響を身をもって知りました。塩水噴霧と熱サイクルの組み合わせにより、標準的な接続部が腐食していたのです。私たちは、アースラグと焼付き防止剤を組み込んだ船舶用ステンレス鋼グランドを提供し、繰り返し起こる不具合を解消しました。
アーシングとボンディングの主な要件とは？
アーシングとボンディングの要件には、導体のサイズ、接続抵抗の制限、導通試験、さまざまな設置タイプに対する特定の規定が含まれ、これらはすべて信頼性の高い故障電流経路と機器保護を確保するために設計されています。
これらの要件を満たすには、電気理論と実際的な設置上の課題の両方を理解する必要があります。
導体サイズ要件
故障電流容量： アーシング導体は、想定される最大故障電流を損傷することなく流さなければならない。このため、通常、相導体の断面積の最低50%の大きさの導体が必要ですが、高故障電流の設備ではより大きなサイズが必要になります。
電圧降下の制限： 地絡ループインピーダンス4 は、保護装置が必要な制限時間内に確実に動作するように、十分に低くなければならない。このため、導体のサイジングは、最小限の通電要件を超えることが多い。
機械的強度： 接地導線は、設置時および運転時の機械的ストレスに耐えなければなりません。最小限のサイズ（通常2.5mm²の銅製）であれば、電気的要件に関係なく、十分な機械的完全性を確保することができます。
接続抵抗規格
| 設置タイプ | 最大抵抗 | 試験方法 | 頻度 |
|---|---|---|---|
| 一般産業 | 0.1オーム | 低抵抗オーム計5 | 年間 |
| 危険区域 | 0.1オーム | 認定試験装置 | 6ヶ月 |
| マリン/オフショア | 0.05オーム | 校正機器 | 四半期 |
| メディカル/クリティカル | 0.05オーム | 病院用テスター | 毎月 |
抵抗測定： 接続抵抗は、小さな抵抗値を検出できる適切な試験装置を使用して測定する必要があります。標準的なマルチメーターではこの目的には不十分である。
必要書類： アースの測定値はすべて記録し、法令順守と保守計画のために維持しなければならない。多くの管轄区域では、有資格者による認証済み試験報告書の提出を義務付けています。
定期的なテスト： アーシングシステムは、継続的な有効性を確認するために定期的なテストが必要です。試験の頻度は、設置の重要度や環境条件によって異なります。
ボンディング継続要件
機器のボンディング： 設備内のすべての金属製機器は、低抵抗接続によってアースシステムに接着されなければならない。これには、ケーブルグランド、エンクロージャ、ケーブルトレイ、構造用鉄骨などが含まれます。
アーマー・ターミネーション： ケーブル・アーマーは、適切なアース接続で両端を適切に終端する必要があります。これには、アーマード・ケーブル用に設計された専用のグランドまたは終端キットが必要です。
防爆ボンディング： 危険区域の設置には、特定の抵抗制限（通常は最大0.1オーム）と認証された接続方法による強化されたボンディングが必要です。
適切なアース接続の方法
適切なアースの設置には、クリーンな接続、適切なトルク仕様、腐食保護、および長期的な信頼性と安全コンプライアンスを確保するための体系的なテストが必要です。
設置の品質は、システムの安全性と長期メンテナンスの必要性に直接影響します。
接続の準備
表面処理： すべての接続面は、塗料、酸化、汚染がなく、清潔でなければならない。ワイヤーブラシ、エメリークロス、化学クリーナーなどを使用してください。
トルク仕様： メーカーのトルク要件に正確に従うこと。締め過ぎは、ネジ山を損傷したり、シール材を押しつぶしたりする可能性があります。
防錆剤の塗布： カジリを防止し、将来のメンテナンスを容易にするため、ねじ接続部には適切な焼き付き防止剤を使用してください。材料や環境条件に適合するコンパウンドを選択する。
インストールのベストプラクティス
接続シーケンス： 回路に通電する前にアース接続を行ってください。これにより、作業者の安全が確保され、設置中に故障が発生しても機器の損傷を防ぐことができます。
複数の接続ポイント： 冗長性を持たせ、システム全体の抵抗を減らすために、可能な限り複数の接地接続を使用する。これは、重要な設備では特に重要です。
ケーブルマネジメント： 接地導線は、機械的ストレスを最小限にし、鋭角や挟まれやすい箇所を避けて配線してください。運転中の移動を防ぐため、導線を適切に固定してください。
環境保護： 適切なカバー、シーリング材、または保護カバーを使用して、湿気、化学物質、物理的損傷から接続部を保護する。
テストと検証
クウェートで石油化学コンビナートを管理するハッサン氏は、不十分な接合による防爆機器の故障を経験した後、系統的な試験の重要性を強調する。彼の施設では現在、校正された機器を使用した包括的な接地テストが義務付けられており、その結果はコンピュータ化されたメンテナンス・システムに文書化されています。この体系的なアプローチにより、 接合に関連する事故がなくなり、規制への 遵守も改善された。
最初のテスト： システムの試運転前に、すべての接地接続部の包括的な抵抗測定を実施する。結果を文書化し、適用される規格と比較する。
定期的な検証： 設置の重要性と環境条件に基づいて、定期的な試験スケジュールを立てる。過酷な環境や重要な用途では、より頻繁なテストが必要になる場合があります。
故障の調査 保護装置が予期せず動作した場合、調査プロセスの一環として接地システムの完全性を確認する。接地接続が悪いと、迷惑なトリップを引き起こしたり、適切な故障除去を妨げたりする可能性がある。
よくあるアーシングの間違いとは？
最も重大なアーシングミスには、不適切な導体サイジング、不十分な接続品質、互換性のない材料の混合、長期的なメンテナンスの怠りなどがあり、これらすべてがシステムの安全性と信頼性を損なう可能性があります。
よくある失敗から学ぶことで、コストのかかる失敗や安全事故を防ぐことができる。
クリティカル・インストール・エラー
不十分な導体サイズ： サイズの小さい接地導体を使用すると、故障電流を安全に流せない可能性のある高抵抗経路が発生します。導体のサイジングは、故障電流の計算および適用される規格に照らして常に確認してください。
接続の質が悪い： 緩んだ接続部、腐食した接続部、汚染された接続部は、接地効果を損なう高抵抗経路を作ります。適切な表面処理とトルクの適用が不可欠です。
材料不適合： 適切な予防措置を講じずに異種金属を混合すると、電解腐食が生じ、時間の経過とともに接続部が劣化する。必要に応じて、適切な移行材料や保護コーティングを使用してください。
不十分な環境保護： 湿気、化学物質、物理的な損傷から接続部を保護しないと、早期故障や安全上の危険につながります。
システム設計の誤り
一点故障： 冗長性のない単一の接地接続に依存すると、接続の不具合に対する脆弱性が生じる。可能な限り複数の接地経路を持つシステムを設計する。
不十分なテストアクセス： 試験や保守が容易でない場所にアース接続部を設置すると、長期的な信頼性に問題が生じる。設計の段階でアクセスしやすいように計画する。
熱影響の無視： 熱膨張と熱収縮を考慮しないと、時間の経過とともに接続が緩むことがある。温度サイクル環境に適した接続方法を使用してください。
書類の不備： 文書化が不十分だと、トラブルシューティングが困難になり、保守の効果が損なわれる。すべてのアース接続とテスト結果を正確に記録してください。
メンテナンス・オーバーサイト
不規則なテスト： 定期的な接地試験を省略すると、問題が発見されないまま進行する可能性がある。設置要件に基づき、一貫した試験スケジュールを維持すること。
環境の変化を無視する： 設置環境の変化（新しい化学物質、温度範囲など）により、アースシステムの変更が必要になる場合があります。定期的なシステムの見直しは、必要な更新の特定に役立ちます。
不十分なトレーニング： 適切なアースの知識がない要員は、保守作業中に安全上の問題を引き起こす可能性があります。すべての要員が接地原理と安全要件を理解していることを確認してください。
結論
適切なケーブルグランド接地とボンディングは、電気システムの安全性の基礎を形成し、不可欠な故障電流経路と機器保護を提供します。成功には、システムの完全性を損なう一般的なミスを避けながら、材料特性、規制要件、および適切な設置技術を理解する必要があります。
効果的なアーシングの鍵は、システマティックな設計、高品質な設置、定期的な保守点検にあります。Beptoの包括的なケーブルグランド製品群には、基本的な産業設備から要求の厳しいオフショアや危険区域環境まで、様々な用途向けに設計された特殊なアーシング機能が含まれています。適切な仕様、設置、およびメンテナンスにより、これらのシステムは電気安全および規制遵守に不可欠な信頼性の高い接地性能を提供します。
ケーブルグランドのアーシングとボンディングに関するFAQ
Q: ケーブルグランドに必要なアース導体のサイズは？
A: アーシング導体のサイズは故障電流レベルおよび保護装置の特性によって異なりますが、通常、機械的強度のために最小 2.5mm² の銅線が使用されます。具体的な要件については、該当する電気規格を参照してください。
Q: アーシング・システムにナイロン・ケーブルグランドを使用できますか？
A: ただし、ナイロングランドは非導電性であるため、別途アースの手配が必要です。システムのアースの完全性を維持するために、ケーブルアーマーとアース端子に接続された専用のアース線を設置してください。
Q: ケーブルグランドのアース接続は、どれくらいの頻度でテストする必要がありますか？
A: 一般産業用では年1回、危険区域では6ヶ月ごと、船舶用では四半期ごとなど、テスト頻度は設置の種類や環境によって異なります。重要な設備では、より頻繁なテストが必要になる場合があります。
Q: アース接続の最大許容抵抗値は？
A: ほとんどの規格では、アース接続の最大抵抗値は0.1オームと規定されていますが、一部の重要な用途では0.05オーム以下が要求されます。特定の設置場所について、適用される地域の法令および規格を常に確認してください。
Q: ステンレス製ケーブルグランドは、適切なアースを提供しますか？
A: はい、316Lステンレス鋼グランドは、優れた耐食性を提供しながら、接地アプリケーションのための良好な導電性を提供します。適切な取り付けトルクを確保し、長期的な接続の完全性を維持するために焼付き防止剤を使用してください。
