接地抵抗計による接地抵抗の測定

接地抵抗計の動作原理

　市販の接地抵抗計で接地抵抗を測定する方法は、アース点から半径5～10m以上離れればそのアースによる電流の影響が少ない事を利用しています。

　左の接地抵抗の測定方法で、E が測定しようとするアースです。このアースから5～10m以上離れた点に補助接地棒Pを、同一延長線上5～10m以上更に離れた点に補助接地棒Cを打ち込みます。
　EとCの間に交流電圧 V をかけて電流 I を流してやります。Re,Rp,Rcはそれぞれの接地極の接地抵抗です。接地極EとPの間の電圧 Ve をAC電圧計Mで測定します。この時Rpには電流が流れないので、この抵抗値は無関係です。

　Ve = I*Re　なので　Re = Ve/I　となります。

　実際はこんな計算をしなくても、接地抵抗計の数値を読み取るだけで測定できるようになっています。

　この図の電圧分布でP点が大地の電位で場所を少し位移動させても電圧の変化しない点になっていないと正確な測定はできません。何故ならRe,Rcの接地抵抗の影響範囲は接地点から約5～10m以上だからです。土壌の抵抗率が大きい時は補助接地棒をアース点より大きく離す事が重要となります。

市販の接地抵抗計による接地抵抗の測定

PDR-100トランジスタ式自動接地抵抗計　この写真は三和のPDR-100アナログ式のトランジスタ式自動接地抵抗計です。接地抵抗測定方式は定電流方式の3電極法または2電極法です。
　3電極法は上記の理論による測定方法です。左の写真の一番左のE端子は接地抵抗を測定するアースに接続します。その右に補助接地極用のP端子とC端子があります。
　2電極法は接地抵抗が既知のアースが近くにある時の測定方法で、CとPの端子をショートしてE端子間との抵抗を測定して、既知の接地抵抗値を差し引きします。
　古い接地抵抗計ですが、理論に忠実に測定しますので正確な測定が可能で、今でも現役で使っています。0～1kΩの範囲の測定が可能です。
　接地抵抗計は都道府県に電気工事業者の登録をする場合に必要な計器のひとつです。他に回路計(テスター)や絶縁抵抗計も必要です。

接地抵抗測定に交流を使う理由

　接地抵抗の測定は直流ではなく何故交流で測定するのでしょうか。それは直流では電気分解による分極作用と、異種類のアース極による電池の生成の影響がある為です。
　すなわち、もし直流で測定すると、水や塩水を電気分解するのと同じような事が土の中の水分で起こり、電極で水素や酸素や塩素の泡が発生(分極)して、最初多くの電流が流れていても、次第に電流が流れにくくなります。これではいつ電流を測定して良いのかわかりません。つまり抵抗値が変化するということです。

　またアース極と補助極に銅板同志を使えば問題は無いのでしょうが、実際のアースは鉄を使ったり炭素を使ったり亜鉛メッキの板だったりもします。異種の材料ならそれだけで電池を生成してしまいます。つまり直流を加えていないのにその電池だけで電流が流れてしまいます。ということは、測定で加えた直流の向きによって電流値が異なるという事です。これでは接地抵抗の測定に誤差を与えてしまいます。
　交流なら上記のような影響は無く正確な測定が可能です。