接地母線(アースバー)は、盤内の接地線を1か所に集め、故障電流を安全に接地極へ返すための銅バーです。サイズは「常時流れる電流」ではなく「短時間の故障電流に耐えられるか(熱的強度)」で決まります。この記事では、役割、断面積の決め方(規格表・断熱式・法令の最小値の3通り)、穴・タップ・めっきの設計までを数値と計算例で整理します。

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接地母線(アースバー)とは何か

接地母線とは、配電盤や制御盤の中で各機器の接地線を1か所に集約し、接地極線へまとめて接続するための帯状の銅導体です。「アースバー」「接地バー」とも呼ばれ、平角銅に一定ピッチの取付穴を並べた形が一般的です。

 機器ケース ──接地線──┐
 変圧器ケース ─接地線──┼─→ [ 接地母線(アースバー) ] ──接地極線──→ 接地極(地中)
 扉・筐体 ───接地線──┘

なぜ接地に銅バーを使うのか

接地母線に銅バーが使われるのは、導電率が高く、多数のねじ穴を並べても機械的に自立し、接続点を1枚の板で共有できるからです。同じ断面積の電線と比べ、「多点接続できる」「増設に対応できる」「目視で点検できる」という運用上の利点があります。

平常時に電流が流れないからといって抵抗が高くてよいわけではありません。地絡時に保護装置を確実に動作させるには接地回路のインピーダンスを十分低くする必要があり、導電率が銅の1割程度しかない鋼板の筐体だけを帰路に頼る設計は避けるのが原則です(ブスバーとは)。

質量は密度8.96g/cm³、直流抵抗は抵抗率1.7241×10⁻⁸Ω・m(20℃)から計算した値です。

接地母線のサイズは何で決まるのか

接地母線の断面積を決めるのは、平常時の許容電流ではなく、地絡から遮断までの短時間に流れる故障電流と、その通電時間です。主回路ブスバーで使う「断面積1mm²あたり2〜3A」といった連続許容電流の早見表を、そのまま接地母線に当てはめてはいけません。「主回路が600Aだから接地母線も600A相当で」という決め方には根拠がなく、必要なのは短時間の熱容量です。

短時間の故障電流で導体が溶断しないかどうかは、断熱式(発生した熱がすべて導体自身の温度上昇に使われるとみなす計算)で確認します。JIS C 60364-5-54の543.1.2では、遮断時間が5秒以下の場合に次の式を用いるとされています。

k値は表A.54.2〜A.54.6から選びます。銅導体で70℃ビニル絶縁の場合はk=143(初期温度30℃・最終温度160℃)です。裸導体は最終温度の想定が変わるため別表の値を使いますが、絶縁電線より大きなk(=必要断面積は小さくなる方向)になるため、裸の銅バーにk=143を使えば結果は安全側になります。

同じ20kAでも、0.1秒なら約44mm²で足りるのに対し、0.5秒では約99mm²と2倍以上になります。接地母線のサイズは、保護協調(遮断時間)とセットで決めるべき数値です。

決め手は「故障電流の大きさ×遮断時間」。連続許容電流の表では決められない。

断面積の3つの決め方(規格表・計算・最小値)

接地母線の断面積は、①相導体の断面積から表で選ぶ、②断熱式で計算する、③法令・規程が定める最小値を満たす、という3つの方法で求め、最も大きい値を採用するのが安全な進め方です。どれか1つだけで決めると、条件によって過小になることがあります。

① 相導体の断面積から選ぶ(JIS C 60364-5-54 表54.3)

故障電流や遮断時間が確定していない段階では、相導体(主回路の電線)の断面積から選びます。導体材質が同じ場合の値です。

② 断熱式で計算する

前章の S = √(I²×t) ÷ k です。故障電流と遮断時間が分かっているなら実態に合った断面積が出ます。表54.3の値と計算値の大きいほうを採ります。

③ 法令・規程が定める最小値を満たす

計算結果が小さくても、下回ってはいけない最小値があります。JIS C 60364-5-54では、保護導体は機械的保護がない場合で銅4mm²以上、ある場合でも銅2.5mm²以上。接地極へつなぐ接地線は、機械的保護も腐食保護もない場合に銅25mm²以上とされています。

3つの方法で出し、最大値を採る。1つの表だけで決めない。

接地工事の種類と接地線の最小の太さ

国内では電気設備の技術基準の解釈(電技解釈)第17条により、接地工事がA種・B種・C種・D種の4種類に分けられ、それぞれ接地抵抗値と接地線の最小の太さが定められています。接地母線は、そこに集まる接地線のうち最も太いものを下回ってはいけません。

※B種の抵抗値は、高圧側の1線地絡電流Igと遮断時間の条件により150/Ig・300/Ig・600/Ig と変わります。接地線の太さも、高圧電路または15kV以下の特別高圧電路と低圧電路を結合する場合は直径2.6mm以上に緩和されます。C種・D種は0.5秒以内に自動遮断する装置があれば500Ω以下まで緩和されます。最新の条文で条件を確認してください。

法令の最小値は「下限」。計算値がこれを上回るなら、計算値を採る。

接続部(穴・タップ・めっき)の設計

接地母線の性能を決めるのは、断面積よりもむしろ接続部です。接触面積が小さい、座面が塗装されている、ねじの山数が足りないといった不備は、断面積をいくら大きくしても補えません。

   圧着端子(接地線側)
        │
  ボルト ▼        平座金
   ┌───┐  ┌──┐
   │   ├──┤  ├─→ 接地母線(銅バー)
   └───┘  └──┘
        │        ばね座金 + ナット
     母線側の穴 or タップ

ねじの種類と必要な板厚

タップ加工では、有効ねじ山数を3山以上確保できる板厚が必要です。M5(ピッチ0.8mm)は板厚3mmで約3.75山と、ぎりぎり成立はしますが余裕はありません。

めっきの要否

屋内の乾燥した盤内なら銅の裸のままでも実用上問題になりにくい一方、屋外盤・高湿度・海岸近く・硫黄分のある環境では、接触面の酸化による接触抵抗の増加を防ぐため、すずめっきまたはニッケルめっきを推奨します(銅ブスバーへのめっき)。アルミ導体や亜鉛めっき鋼板と接する場合は、異種金属接触腐食を避ける意味でもめっきが有効です。

すずめっきは接触抵抗が安定するため接地母線では最も一般的、ニッケルめっきは硬く繰り返し着脱する箇所や高温部に向きます。加工の考え方は加工技術、カタログ品では合わない穴ピッチや長さについてはアースバー(接地銅バー)の特注製作もあわせてご覧ください。

断面積が足りていても、接続部が悪ければ接地は効かない。

現場で多い失敗と対策

接地母線のトラブルで最も多いのは、断面積不足ではなく「接続の質」と「取り回し」に起因するものです。

接地は「つないである」ことではなく「必要な電流を流せる」ことが要件。

よくあるご質問