アース、グラウンド、ボンディングの違いを徹底解説

アース、グラウンド、ボンディングの違いとは？

アース、グラウンド、ボンディングの基本概念と主な違いを理解する上で、専門家でさえこれらの用語を「アースボンド」「ボンディンググラウンド」などと混同することがあります。また、電気的ボンディングはグラウンドとアースとは全く異なる概念です。

結論から言うと、グラウンドとアースは異なる用語で表現される同じ概念です。アースとグラウンドにはわずかな違いがあり、以下で詳しく説明します。

• 「グラウンド」という用語は、NEC、CEC、IEEE、UL、ANSI 規格に基づき米国とカナダでアースと同じ意味で使用されます。
• 「アース」という用語は、IECとIS規格に従うEU、英国およびその他の国々で使用されます。
• ボンディング（電気的ボンディング）という用語は、米国、英国、EU（NECとIEC）で同じく使用され、2つの導体（ワイヤー、ポンプ、機械、パイプなど）と金属物体（通常動作時に非通電部）を永続的に接続・接合し、両機器やシステム間の電位差を均等化することを指します。

要するに、グラウンドとアースは米国と英国で使用されるローカル用語です。例えば、保護グラウンド「PG」は米国で使用され、保護アース「PE」は英国とECで使用されます。同様に、グラウンド電位上昇「GPR」またはアース電位上昇「EPR」が米国と英国でそれぞれ使用されます。他の簡単な言葉で言うと、「2ウェイスイッチ」と「3ウェイスイッチ」は、米国と英国でそれぞれ同じ目的で同じものに使用される用語です。

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それでは、それぞれを詳しく説明します。

グラウンドとは？

グラウンドとは、機械の通電部（通常動作時に電流を流す部分）と大地との接続、例えば発電機の中性点やスター接続電力トランスの中性点を指します。 このグラウンドは、故障電流を機器から電源へ効果的な経路で流すことで、電力システム設備とデバイスを保護します。

グラウンドは不平衡システムのバランスを取るためにも使用されます。例えば、システムで故障が発生すると3相すべてが不平衡になるため、グラウンドが故障電流を大地に放出し、総中性電流を「0」に近い理想的な値に戻してシステムを再び平衡させます（特定ケースではこの値を得ることは不可能ですが、ほぼ理想的なケース、つまり最寄りの値まで低減されます）。

さらに、グラウンドはサージ電圧（落雷、ライン故障、サージ）からの保護を提供し、過電圧を大地に放電することで、システムを安定かつ信頼性の高いものにし、トランスの最大効率を実現します。

• ACとDCの両回路において、電気・電子工学では「0V」の基準電位としてグラウンドが必要で、これにより発電源から負荷側への電流流通が可能になります。
• グラウンドを常に大地に接続することが必須ではない場合もあります。車両や自動車では、グラウンドが金属ボディとシャーシに接続され、ゴムタイヤを通じて大地から絶縁されています。グラウンドは配電システムの消費者側または配電点でアースされます。
• 中性線をグラウンドする必要は必ずしもありません。電気配線の電圧降下や、これら2線が他のシステムで使用されているため、中性線とグラウンド間に電圧が存在する可能性があります。

知っておくと良いこと：

• グラウンドを中性線として使用できますが、中性線をグラウンドとして使用することはできません。このため、中性線を2回グラウンド（アース）してはいけません（中性線は消費者ユニットの末端または発電所/電柱の配電トランスで1回だけグラウンド（アース）する）。
• 複数のグラウンドがあると、OCPD（過電流保護装置）の正常動作に問題が生じます。電流量がこれらの保護装置を動作させるのに十分でなくなるためです。一部のケースでは、非接地ワイ回路（機器の保護グラウンドは依然として接続）がOCPDの動作防止（単相対地故障）のために使用されます。
• GFCI（漏電遮断器）は、ホット（非接地）と中性（接地）導体間の電流アンバランスを検知し、故障時に回路をトリップさせて人命を保護する保護デバイスです（これらの保護デバイスは病院ICUや継続的・無停電電源が必要な他の敏感なエリアでは推奨されません。GFCIとAFCI配線設置についてさらに学習）。

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アースとは？

アースとは、電気機器や設置の金属（導電性）部分（通常動作時に非通電となるボディフレーム、金属筐体など）と大地（グラウンド）との接続を指します。 電気アースは米国ではグラウンドとも呼ばれます。

もし通電線（相、ホット、ライン）が機械やパネルボックス筐体の金属ボディフレームに触れ、誰かが（触れることで）機械フレームや金属筐体に接触すると、大地とボディフレーム間の高電位差により強い感電（故障電流が被害者の体を通って大地に流れるため、感電死の可能性もあります）を受けます。

このため、裸線または緑色や緑黄ストライプのワイヤーを、アース継続導体を通じて金属ボディとアース電極（または地中に埋設されたアースプレート）の間に接続します。これにより、故障電流が大地に放出されるため、アースシステムが人を危険な感電から保護します。

外部表面と機械の金属部分の間でアース（米国ではグラウンド）とボンディングの両方を行うことが、追加的で完全な保護のために推奨されます。さらに、モーター、トランス、発電機などの高電圧機器は、2つの異なる別個の場所から（別個のアース導体とアース電極プレートを使用して）2重にアース（グラウンド）する必要があります。

アースはまた、ギャップ、サージアレスタ、避雷器を通じて落雷の安全な放電経路を提供し、システムをスムーズな動作で信頼性の高いものにします。

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ボンディングとは？

ボンディング（電気的ボンディング）とは、2つの電気導体、機械、パイプ、デバイス、および電力設備内のすべての金属部分を接続し、永続的に接合するプロセスです。 このプロセスでは、設置のすべてのデッド金属部分（通常条件下で非通電）が導体ワイヤーで接続され、それらの間の意図的な電位差が均等化されます。

このように、異なる電源に接続された2つの（ボンディングされた）機械に同時に触れても、人は感電から保護されます。言い換えると、ボンディングロッドは両面の電気的ポテンシャルレベルを同等にし、確実にします。これにより電位差がないため電流が流れることはなく、システムと人員が適切に保護されます。

上記理由により、大地に接続された適切なボンディングシステムは、すべての接続デバイスが同じ電圧レベルにあることを保証するため、人、デバイス、機器、その他の設置を保護するために広く使用されます。したがって、放電と電流流通の可能性がありません。

ボンディングは、ボンディングされたこれら2つのものが同じ電気的ポテンシャルにあることを保証します。つまり、1つの機器または2つの異なる機器間で電気が蓄積されることはありません。同じ電位を持つため、2つのボンディングされた物体間で電流流通は起こりません。

単一の機械やパネルボックスが適切にアース（グラウンド）され、別のボックスとボンディングされている場合、ボンディングされたボックスや機械間にゼロ（アース）電位があるため、電流流通の可能性はありません。

ボンディング自体は保護しませんが、電源への低インピーダンス帰還経路を提供します。これにより大電流が流れ始め、保護サーキットブレーカーがトリップし、故障が除去されます。

ボンディングが必要なのは、以下の2つの安全関連理由によります：

• ボンディングがない場合、同時に2つの異なる機器（異なる電圧レベルを持つ両機器）に触れる人は、イコライザーとして働き、両端の電位差によるエネルギー蓄積で感電します。
• 通電線が機械の金属ボディに触れ、その機械で作業している人（接触している人）が危険な、甚至は致命的な感電を受ける可能性があります。

適切にボンディングされかつアース（グラウンド）されたシステムは、上記両シナリオに対する保護を提供します。

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グラウンドとアースの主な違い

グラウンドとアースはほぼ同じこと、つまり電気デバイスを大地（アースプレートまたはアース電極、継続コアジュレータまたは保護ロッドを通じて）に接続することです。このシステムは、回路内の必須基準電圧を提供し、落雷から設置を保護し、故障電流を大地に放電することでシステムが人命を保護します。

非米国居住者向けには、グラウンドとアースには小さな（ほぼ無視できる）違いがあります：

• 同じことに対して2つの用語が使用されます。グラウンドは米国（NEC）で、アースは英国（IEC）で使用され、3ウェイスイッチ（米国）と2ウェイスイッチ（英国）が同じ目的で使用されるのと同じです。
• グラウンドは故障電流を大地に放電する単一の低インピーダンス経路であり、アースは二重経路（場合によってはメイン電流の帰還経路と不要電流の供給源）です。
• 3相不平衡接続の中性線を大地に接続してシステムを平衡させる場合、「グラウンド」と呼ばれます。一方、「アース」はデバイス/設置と大地との接続で、デバイスと機器の損傷防止と感電リスク低減を目的とします。
• グラウンドは回路内の共通点で電圧レベルを維持し、不平衡相を平衡させるのに対し、アースは高電圧サージからシステムを保護します。
• 中性アースとしてのグラウンドは設置システムと機器保護に使用され、アースは感電防止と安全対策として人命/動物の命を守るために使用されます。

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アース、グラウンド、ボンディングの比較

以下の表は、ボンディング、アース、グラウンドの比較と違いを示しています。

特性	グラウンド	アース	ボンディング
用語	北米（米国）およびカナダ規格（NEC、CEC、IEEE、ANSI、UL）でアースに使用される一般的な用語	欧州、英連邦諸国、英国（UK）規格（IS、IEC等）で使用。グラウンドは少し異なる	電気的ボンディングはNECとIEC（米国と英国）で同じ用語だが、グラウンドとアースとは全く異なる
記号
定義	電気システムの通電部分（中性線などの電流帰還経路）をアース継続導体を通じて地中のアース電極に接続すること	電気機器や設置の金属（導電性）部分（通常動作時に非通電となるボディ、フレームなど）を大地（グラウンド）に接続することをアース（米国ではグラウンド）と呼ぶ	2つの電気システム（ワイヤー、機器、パイプ等）を接続し、通常動作時に非通電であるそれらを同じ電位レベルにすること
設置場所	システムの通電部分（中性線などの電流帰還経路）と大地との接続	金属ボディフレームと地中のアースプレートをアース継続導体とアースリードで接続	2つの機器、ワイヤー、パイプ等（通常動作時に非通電）を導体で接続
種類	固体接地、抵抗接地、リアクタンス接地	パイプアース、プレートアース、水道管アース、ロッドアース、ストリップワイヤーアース	メインボンディングと補助ボンディング
ワイヤー色コード	緑黄ストライプまたは裸導体	緑または緑黄ストライプまたは裸導体	緑黄ストライプ
経路	異常・故障時の電流帰還経路を提供	大面積のゼロボルト電位への経路を提供	2つの異なる表面の電位差を均等化する経路を提供
「0」電位	中性線をグラウンド接続しても電位を持つ場合あり（代数的電流がゼロとなるゼロ電位は「仮想グラウンド」と呼ばれる）	機器と大地の物理的接続によるゼロ電位	接続された両デバイスで同一かつゼロの電気的ポテンシャル
保護	故障時に相電流の帰還経路を提供することで、電気システムと電力機器を保護	不要な電気エネルギーを大地に放電する予防措置として、人を危険な感電から保護	異なる電位を持つ2つの機器間の電流流通を減らし、機器と人員を保護。ボンディング自体はアースなしでは何も保護しない
例	スター接続トランスの中性点または発電機の通電部分（中性線）をグラウンド接続	電気機器（トランス、モーター、発電機等）の金属ボディフレームと筐体をアース電極（アースプレート）に接続	電気機器・デバイスの2つの金属ボディ間に接続された任意の導体ワイヤーで、それらの電位差を均等化
用途	不平衡負荷を平衡させ、システムを保護	感電とシステム故障の両方から保護	電位差の存在/変化による大電流流通でブレーカーをトリップさせる
応用	電気機器と電力システム間の電流に効果的な帰還経路を提供	故障時に機械の金属ボディに触れた人を保護するため、不要エネルギーを大地に引き込む	接続デバイス双方を同じ電圧レベルにし、故障電流時の低インピーダンス帰還経路でブレーカーをトリップ