x = 4L / d より L = xd / 4。これを①式に代入すると 2πL = πxd / 2 となるので,R = (2ρ / (πxd))・ln(x) = (2ρ / (πd))・(ln(x) / x) となり,②式が得られる。
令和7年度 下期 第三種電気主任技術者 法規 問11(a)
問11 接地極及び接地抵抗測定について,次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(a) 図1は大地抵抗率 ρ [Ω・m] の土壌に埋設された棒状接地極の概略図である。この接地極の接地抵抗 R [Ω] は①式で示されるものとする。
R = (ρ / (2πL))・ln(4L / d) ……①
ただし,L:接地極の長さ [m] d:接地極の直径 [m] π:円周率
であり,ln(4L / d) は 4L / d の自然対数を示す。
ここで,x = 4L / d と置いて①式を書き直すと②式となる。
R = (2ρ / (πd))・(ln(x) / x) ……②
②式中の ln(x) / x は,L ≫ d として 200 ≦ x ≦ 1 000 の範囲で図2の値となる。
今,ρ = 150 Ω・m,d = 14×10⁻³ m の条件で R を 100 Ω 以下としたいとき,これを実現するための L の最小長さ [m] として,最も近いものを次の(1)〜(5)から一つ選べ。ただし,ρ は深さによらず一定とする。


選択肢
解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
詳細Layer 2展開閉じる
係数を計算する。
2ρ / (πd) = 2×150 / (π×14×10⁻³) = 300 / 0.04398 ≈ 6 821 Ω
補足Layer 3展開閉じる
R ≦ 100 Ω とするには
ln(x) / x ≦ 100 / 6 821 ≈ 0.01466
図2のとおり ln(x) / x は x の増加に対して単調に減少するので,x が大きいほど(d が一定なので L が長いほど)R は小さくなる。ln(x) / x = 0.01466 となるのは図2から x ≈ 410(数値計算では x ≈ 410.4)。
したがって必要な最小長さは
L = xd / 4 ≈ 410×14×10⁻³ / 4 ≈ 1.44 m
これに最も近い選択肢は 1.5 m((4))である。L = 1.5 m では R ≈ 96 Ω となり,100 Ω 以下の条件も満たす。
各選択肢の解説
- (1)
0.7
L = 0.7 m のとき x = 4×0.7 / (14×10⁻³) = 200,ln(x)/x ≈ 0.0265,R ≈ 6 821×0.0265 ≈ 181 Ω。100 Ω を大きく超えるので条件を満たさない。
- (2)
1.0
L = 1.0 m のとき x ≈ 286,ln(x)/x ≈ 0.0198,R ≈ 135 Ω。100 Ω を超えるので条件を満たさない。
- (3)
1.2
L = 1.2 m のとき x ≈ 343,ln(x)/x ≈ 0.0170,R ≈ 116 Ω。100 Ω を超えるので条件を満たさない。必要な最小長さ約 1.44 m との差も約 0.24 m あり,(4) より遠い。
- (4)
1.5
正答。L = 1.5 m のとき x ≈ 429,ln(x)/x ≈ 0.0141,R ≈ 96 Ω で 100 Ω 以下となる。必要な最小長さ約 1.44 m との差は約 0.06 m で,最も近い。
- (5)
2.0
L = 2.0 m のとき x ≈ 571,ln(x)/x ≈ 0.0111,R ≈ 76 Ω で条件は満たすが,必要な最小長さ約 1.44 m との差が約 0.56 m あり,最も近い値ではない。
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