2021.07.21（水）
雷保護ゾーンとSPDとの関係
雷による被害は建物を貫通し室内にまで及び、電気機器を破損する恐れがあります。
被害を抑え安全に暮らすためには、日頃の雷対策が重要です。
雷対策をする際には様々な専門用語を目にしますが、中でも今回は「雷保護ゾーンとSPDとの関係」について説明します。
大事な要素であるため、これから雷対策の導入を検討している方はぜひ参考にしてください。
概要
雷保護ゾーンとは、建物内外において雷を受けた時に発生する電磁界のレベルによって分けた領域のことです。
Lightning Protection Zone、略してLPZとも呼ばれ、雷のダメージが強い順にLPZ0A・LPZ0B・LPZ1・LPZ2・LPZ3のように分けられます。
それぞれの領域の定義は以下の通りです。
雷保護ゾーン
LPZ0A：避雷針の保護範囲外で直撃雷や全雷電流、全雷電磁界を受ける危険性が高い領域
LPZ0B：避雷針の保護範囲内で直撃雷は避けられるが、部分雷電流、全雷電磁界を受けやすい領域
LPZ1：避雷針の保護範囲内で建物の外壁により電磁界が減衰する領域
LPZ2：避雷針の保護範囲内でLPZ1よりさらに電磁界が減衰する領域
通常、LPZ1にキュービクル、LPZ2に分電盤、LPZ3以降に被保護機器が存在します。
SPDとの関係
SPDとはSurge Protective Deviceの略で、雷によって発生した瞬間的過電圧（サージ）から電気設備や機械を保護する機器を指します。
雷対策では、まず雷保護ゾーンを設定し、領域の境界ごとに必要なSPDを設置するでしょう。
例えば、LPZ0BとLPZ1の境界にはクラスIまたはカテゴリD Iの直撃雷用のSPDを設置することで、大きな雷電流を分流して、以降の領域での電磁界変化を抑えます。
また、SPDの補完的装置として耐雷トランスを設置するケースもあるでしょう。
SPDの種類
SPDには設置する機器や回線により、以下のような分類があります。
電源用SPDクラスⅠ
電源設備や配電線、接地線からの雷サージの侵入を防ぐSPDです。
電源用SPDには設置場所によって、いくつかのクラスがあります。
直撃雷による分流成分を処理する能力を持っているのがクラスⅠです。
クラスⅠは、主電源の引込盤のように直撃雷の影響を受ける可能性のある電力引込口付近に設置されます。
電流耐量が高いため、クラスⅡやクラスⅢと比べると故障しにくくなっています。
電源用SPDクラスⅡ
クラスⅡは誘導雷に対応しています。
クラスⅠだけでは防ぎきれない雷サージから電気設備や機器を保護します。
配電盤や分電盤、制御盤などに設置されるスタンダードなSPDです。
誘導雷用のため、直撃雷には対処できません。
電流耐量の低いものだと直撃雷の分流を受けたときに壊れてしまう場合があります。
電源用SPDクラスⅢ
特に過電圧に弱い電機・電子機器の近くに設置されるSPDです。
接地間用SPD
接地間の電位差を等しくするためのSPDです。
電源線路や通信線路は直接接地できないため、等電位化のためSPDが利用されます。
接地間に接続すると、雷等電位化や等電位ボンディングによって電位差を解消。
落雷時、接地線に雷電流が流れるのを防ぎます。
また、雷により発生した電磁界や誘導雷の侵入によって、建物内にある設備等の金属パネルに電位が発生すると、触れた人間が感電するおそれがあります。
しかし、等電位化によりこうした危険も防止できます。
直流電源用(PV用)SPD
直流電源を落雷から保護するためのSPDです。
メガソーラーなど、太陽光発電(Photovoltaic Power Generation)システムで使用されるため、PV用とも呼ばれます。
通信用SPD
通信線から侵入した雷サージによる異常電圧、電流から接続された機器を保護するためのSPDです。
通信機器に使用される高機能半導体素子は、高密度設計のため、雷サージによる影響を受けやすくなっています。
多くの通信用SPDは、保護機能が複数に分かれた多段防護回路を採用しています。
多段防護回路では、最初に雷サージを低減。
次に雷電流を流します。
通信用SPDは接続する機器や配線によって、細かく種類分けされているのが特徴です。
信号回路用、電話回線用、ネットワーク用、同軸ケーブル用、電力通信用、ITV用、シリアル信号用、制御電源用、計装回路用など用途に応じたさまざまな種類があります。
一般民需用
家庭内やオフィスで、パソコン、ファックス、多機能電話などの電子機器を雷サージから保護するためのSPDです。
落雷時、雷サージを電源や通信回路に流すことで機器の故障を防ぎます。
SPDを設置することで、落雷時でもパソコン等の電源を切る必要がありません。
安心して使用できるようになります。
雷保護ゾーンの設定は雷対策の基盤
いかがでしたでしょうか。
今回は雷対策における「雷保護ゾーン」の役割と、その他機器との関係性を解説しました。
雷対策を始める上では、雷保護ゾーンの設定が土台となります。
電気機器を雷から守るためにもぜひ、前もった雷対策の導入を考えてみてください。
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