建築材料FOCUS　雷保護システム｜建設情報クリップ

現在はIoTの世の中と言われ、電子機器に囲まれた状態にある。一方、地球温暖化に伴う落雷の増加による被害が懸念されている。
 
落雷は、直撃雷での建物や人への被害だけでなく、雷サージ（雷過電圧）による電子機器の破壊、瞬停（瞬低を含む）や機器の故障、さらに、張り巡らされているネットワークの故障など、多様な被害の原因となっている。これらの被害防止のため、雷被害対策を徹底することが重要である。
 
昨今の雷現象の詳細な解明とともに、合理的で経済的な雷保護対策は急速に進歩し、建物だけでなく内部の機器・設備の雷保護対策の確立と合わせ各種の保護機器の開発と充実化が進んでいる。
 
雷対策は、①建物と人を直撃雷から保護する「雷保護システム（LPS）」と、②建物内の電気・電子機器類を雷サージから保護する「雷サージ保護対策 （SPM）」とから成っている（図-1）。
 

 
 

LPSは、「外部LPS」と「内部LPS」との両者で構成している。
 
前者は、受雷部、引下げ導線、接地極の各システムで構成し、接近した雷を捕捉し、迅速に大地に放流する。後者は、雷等電位ボンディングおよび／または外部LPSとの絶縁からなり、落雷電流が外部LPSを通過する間に、火災や爆発の原因となるような危険な火花放電の発生を防止する。なお、「内部LPS」は、あくまでも建物と人の保護のものであり、内部機器の保護のためのものではない。
 
現在、建築基準法により、高さ20m超過の建築物には外部LPSの設置を義務付けしている（内部LPSの設置は任意）。構造方法は、平成17（2005）年の国交省告示で「JIS A 4201:2003（1992版も可）による」としているが、 新しいJIS Z 9290-3:2019の発行に伴い、今までのJIS（A 4201）は廃止の予定である。したがって、既設建築物の大幅な増築・改修時等にも対応が可能となるこのJIS Z 9290-3への移行をはじめとした、早急な告示の改定が期待される。
 
 

建物内の機器・設備類は、落雷電流とその分流した電流、雷電流により発生した磁界の両者によって機器と接続線に発生した雷サージ（過電圧と過電流）などによって影響を受けて、故障または破損する。これら電気・電子機器類に影響を与える雷の要素をLEMP（雷電磁インパルス）、または雷サージと称している。
 
SPMは、LEMP低減対策と、雷サージの過電圧を制限するSPD設置対策とに分けられる。
前者は、雷保護ゾーンの構築、磁気遮蔽と配線ルート、接地と雷等電位ボンディングなどで、接地と雷等電位ボンディングは、LPSのものを共通に利用可能である。
 
上記対策によっても、接続線へ侵入した雷サージから機器の損傷を防止するための保護機器としてのサージ防護デバイス（SPD） が必要となる。SPDは、 避雷器、保安器、アレスタなどと称していたものであり、サージ電流を分流し、サージ電圧を機器の破損電圧以下に制限するものである。SPDは、保護する機器に応じて各種のものが用意されており、さらに、JISへの対応によって、より安全性の強化が図られた商品として、メーカーの指定するSPD分離器と併せて使用することとしている。
 
 

雷保護対策は、国際的に確認された対策を基準としたIEC規格を基にしてJISを作成しており、充実した内容が整備されている。
そのため、合理的で経済的な対策を実施するには、建物や設備の計画・設計の段階からの取り組みが不可欠である。建物の構造部材のLPS部材への活用、重要機器や設備の雷の影響を受けない配置、適切なSPDの選定など、早期段階から雷保護の専門家との協議、検討の上、全体システムの設計をすることが重要となる。
 
【以上、（一社）日本雷保護システム工業会】
 
 

サージ電流を分流し、サージ電圧を機器の破損電圧以下に制限する役割を果たす。電源用、通信用など各種の製品が用意され、新JISに対応して安全性が強化された製品が順次発売されている。
 
音羽電機工業（株）の「分離器内蔵協約寸法SPD」は、協約寸法型でありながらSPD分離器を内蔵しており、外部分離器が不要。分電盤内のより一層の省スペース化を実現し、劣化時も安心な機能を有している。
 
また、同社の「LAN用SPD」（形式： OLA-CAT6S）は、LAN配線に使用する通信用SPDである。劣化接点出力機能によりSPDの状態（正常／劣化）を判定し、 SPD性能の低下を色の表示割合により確認可能とした。
 

 
 
（株）ダイヘンのLAN用SPD「PE- CAT6シリーズ、PE1000D」は、JIS C 5381-22(2018)【付属書F(参考)イーサネットシステムの防護】に記載されているブリッジダイオード技術を用いて、通信線間とPoE給電線間の全線間サージ電圧も制限することができるため、今まで雷害の多かったネットワークカメラへの被害の低減が期待できる。
 
高速通信と90ＷまでのPoE給電に対応し、PE-CAT6-Sは劣化状態や接点出力機能により遠隔監視も可能である。また、価格を抑えたPE-CAT6、PE1000Dをラインナップすることで、幅広いユーザに対応できるようになっている。
 

 
 
（株）白山の「サージプロ〈セーフテック〉Sシリーズ」は、独自の熱制御システムと特殊な遮断機能を組み合わせることにより、持続的に印加された過電圧から、より確実なアーク遮断を可能にし、雷防護素子の長寿命化を実現するSPD。故障した際の故障表示機能、信号出力機能を標準で搭載。UL認証規格を取得している。
 

 
 
森長電子（株）は、雷サージの破壊力を雷サージの電圧だけでなく、エネルギー（＝電圧×電流×継続時間）で評価し、雷サージをエネルギーレベルで減衰させる独自の「サージエネルギー減衰方式」が大きな特長。「新JIS規格対応型 SPD高速回線避雷ユニット」は、並列素子と直列素子を併用し、雷サージを減衰させる。
 
（株）昭電のハイエンドSPD「ASLETE（アスリート）シリーズ」は、重要施設の電源系統・通信系統で頻発する雷害から安全に護る製品である。同シリーズの新分離器内蔵・電源用SPD「AFDシリーズ」は安全遮断技術システムSITSにより全領域短絡電流遮断を実現。SPD分離器内蔵や全放電電流ITotalの強化など、信頼性をさらに向上させ、ミッションクリティカルな施設に最適な製品である。
 
 

近年、電源用SPDに許容範囲を超える電圧が作用してSPDが故障したり燃えたりする短絡事故が増えていることから、SPDの内部素子を守るために分離器を設置して短絡電流を電源線から切り離す必要がある。
 
音羽電機工業（株）の「免雷SPD 盤」は、SPD外部分離器（ヒューズ）とSPDを盤に収納して簡単な施工を実現した。 SPD部に直撃雷用SPDを採用したクラスⅠ対応品、協約寸法SPDを採用した
クラスⅡ対応品（下の写真）がある。さまざまな用途にあわせたSPD盤が製作可能。
 

 
 
【出典】

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積算資料公表価格版2022年11月号

最終更新日：2023-06-26

 

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