技術情報・導入事例

SPD(避雷器)とは

SPDとは?

SPD(避雷器)とは、雷によって起こる、電気・電子機器の故障を防ぐものです。
工場やビル、電柱など様々なところに設置されており、普段は見えない所で社会を守っています。

なぜ雷が落ちると、機器が故障するのか?

雷の電流は非常に大きく、落雷の影響により、その周辺には「雷サージ」と呼ばれる短時間で一時的に発生する異常な過電圧、過電流が発生します。
発生した雷サージは電源線や通信線を通って建物内の電気機器に侵入し、機器に被害を及ぼします。
この雷サージによる影響は落雷した地点から、数km先にまで及ぶことがあり、すぐ近くの落雷でなくても被害をもたらす可能性があります。

ポイント
機器が故障するのは、落雷により発生する、過電圧、過電流の雷サージが機器に侵入することが原因

避雷針と避雷器(SPD)の違い

避雷針があれば雷から機器が守れる、というのは間違いです。
避雷針の役割は、雷による建築物の破損などを防ぐことであり、工場内の機械や、オフィスの電話、など建物内の電子機器は守ることができません。
これらの建物内の電気・電子機器を雷サージから守るためにはSPD(避雷器)が必要です。

分電盤用SPD

信号回線用SPD

ポイント
  • 避雷針・・・建築物を雷から守る
  • 避雷器(SPD)・・・機器を雷から守る

雷によって発生する被害総額

雷の被害総額は年間1000億~2000億※といわれています。
近年の電気・電子機器はマイコン化や高集積化、ICT化が進み、常に雷害リスクにさらされています。
電源ケーブルの焼損(写真1)や、一見、故障と判別しづらい集積回路の破損(写真2)など、被害は多岐に及びます。

写真1

写真2

電気学会「電気学会技術報告第902号」(2002)

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SPDの仕組み

SPDは、雷サージなどの過渡的な過電圧を制限しサージ電流を分流させる目的で、1個以上の非線形素子を内蔵しています。
その非線形素子の効果により、SPDは機器に加わる電圧を制限し、雷サージから機器を保護することができます。SPDは通常の使用状態の電源電圧に対しては高抵抗であり、電気を通さない絶縁物と同等です。
しかし、雷サージなどの過電圧に対しては、SPDは瞬時に高抵抗から低抵抗となり、サージ電流を接地側に流すと共に雷サージの電圧を抑制します。
SPDは雷サージを処理した後、すぐに高抵抗に戻るため、電源電圧による電流(続流)が流れません。

SPD:低圧サージ防護デバイス(Surge Protective Device)

別名:避雷器、アレスタ、サージプロテクタなど

非線形素子とは、MOV(金属酸化物バリスタ)、GDT(ガス入り放電管)、ABD(アバランシブレークダウンダイオード)、TSS(サージ防護サイリスタ)など。

SPDの機能と役割

SPDの動作

機器の使用電圧よりやや高い位置にSPDの動作開始電圧(V1mA)があり、SPDは動作開始電圧を越えたサージ部分を大地に流します。
このとき、電流の大きさに応じて残留電圧(雷サージを処理したときの電圧、制限電圧)が発生します。
SPDの最大放電電流(SPDに流れる電流の波高値、JISでは、クラスⅠではIimp、クラスⅡではImaxと呼ぶ)と、
SPDが通常に処理した時の残留電圧がSPD選定のポイントになります。

SPDの動作