技術情報・導入事例

雷サージとは

雷サージの発生の仕組み

雷サージとは雷によって発生し、電源線、通信線、電気・電子機器に直接又は間接的に加わる一時的に発生する短時間の異常な過電圧や過電流のことをいいます。
雷の電流は非常に大きいため、雷が建築物や電線などに直接落雷した場合には非常に大きな雷サージ電流が流れ、建築物や電気設備に大きな被害を与えます。また、直接の落雷でなくても雷放電路を流れる電流により、配電線や通信線近傍の電磁界が急変し、電源線や通信線に誘導による雷サージが発生します。
このようにして発生した雷サージが電源線や通信線を通って電気機器に侵入し、被害が生じます。その雷サージの影響範囲は落雷地点から数km先にまで及び、すぐ近くの落雷でなくても被害を受ける可能性があります。

住宅に直撃した雷エネルギーは多方へ分流し、周囲にアーク放電が見られます。

雷サージの種類

雷サージの発生要因として以下のものがあげられます。

直撃雷

建築物の避雷針やアンテナ、送配電線、通信線などに直接落雷する現象。

直撃雷

誘導雷

直接の落雷ではなく、近傍の樹木や建築物への落雷によって、雷放電路に流れる電流による電磁界の急変により、導体(送配電線、通信線など)に誘導された雷サージが発生する現象。

誘導雷

逆流雷

構造物などへの落雷による接地電位上昇によって、引き込まれている導体(送配電線、通信線など)に落雷電流の一部が流出する現象。

逆流雷

さまざまな雷サージによる被害

雷サージによって、機器は絶縁破壊や誤動作、劣化などの影響を受けます。特に近年は機器が過電圧に対して脆弱になっており、以前に比べて低いレベルの過電圧でも被害が発生しやすくなっています。
雷サージによる機器の被害は一見、ただの故障とみられる場合がほとんどですが、外観に異常がなくても、雷サージによって機器の中の部品が損傷していることがあります。

通信ケーブルの焼損例

通信ケーブルの焼損例

基盤の焼損例

基盤の焼損例

サージとノイズの違い

サージ

ノイズは目的以外の電圧、電流、信号などのことをいい、サージに比べ低電圧で高周波です。サージは機器を損傷、破壊させるリスクがあるのに対し、ノイズは半導体などの機器を破壊するほどではありませんが、誤動作を生じさせたり、コンピュータのメモリやディスク内の記憶を喪失させたりする恐れがあります。

ノイズ

ノイズは、半導体など弱電機器を破壊する程では無いが、正常な動作に支障を生じさせたり、コンピュータのメモリやディスク内の記憶を喪失させたりする虞れのあるレベルの異常電圧の事を言います。ノイズは図4に示すように、サージに比べ低電圧で高周波です。(出典:橋本著「雷とサージ」)

図4 サージとノイズ
図4 サージとノイズ

雷サージの大きさ

図は低圧配電線路(100Vまたは200V)で、昭和56~62年の毎年7~10月の襲雷期にサージカウンタ(雷サージ電圧の動作電圧を定めて、その電圧範囲で動作回数を表示する装置)を用いて低圧配電線路の誘導雷電圧を実測したものです。(今井他、「No.1221低圧配電線に発生する雷過電圧の観測」平成元年電気学会全国大会より)
これによると、線路-大地間で10kV以上の過電圧の発生が10%もあります。一般的に低電圧機器の雷サージ耐電圧は800~6000V程度、半導体回路そのものでは数10Vしかなく、雷サージは低電圧機器にとって非常に脅威な存在です。

関東の雷放電回数(2019年)

関東地方では、ほとんどの地域で年間100回以上の雷放電を観測しています。
特に北関東エリアは全国屈指の激雷地域であり、宇都宮の年間の雷日数は24.8日で、関東地方では一番多くなっています。
(このデータは気象庁の雷監視システムLIDEN(ライデン)により観測されたデータに基づいて当社で解析しています。)