サージ防護機器
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サージ防護機器（さーじぼうごきき）とは、発電、変電、送電、配電系統の電力機器や電力の供給を受ける需要家の需要機器、有線通信回線、空中線系統、通信機器などを、雷などにより生じる過渡的な異常高電圧、その結果生じる異常大電流などから保護する機器の総称である。小型の単体のものからシステムとなっているものまでさまざまである。他に「サージ防護装置」などの呼称もある。
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[編集] 概要
屋外に設置される送配電線（電力線）や電話線、空中線などは雷の影響を受けやすい。 架設線（架空線）への落雷（直撃雷）はもとより、直撃雷よりもはるかに多く発生する避雷針を含む周辺への落雷や、雷雲内や雷雲間で生じる稲妻（雲間放電）などによっても、架設線などに過渡的な異常高電圧が発生し、大電流が流れて回路を損傷するため、この対策は重要である。なお過渡的な異常高電圧は「大波電圧」の意味で「サージ電圧」、その結果生じる大電流のことを「サージ電流」といい、まとめて「サージ」という。雷によるものは「雷サージ」という。また、避雷針を含む周辺への落雷や雲間放電などによって架設線などに生じる雷サージを「誘導雷サージ」という。直撃雷によるものは「直撃雷サージ」という。 なお、過渡的な異常高電圧として「ノイズ」があるが、これは回路を損傷させるほどのものではないが、回路の正常な動作を妨げる恐れのある程度のものを示し、サージとは区別されている。
重要な回路部分にサージ電圧がかからなければ、サージ電流は流れず、重要な回路部分が損傷することはない。そこでいくつかの方法により、回路をサージより保護する対策がとられる。この対策に用いられるものが、サージ防護機器である。なお、サージといえば雷によるものが代表的であるが、他にも開閉器（スイッチ）などから生じる「開閉サージ」などがあり、場合によっては雷サージに匹敵するほどのものになることもあるため、サージ防護機器はこれらにも効果的なものである必要がある。
現在、絶縁により回路にサージの侵入を防ぐ「絶縁型」、サージ電流をバイパスさせる回路を別途設けることにより回路にサージの侵入を防ぐ「バイパス型」、接地を共通として電位差を無くし、サージ電流を生じないようにする「等電位化型」などがあり、実際のサージ防護機器はこれらを組み合わせたものがほとんどである。
なお他に「雷防護機器」、「雷サージ防護機器」など複数の呼称があるが、「雷防護機器」にはより広義に、避雷針、架空地線などが含まれること、「雷サージ防護機器」では雷サージに限定した意味のものともなるため、ここでは「サージ防護機器」として述べる。また後述のサージプロテクタについても、海外での"Surge protector"と、日本での「サージプロテクタ」には若干の違いがあることに注意されたい。
[編集] 主なサージ防護機器
サージ防護機器は広汎に使われ、多くの種類がある。代表的なものを以下に示す。
- 耐雷変圧器（耐雷トランス）
- 絶縁型のもので、交流電源回路に設置、入力（1次側）と出力（2次側）を絶縁（静電遮蔽）することにより、回路へのサージ侵入を防ぐようにするものである。需要電力が大きくなるほど大型となる。通常、避雷器やコンデンサなどと組み合わせて使う。「絶縁トランス」などという場合もあるが、これは単巻変圧器などに対義したものを示すことがあるので注意が必要である。
- 避雷器（SPD）
- バイパス型のもので、回路中に意図的に絶縁の弱い部分を作り、ここをサージ電圧によって破壊、サージ電流をバイパスさせることにより、回路にかかるサージ電圧を抑制するようにするものである。他にも「アレスタ」、「サージアブソーバ」などの呼称がある。日本工業規格（JIS）で2003年よりその正式名称は、「サージ防護デバイス」（SPD：Surge Protective Device）に統一されている。
- バイパス型のもので、高周波回路用フィルタの一種である。目的の周波数に対してインピーダンスが無限大となり、これ以外のものについては接地に対してほぼ短絡状態となるため、サージを接地に流すことができる。広帯域を扱う高周波回路への使用は困難、目的の周波数が低くなるほど大型となるのが欠点であるが、トータルとして避雷器とは比較にならないほどの良好な特性を得ることが可能であり、主にUHF以上を扱う送信空中線系統に用いられる。本来のスプリアス対策用のものはサージ処理能力が低い（サージ処理を考えていない）ことがあるので注意が必要である。
- サージプロテクタ
- 現在のところ明確な区別、規格などはなく、上述の耐雷変圧器や避雷器などの単体も含めてサージプロテクタ（Surge protector）とする場合もあるが、日本では一般に小型の「複合型サージ防護機器」をサージプロテクタと呼ぶことが多い。ヒューズなどの過電流遮断器などが組み込まれているものもある。避雷器を中心とする構成となっているものが多く、用途に応じて、産業用から家庭用まで多くの種類がある。
- 電気製品や通信機器を保護するために、電源コンセント用の他、同軸ケーブル用（TVアンテナ線用など）、LANケーブル用、電話線用（ISDN、ADSLなども含む）などがある。メタル電話回路に設置される保安器もサージプロテクタの一種といえよう。
その他、雷検知器などを用いて、より積極的に手厚い保護を行うものもある。すなわちスイッチング素子により回路を開放するなどの方法により、機器側へサージが侵入することを防ぐものなどである。
[編集] サージ対策機器
サージ防護機器のことをサージ対策機器ということもあるが、ここではサージそのものを防ぐことはできないが、その影響を回避もしくは軽減するための機器の意味で記述する。サージ防護機器と併せて使われることが多い。サージ防護機器と同様に広汎に使われ、多くの種類がある。代表的なものを以下に示す。
- サージの影響による停電（特に瞬間停電など）に対応することができるものである。
- サージ不動作型ブレーカ
- サージ電流により切とならないように作られているブレーカである。
[編集] サージ防護機器の選択
サージ防護機器には全て限界があり、その能力を超えるサージについては無力である。従ってまずは、雷を受けても、回路にできるだけ大きなサージが生じないように、避雷針、架空地線、接地系統（アース系統）などの「導雷系統」を総合的に検討・設計する必要があり、しかる後に、サージから保護しようとする機器のサージに耐え得る能力（サージ耐力）、回路の状態などの要素を勘案して、最善となるものを選択することが肝心である。また総合的に検討して最善の対策を行ったとしても、雷の被害を完全になくすことは現在のところ不可能であり、総合的なフェイルセーフ設計が極めて重要である。すなわちサージ防護機器の選択、使用については、相当に専門的な知識を必要とすることから、専門とするメーカーや施工業者、コンサルタントなどと事前によく協議することが肝心である。家庭用のサージプロテクタなどについても、販売店などとよく相談することが望まれる。
[編集] 参考文献等
- 「OTOWA 総合カタログ」 技術資料・用語集 音羽電機工業
- 「雷害リスク」 妹尾堅一郎編 雷害リスクコンソーシアム著 ダイヤモンド社 ISBN 4-478-45047-1
[編集] 関連項目
[編集] 外部リンク
最終更新 2009年8月24日 (月) 03:50 （日時は個人設定で未設定ならばUTC）。
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