サージ保護装置（SPD）の正しい選び方

サージ保護装置（SPD）の正しい選び方

I. 主要選定基準

1. 保護レベルに基づいてSPDタイプを選択する

• クラスI SPD（タイプ1試験）：主配電盤の入口に設置し、直撃雷または誘導雷（放電電流12.5kA以上、推奨25kA～100kA）に耐えるように設計されています。追従電流がなく、残留電圧が低いハイブリッドSPD（GDT + MOVの組み合わせ）を使用してください。
• クラスII SPD（タイプ2試験）：配電盤や機器室の前面パネルで使用され、誘導過電圧（放電電流20kA～40kA）を制限します。残留電圧が1.5kV以下の電圧制限型MOVが一般的です。
• クラスIII SPD（タイプ3テスト）：端末機器（サーバー、スイッチなど）の近くに設置され、高感度機器（放電電流10kA～20kA）を保護し、残留電圧は1.2kV以下です。

2. システムパラメータを一致させる

• 最大連続動作電圧（Uc）：電圧変動による誤作動を避けるため、システム公称電圧の1.15倍以上である必要があります（例：380Vシステムの場合はUc ≥440Vを選択）。
   
• 電圧保護レベル（上限）：クラスI SPD：上限≤2.5kV
  クラスII SPD: 最大1.5kV
  クラスIII SPD：Up ≤1.2kV。Up ≤機器の耐電圧の80%であることを確認してください。
     
• 応答時間：
  クラスI SPD: ≤25ns
  クラスII SPD: ≤25ns
  クラスIII SPD: ≤1ns

3. 接地および設置要件

• 接地抵抗：≤4Ω（土壌抵抗率が高い地域では≤10Ω）、接地導体の断面積は≥25mm²。
• 設置場所：保護対象機器に近い場所を優先し、誘導電圧の重畳を避けるため、リード線の長さを最小限に抑える（リード線全長≦0.5m）。

II. 重要な考慮事項
1. SPDタイプの選択

• 電圧スイッチングSPD（GDT）：高放電電流（≥100kA）ですが、電流および電源の遮断に伴うリスクがあります。クラスI保護にのみ適しています。
• 電圧制限型SPD（MOV）：残留電圧は低いが、経年劣化しやすい。定期的な監視が必要。
• ハイブリッドSPD：スイッチング型とリミッティング型の利点を組み合わせたもので、多段式保護システムに推奨されます。

2. 段階間の調整

• 上下のSPD間の最小間隔：10m以上（スイッチング＋リミッティング）または5m以上（リミッティング＋リミッティング）。それ以外の場合は、デカップリングデバイスを設置してください。
• エネルギー調整式：上部SPDがエネルギーの80％を吸収し、下部SPDが20％を吸収する。

3. バックアップ保護

• 短絡の拡大を防ぐため、直列接続された回路ブレーカーまたはヒューズ（定格電流はSPDの連続電流の1.5倍以上）を使用します。
• 故障時に自動的に遮断および警報を発する劣化インジケーター付きのSPDを選択してください。

4. 特殊シナリオ要件

• TN-Cシステム：PENラインの再接地リスクを回避するために、3+NPEまたは3P+Nモードを使用してください。
• TTシステム：電位差による逆フラッシュを防ぐため、N線とPE線の間にSPDを設置してください。

III. 設計検証試験
1. 雷サージ試験：10/350μs波形（クラスI）または8/20μs波形（クラスII/III）におけるSPDの耐電圧能力を確認します。
2. 熱安定性試験：2時間連続電流（最大電流の50%）を流し、温度上昇が60K以下であることを確認します。
3. 劣化監視: 内蔵センサーを使用して漏洩電流を監視します (正常値

IV. よくある間違いとその解決策  

間違い1：システムの接地タイプを無視したため、SPDが故障した。
解決策：TNシステムの場合は3P+Nを選択し、TTシステムの場合は3P+PEを選択し、ITシステムの場合は3Pを選択します。
間違い２：SPDの間隔が不十分で、段間干渉が発生する。
解決策：上下のSPD間の距離を10m以上確保するか、デカップリングインダクタ（1mH以上）を設置してください。
間違い３：バックアップ保護を怠り、SPDの短絡後に火災の危険性がある。
解決策：直列接続されたヒューズ（定格電流≧SPD連続電流の1.5倍）。

まとめ  
SPDの選定には、システム電圧、雷リスク、機器の耐雷性能、設置環境の総合的な評価が必要です。クラスIのSPDは放電容量を優先し、クラスII/IIIは残留電圧制御を重視します。信号用SPDはインターフェースタイプに適合させる必要があります。定期的な点検（漏洩電流、経年劣化など）により、長期的な保護効果を確保できます。