避雷器とは
避雷器とは、雷害から電子機器を守るための装置です。
落雷などによって過渡的に生じた過電圧を制限し、余計な電流を分流することによって、電子機器を保護するのが避雷器の役割です。サージ防護デバイス (英: Surge Protective Device) とも呼ばれ「SPD」と省略されます。
私たちが使用する電子機器には、適切な電圧で使用されなければなりません。しかし、電子機器が使用されている建物などが落雷を受けると「雷サージ」として、電子機器は過電圧を受けます。過大な電圧はサージ電圧と呼ばれ、電子機器には本来あってはならないレベルの高電圧が瞬間的に印加され、ダメージを与えます。
避雷器は、落雷時やスイッチ開閉時に発生する瞬間的な異常電圧を抑制し、電気機器に異常電圧が印加されないよう保護する機器のことです。避雷器と似た言葉で「避雷針」というものもありますが、避雷針は落雷から建物や人身を守るものであって、避雷針を設置しただけでは電気機器を守ることはできません。
避雷器の使用用途
避雷器は、架空電線からの引込口に使用されます。特に高電圧架空電線からの引込口は、国が定める電気設備技術基準で、避雷器の設置が義務づけられています。
ビルや多くの電子機器を扱う建物でも、避雷器が設置されています。建物全体の雷害対策の1つとして、避雷器は主電源引込盤、各フロアに設置されている分電盤、そして各電子機器に設置されています。大切な電子機器を雷害から保護するためには、設置場所に応じて複数の避雷器を使うことが大切です。
避雷器の原理
避雷器の原理は、電子機器が使用される電圧では絶縁体として働き、過大な電圧が生じると余分な電流を流すことができる非線形抵抗の働きを利用したものです。避雷器には放電ギャップと呼ばれる隙間と、電圧が電流と比例しない非線形抵抗で構成されます。
電源線に電気機器が接続されているとき、避雷器は電気機器と並列になるよう、電源線と接地との間に設置します。印加される電圧が通常レベルのときは、避雷器の中の非線形抵抗は高抵抗であり、さらに気中ギャップがあるため電流は流れず、避雷器は電気を通さない絶縁物と同じ存在です。
しかし、雷サージや開閉サージなどで異常電圧が発生した場合、気中ギャップに電圧が印加され、非線形抵抗は瞬時に低抵抗になってサージ電流を接地側に流し、電気機器へ過電圧がかかることを阻止します。放電後は、非線形抵抗は再び高抵抗になり、電源電圧からの続流は流れません。避雷器の動作開始電圧は、電気機器の使用電圧よりも高く、電気機器の耐電圧よりも低い位置が望ましいです。
避雷器が動作した後、残留電圧が発生する場合もあり、避雷器の選定にはこの残留電圧を考慮しなければなりません。なお、非線形抵抗には、金属酸化物バリスタ (MOV) 、アバランシェブレークダイオード、サージ防護サイリスタなどの半導体素子、ガス入り放電管などが使われます。
避雷器の種類
避雷器には大きく2種類あります。電源用避雷器と、通信・回専用避雷器です。さらに、それぞれの避雷器には、使われる用途によって区分けがあります。IEC (International Electrotechinical Commission: 国際電気標準会議) によって規格化されており、JISもIECに準じて規格化しています。
電源用避雷器の分類を定めているのは、IEC 61643-1 / JIS C5381-1 「低圧配電システムに接続するサージ防護デバイスの所要性能及び試験方法」」です。クラスⅠ〜Ⅲに分けられており、避雷器の設置場所によって使い分けます。
通信・回線用避雷器を分類しているのはIEC 61643-21 / JIS C5381-21 「通信及び信号回線に接続するサージ防護デバイスの所要性能及び試験方法」です。この規格では、通信・回線用避雷器を10のカテゴリに分けています。電源用避雷器とは異なり、カテゴリは機器の設置場所によって使い分けるのではなく、1つの避雷器に対してさまざまな試験方法が行えるようになっています。
参考文献
https://www.m-system.co.jp/mstoday/plan/mame/2010-2011/1101/index.html