サージ保護装置 (サージ プロテクタまたは SPD とも呼ばれます) は、電気回路内で発生する可能性のある電圧サージから電気コンポーネントを保護するように設計されています。

外部干渉の結果として電気回路または通信回路で電流または電圧の突然の増加が発生すると、サージ保護デバイスが非常に短時間で導通して分路し、サージが回路内の他のデバイスに損傷を与えるのを防ぎます。 。

サージ保護デバイス (SPD) は、停止を防止し、システムの信頼性を高めるためのコスト効率の高い方法です。

これらは通常、分電盤に設置され、過渡過電圧を制限することで、幅広い用途で電子機器のスムーズで中断のない動作を確保する上で重要な役割を果たします。

SPD は、過渡サージからの過剰電圧を保護された機器からそらすことによって機能します。これは通常、過剰電圧を吸収してグランドにリダイレクトする金属酸化物バリスタ (MOV) またはガス放電管で構成され、それによって接続されたデバイスを保護します。

電力サージは、落雷、送電網の切り替え、配線の欠陥、高出力の電気機器の動作など、さまざまな理由で発生する可能性があります。また、モーターの始動や大型電化製品のオン/オフなど、建物内で発生するイベントによって引き起こされることもあります。

SPD をインストールすると、次のようないくつかの利点が得られます。

損傷を受けやすい電子機器を電圧サージから保護します。

コンピュータ システムにおけるデータの損失または破損の防止。

電化製品や機器を電気的障害から保護することで寿命を延ばします。

電力サージによる電気火災のリスクを軽減します。

大切な機器はしっかりと保護されているので安心です。

SPD の寿命は、その品質、発生するサージの深刻度、メンテナンス方法などの要因によって異なります。一般に、SPD の寿命は 5 ～ 10 年の範囲です。ただし、最適な保護を確保するために、SPD を定期的に検査およびテストし、必要に応じて交換することをお勧めします。

SPD の必要性は、地理的位置、現地の規制、接続された電子機器の感度などの要因によって異なる場合があります。資格のある電気技師または電気技術者に相談して、特定のニーズを評価し、電気システムに SPD が必要かどうかを判断することをお勧めします。

SPD の製造に使用される一般的なサージ保護コンポーネントには、金属酸化物バリスタ (MOV)、アバランシェ ブレークダウン ダイオード (ABD、以前はシリコン アバランシェ ダイオードまたは SAD として知られていました)、およびガス放電管 (GDT) があります。MOV は、AC 電源回路の保護に最も一般的に使用されるテクノロジーです。MOV のサージ電流定格は、断面積とその構成に関係します。一般に、断面積が大きいほど、デバイスのサージ電流定格は高くなります。MOV は通常、円形または長方形の形状ですが、7 mm (0.28 インチ) から 80 mm (3.15 インチ) までのさまざまな標準寸法があります。これらのサージ保護コンポーネントのサージ電流定格は大きく異なり、メーカーによって異なります。この節の前半で説明したように、MOV を並列アレイに接続すると、個々の MOV のサージ電流定格を単に加算してアレイのサージ電流定格を取得するだけでサージ電流値を計算できます。その際、運営との連携にも配慮する必要がある。

どのコンポーネント、どのようなトポロジー、特定のテクノロジーの導入がサージ電流を迂回するのに最適な SPD を生成するかについては、多くの仮説があります。すべてのオプションを提示するのではなく、サージ電流定格、公称放電電流定格、またはサージ電流能力についての議論は、性能テスト データを中心に展開することが最善です。設計で使用されるコンポーネントや導入される特定の機械構造に関係なく、重要なのは、SPD がアプリケーションに適したサージ電流定格または公称放電電流定格を備えていることです。

IET 配線規則の現行版 BS 7671:2018 では、リスク評価が実施されない限り、過電圧によって引き起こされる結果が以下の可能性がある場合には、過渡過電圧に対する保護を提供しなければならないと述べています。

人命に重大な傷害を与えるか、または生命を失う可能性があります。または

公共サービスの中断や文化遺産への損害を引き起こす。または

商業活動または産業活動の中断につながる。または

同じ場所にいる多数の個人に影響を与えます。

この規制は、家庭用、商業用、工業用を含むあらゆるタイプの施設に適用されます。

IET 配線規則は遡及的なものではなく、以前の版の IET 配線規則に基づいて設計および設置された設備内の既存の回路で作業が行われる場合、変更された回路が最新の規則に準拠していることを確認する必要があります。これは、インストール全体を保護するために SPD がインストールされている場合にのみ有益です。

SPD を購入するかどうかの決定は顧客にありますが、SPD を省略するかどうかについて十分な情報に基づいた決定を下すために十分な情報が顧客に提供される必要があります。決定は、安全リスク要因に基づいて行われ、また、コンピュータ、テレビ、必要な機器などの電気設備およびそれに接続されている機器のコストと比較した、SPD のコスト評価に基づいて行われます。SPD のコストは数百ポンド程度である可能性があります。たとえば、煙検知やボイラー制御などです。

サージ保護は、適切な物理的スペースが利用可能な場合には既存の消費者ユニットに取り付けることができ、十分なスペースが利用できない場合は、既存の消費者ユニットに隣接する外部エンクロージャに取り付けることができます。

また、保険会社によっては、機器は SPD でカバーされなければならないと規定されている場合があり、そうしないと保険金請求の際に支払いが行われない場合もあるため、保険会社に確認することも価値があります。

サージプロテクター (一般に雷保護として知られている) の等級は、IEC 61643-31 および EN 50539-11 の細分化雷保護理論に従って評価され、パーティションの接合部に取り付けられます。技術的な要件と機能は異なります。第 1 段階の避雷装置は 0-1 ゾーンの間に設置され、流量要件が高く、IEC 61643-31 および EN 50539-11 の最小要件は Ittal (10/350) 12.5 ka であり、2 番目と 3 番目は主に過電圧を抑制するために、1-2 ゾーンと 2-3 ゾーンの間にレベルが設置されます。

サージ保護デバイス (SPD) は、損傷、システムのダウンタイム、データ損失を引き起こす可能性のある過渡過電圧の悪影響から電子機器を保護するために不可欠です。

多くの場合、特に病院、データセンター、産業プラントなどのミッションクリティカルなアプリケーションでは、機器の交換または修理のコストが多額になる可能性があります。

サーキットブレーカーとヒューズは、これらの高エネルギーイベントに対処できるように設計されていないため、追加のサージ保護が必要になります。

SPD は、過渡過電圧を機器から遠ざけるように特別に設計されており、機器を損傷から保護し、機器の寿命を延ばします。

結論として、SPD は現代の技術環境において不可欠です。

SPDの動作原理

SPD の基本原理は、過剰電圧に対してグランドへの低インピーダンス パスを提供することです。電圧スパイクまたはサージが発生すると、SPD は過剰な電圧と電流をグランドに流すことによって機能します。

このようにして、入力電圧の大きさは、接続されたデバイスに損傷を与えない安全なレベルまで低下します。

サージ保護デバイスが動作するには、少なくとも 1 つの非線形コンポーネント (バリスタまたはスパーク ギャップ) が含まれている必要があります。これらのコンポーネントは、さまざまな条件下で高インピーダンス状態と低インピーダンス状態の間で遷移します。

それらの機能は、放電またはインパルス電流をそらし、下流の機器での過電圧を制限することです。

サージ保護デバイスは、以下に示す 3 つの状況で機能します。

A. 正常な状態（サージのない状態）

サージ状態がない場合、SPD はシステムに影響を与えず、開回路として動作し、高インピーダンス状態を維持します。

B. 電圧サージ時

電圧スパイクやサージが発生した場合、SPD は導通状態に移行し、インピーダンスが低下します。このようにして、インパルス電流をグランドに迂回させてシステムを保護します。

C. 通常の動作に戻る

過電圧が放電された後、SPD は通常の高インピーダンス状態に戻ります。

サージ保護デバイス (SPD) は、電気ネットワークの重要なコンポーネントです。ただし、システムに適した SPD を選択するのは難しい問題かもしれません。

最大連続動作電圧 (UC)

システムに適切な保護を提供するには、SPD の定格電圧が電気システムの電圧と互換性がある必要があります。電圧定格が低いとデバイスが損傷し、定格が高いと過渡現象が適切に回避されません。

反応時間

SPD の時間が過渡現象に反応するとして説明されます。SPD の応答が速いほど、SPD による保護が強化されます。通常、ツェナー ダイオード ベースの SPD が最も速い応答を示します。ガス封入タイプは応答時間が比較的遅く、ヒューズおよび MOV タイプは最も応答時間が遅くなります。

公称放電電流 (In)

SPD は 8/20μs 波形でテストする必要があり、住宅用小型 SPD の標準値は 20kA です。

最大インパルス放電電流 (Iimp)

デバイスは、過渡現象中に故障しないように、配電ネットワークで予想される最大サージ電流を処理できなければならず、デバイスは 10/350μs 波形でテストする必要があります。

クランプ電圧

これはしきい値電圧であり、この電圧レベルを超えると、SPD は電力線で検出した過渡電圧をクランプし始めます。

メーカーと認証

UL や IEC などの公平な試験機関からの認証を取得した、有名なメーカーの SPD を選択することが重要です。この認証は、製品が検査され、すべてのパフォーマンスおよびセキュリティ要件に合格していることを保証します。

これらのサイジング ガイドラインを理解すると、ニーズに最適なサージ保護デバイスを選択し、効果的なサージ保護を保証できるようになります。

サージ保護デバイス (SPD) は、過渡過電圧に対して信頼性の高い保護を提供するように設計されていますが、特定の要因が故障につながる可能性があります。SPD の障害の背後にある根本的な理由のいくつかを次に示します。

1.過剰な電力サージ

SPD 故障の主な原因の 1 つは過電圧です。過電圧は落雷、電力サージ、またはその他の電気的障害によって発生する可能性があります。場所に応じて適切な設計計算を行った後、適切なタイプの SPD を取り付けてください。

2.老化要因

温度や湿度などの環境条件により、SPD には有効期限が限られており、時間の経過とともに劣化する可能性があります。さらに、SPD は頻繁な電圧スパイクによって損傷を受ける可能性があります。

3.構成の問題

Y 構成の SPD がデルタ経由で接続されている負荷にリンクされている場合など、構成が間違っています。これにより、SPD がより大きな電圧にさらされる可能性があり、SPD の故障が発生する可能性があります。

4.コンポーネントの故障

SPD には、金属酸化物バリスタ (MOV) など、製造上の欠陥や環境要因により故障する可能性のあるいくつかのコンポーネントが含まれています。

5.接地不良

SPD が適切に動作するには、接地が必要です。SPD が不適切に接地されている場合、誤動作したり、安全上の問題が発生したりする可能性があります。