2025-07-08
SPDとは？
サージ保護デバイス（SPD）は、コンシューマーユニット、配線、付属品で構成される電気設備を、過渡的な過電圧として知られる電気的なサージから保護するために使用されます。
また、コンピューター、テレビ、洗濯機、火災検知システムや非常用照明などの安全回路など、設備に接続された敏感な電子機器を保護するためにも使用されます。敏感な電子回路を持つ機器は、過渡的な過電圧による損傷を受けやすくなります。サージの影響は、機器の即時的な故障または長期間にわたってのみ明らかになる損傷を引き起こす可能性があります。SPDは通常、電気設備を保護するためにコンシューマーユニット内に設置されます。
外部からの干渉の結果として、電気回路または通信回路で電流または電圧が急激に増加した場合、サージ保護デバイスは非常に短い時間で導通し、シャントして、サージが回路内の他のデバイスを損傷するのを防ぐことがあります。
サージ保護デバイス（SPD）は、停電を防止し、システムの信頼性を高めるための費用対効果の高い方法です。
通常、配電盤に設置され、過渡的な過電圧を制限することにより、幅広い用途で電子デバイス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の種類
SPDの種類の分類は、デバイスが満たす必要があるテストに関連しています。電力システム用のSPDのテスト要件は、EN 61643-11:2012+A11:2018 低電圧サージ保護デバイスに準拠するものとします。低電圧配電システムに接続されたサージ保護デバイス。要件とテスト方法。
3つのテストクラスがあります。EN 61643-11:2012+A11:2018の導入では、クラスIテストは部分的な雷電流インパルスをシミュレートすることを目的とし、クラスIIおよびクラスIIIテストはより短い持続時間のインパルスを含むことが推奨されています。
クラスIテストは、10/350μsの電流インパルス（EN 623051:2011の条項E.5）で実施されます。これは、標準的な雷インパルスを表します。
クラスIIの場合、公称放電電流In 8/20μsの電圧インパルスでテストが実施されます。
クラスIIIの場合、1.2/50μsの電圧8/20μsの電流組み合わせ波形発生器でテストが実施されます。
SPDは、複数のテストクラスに従って分類される場合があります。この場合、宣言されたすべてのテストクラスに必要なテストがデバイスに適用されます。
タイプ1 SPD
テストクラスIに適合するタイプ1 SPDは、直接雷撃に関連する高サージ電流を安全にアースに逃がし、過渡的な過電圧を制限して、設置配線および接続された機器の損傷を防ぐように設計されています。また、人命へのリスクからも保護します。
直接雷撃に関連する高サージ電流からの保護が必要な場合、たとえば、建物に構造的な避雷システム（LPS）がある場合や、直接雷撃のリスクがある架空線がある場合、タイプ1電源SPDは、電気サービスの電気設備への各起点または進入点にできるだけ近くに設置する必要があります。
タイプ2 SPD
テストクラスIIに適合するタイプ2 SPDは、電気設備の起点に配置されている場合、間接的な雷撃から生じる過電圧のリスクに対処し、過渡的な過電圧を接続された機器にとって安全なレベルに制限します。このような配置は、直接雷撃が起こりにくい場所、たとえば都市部の地域での設置に適しています。
設置場所にLPSが設置されておらず、直接雷撃の影響からの保護を必要としない場合、タイプ2 SPDを電気設備の起点にできるだけ近くに設置する必要があります。
産業用設備では、タイプ2 SPDを、設置の起点に設置されたタイプ1および/またはタイプ2 SPDの下流にある、サブ配電盤または保護対象の機器の近くに設置することができます。
タイプ3 SPD
設置内の敏感な機器は、タイプ1および/またはタイプ2 SPDによって提供される保護に加えて、タイプ3 SPDによって提供される保護から恩恵を受ける可能性があります。
タイプ3 SPDは、タイプ1および/または2 SPDがその意図された位置の上流に存在する場合にのみ設置する必要があることに注意してください。
サブ配電盤内（通常はタイプ2+3 SPD）、過電圧による損傷を受けやすいと見なされる機器の近くまたは内部、または固定ソケットコンセントまたはモバイルソケットコンセントの引き込み線内に設置できます。
タイプ3 SPDは、構内から発生するスイッチング過渡現象から機器を保護することもできます。
複合タイプSPD（例：タイプ1+2、タイプ1+2+3、タイプ2+3）
SPDは、複数のテストクラス（たとえば、テストクラスI（Tl）およびテストクラスII（T2））に従って分類される場合があります。この場合、宣言されたすべてのテストクラスに必要なテストが実行されます。
タイプ1+2 SPDは、雷保護システムがあり、かつ/または架空線から給電されている直接雷撃のリスクがある建物内の最初の配電盤など、入口位置の近くに設置されます。
過渡的な過電圧とは？
過渡的な過電圧は、以前に蓄積されたエネルギーが突然放出されたり、他の手段によって誘導されたりすることによって発生する、短時間の電気的サージとして定義されます。過渡的な過電圧は、自然発生的または人為的に発生する可能性があります。
配電システムでは、過渡電圧は、回路の電圧または電流の振幅が突然増加することによって発生します。スパイクまたは電圧サージとも呼ばれます。
これらの電圧変動は、落雷、スイッチング操作、または大容量モーターの始動電流の高さやその他の機器の動作によって引き起こされる可能性があります。
落雷による過渡現象：一般的なタイプは、落雷が近くの電線や機器に当たったときに発生する雷過渡現象です。これは、電圧の突然のスパイクを引き起こし、機器を損傷させ、停電を引き起こす可能性があります。
スイッチング操作による過渡現象：別のタイプの過渡電圧は、スイッチング過渡現象と呼ばれ、大容量の電気負荷がオンまたはオフに切り替わるときに発生します。これは、電圧の突然のサージを引き起こし、近くの機器を損傷させる可能性があります。
したがって、電気システムでは、過渡電圧の影響を軽減するためにサージ保護装置が必要であり、接続されたシステムから余分な電圧をそらす必要があります。
なぜサージ保護デバイスが必要なのですか？
サージ保護デバイス（SPD）は、損傷、システムのダウンタイム、およびデータ損失を引き起こす可能性のある過渡的な過電圧の有害な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、機器の交換または修理のコストは、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特に高額になる可能性があります。
回路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を処理す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、過渡的な過電圧を機器からそらすように特別に設計されており、機器を損傷から保護し、寿命を延ばします。
結論として、SPDは現代の技術環境に不可欠です。
サージ保護デバイスはどのように機能しますか？
SPDの背後にある基本的な原理は、余分な電圧に対して低インピーダンスの経路をアースに提供することです。電圧スパイクまたはサージが発生すると、SPDは余分な電圧と電流をアースにそらすことによって機能します。
このようにして、入力電圧の大きさが、接続されたデバイスを損傷しない安全なレベルに下げられます。
機能するには、サージ保護デバイスには、異なる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を遷移する少なくとも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。
その機能は、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、以下の3つの状況下で機能します。
A. 通常の状態（サージがない場合）
サージがない場合、SPDはシステムに影響を与えず、開回路として機能し、高インピーダンス状態を維持します。
B. 電圧サージ中
電圧スパイクとサージの場合、SPDは導通状態に移行し、そのインピーダンスが低下します。このようにして、インパルス電流をアースにそらすことによってシステムを保護します。
C. 通常の動作に戻る
過電圧が放電されると、SPDは通常の高インピーダンス状態に戻ります。
理想的なサージ保護デバイスを選択するには？
サージ保護デバイス（SPD）は、電気ネットワークの不可欠なコンポーネントです。ただし、システムに適したSPDを選択することは難しい問題になる可能性があります。
最大連続動作電圧（UC）：
SPDの定格電圧は、システムに適切な保護を提供するために、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、電圧定格が高いと過渡現象が適切にそらされません。
応答時間：
これは、SPDが過渡現象に反応する時間として説明されます。SPDの応答が速いほど、SPDによる保護が向上します。通常、ツェナーダイオードベースのSPDは最も速い応答時間を持ちます。ガス充填タイプは比較的遅い応答時間を持ち、ヒューズとMOVタイプは最も遅い応答時間を持ちます。
公称放電電流（In）：
SPDは8/20μsの波形でテストする必要があり、住宅用の小型SPDの典型的な値は20kAです。
最大インパルス放電電流（Iimp）：
デバイスは、過渡イベント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る必要があり、デバイスは10/350μsの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電圧過渡現象をクランプし始めます。
メーカーと認証：
ULやIECなどの公平な試験施設からの認証を受けている、よく知られたメーカーのSPDを選択することが重要です。認証は、製品が検査され、すべての性能と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ことで、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ます。
従うべき設置規則
配電システムにサージプロテクターを設置するのは簡単ですが、安全性と潜在的な危険を軽減するために適切な手順に従うことが重要です。
配電システムにSPDを設置する際のこれらの手順：
- 電源を切る：電気修理を開始する前に必ず電源を切り、オフロードアイソレーターを接続して、不要なイベントの発生を防ぎます。
- 設置場所：SPDの適切な場所を選択します。最適な保護のために、SPDはメインブレーカーにできるだけ近くに配置するのが理想的です。場所の要件の詳細については、メーカーのサージ保護デバイス図を参照してください。
- SPDを取り付ける：DINレールの目的の場所にSPDを取り付けます。取り付けネジがしっかりと固定されていることを確認します。
- アース接続への接続：メーカーの推奨事項に従って、SPDをアースします。通常、これには、SPDからのアース線をアースバスバーに接続する必要があります。
- SPDをテストする：SPDを設置した後、デバイスを再起動すると、すべてが正常に機能していることを確認できます。特定のテスト手法の詳細については、サージ保護デバイスの設置マニュアルまたは設計者の指示を参照してください。
ライセンスを持つ電気技師または必要な教育と訓練を受けたその他の技術者のみがSPDを設置する必要があります。
継続的なセキュリティを維持するために、SPDは定期的なテストとメンテナンスも受ける必要があります。
サージ保護デバイス（SPD）の故障の原因は何ですか？
サージ保護デバイス（SPD）は、過渡的な過電圧に対する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。以下は、SPDの故障の背後にある根本的な理由の一部です。
過度の電力サージ：
SPDの故障の主な原因の1つは過電圧であり、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を必ず設置してください。
経年劣化：
温度や湿度などの環境条件により、SPDには限られた寿命があり、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する可能性があります。
コンポーネントの故障：
SPDには、製造上の欠陥や環境要因により故障する可能性のある金属酸化物バリスタ（MOV）などのいくつかのコンポーネントが含まれています。
不適切なアース：
SPDが適切に動作するには、アースが必要です。SPDが不適切にアースされていると、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。
サージ保護デバイスの費用は？
サージ保護デバイスのコストは、デバイスの種類、必要な保護レベル、およびアプリケーションなど、上記のサブセクションで言及されている要素によって異なる場合があります。
AC SPDの価格帯は、通常、1ユニットあたり10ドルから150ドルの間です。特定のデバイスの種類、ブランド、および機能が価格に影響します。
SPDを選択する際には、必要な保護パラメータを考慮することが重要です。タイプ1 SPDは最高の保護レベルを提供しますが、タイプ2 SPDよりもコストがかかる場合があります。
アイテム自体の価格とは別に、設置の追加費用が発生する可能性があります。デバイスが正しく配置され、最大の安全性が調整されていることを確認するために、設置が認定された電気技師によって実行されることを確認することが重要です。
最初は追加の投資のように見えるかもしれませんが、壊れた機器を修理または交換するコストは、SPDをセットアップするコストよりもはるかに高くなる可能性があります。
サージ保護デバイスの用途
サージ保護デバイス（SPD）は、幅広い産業、商業、および家庭分野で広範な用途を見つけています。これらは、電気的および電子機器を、それらの性能を損傷または低下させる可能性のある電圧サージおよび過渡現象から保護します。
産業用、商業用、住宅用の低電圧SPD：
産業環境では、低電圧SPDは、コンピューターシステム、PLC、およびその他の電子デバイスなどの敏感な機器をサージおよび過渡現象から保護するために一般的に使用されています。これらのSPDは、モーターやその他の重機を電力サージや電圧スパイクから保護するためにも使用されます。ショッピングモールなどの商業エリアも、電気的障害から重要な機器を保護するために低電圧SPDに依存しています。SPDは、コンピューター、テレビ、家電製品などの電子デバイスを電圧サージから保護するために住宅に設置されています。
EV充電アプリケーション用のSPD：
電気自動車（EV）充電アプリケーションの新しい市場では、SPDはEV充電システムの安全性と信頼性を確保する上で重要な役割を果たしています。これらのSPDは、充電ステーションを、機器を損傷し、ユーザーに安全上のリスクをもたらす可能性のある電圧スパイクとサージから保護します。電気自動車（EV）充電アプリケーションの新しい市場では、SPDはEV充電システムの安全性と信頼性を確保する上で重要な役割を果たしています。これらのSPDは、充電ステーションを、機器を損傷し、ユーザーに安全上のリスクをもたらす可能性のある電圧スパイクとサージから保護します。
太陽光発電アプリケーション用のSPD：
太陽光発電アプリケーションでは、太陽光パネルやシステムの他のコンポーネントの性能を損傷または低下させる可能性のある落雷やその他の電気的障害から保護するために、SPDも必要です。SPDは、太陽光パネルとインバーターの間、およびインバーターとグリッドの間に設置されています。
