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雷害防止対策技術
落雷の被害(雷害)は直接落ちた物的損傷だけでなく、落雷地点の周囲に発生した〝雷サージ〟と呼ばれる過電圧・過電流によって、電子機器が壊れたりデータを損失したりする恐れがある。雷サージによって〝知らないうちに落ちていた〟ということは少なくない。デジタル変革(DX)化や自動化が進む生産現場で1カ所でも雷害を受ければ、生産・物流ライン全体が停止して大きな機会損失につながってしまう。雷害防止対策はますます重要になっている。
正しく設置、適切に管理
SPD/SIT-レベルで選定
雷害は大きく「直撃雷」と「誘導雷」に分けられる。直撃雷は一般的に言われる落雷で、建築物や樹木、人などの物体に直接落ちる現象。建物の損傷や火災の原因になり、人命を奪う危険性もある。
建築基準法によって高さ20メートル以上の工作物・建築物には避雷設備を設置することが義務付けられている。しかし20メートル以下の建物でも落雷の可能性はあるため、自主的に設置することが望ましい。
さらに、建物に避雷設備を設ければ良いだけではない。雷害の多くは誘導雷によるものと言われている。誘導雷は落雷が起こった周囲の電線などに〝雷サージ〟と呼ばれる過電圧・過電流が発生すること。雷サージが電源線や通信線などを経由して建物内部に侵入して、電機・電子機器や通信機器の破損、誤動作、データ損失を引き起こす。
その影響範囲は広く、雷鳴が聞こえる範囲には危険性があるといわれている。機器の内部が損傷するため、気づかないうちに被害に遭っていることも多い。近年は電子機器が高性能化、小型化、省電力化によって低電圧で動作するため、低いレベルの雷サージでも故障しやすい。また電源、通信、回路のネットワーク化で雷の侵入経路が多様化し、雷被害が増加している。
対策には通信線を光ファイバーにするなど絶縁化する方法のほかに、雷サージの侵入経路ごとに避雷器(サージ防護デバイス=SPD)などを取り付ける方法が採用されている。
SPDは電源用と通信・信号用があり、雷の電流を大地に流すとともに雷の異常電圧を電子機器の耐電圧以下に抑えて故障を防止する。想定する雷撃や接続回路、機能などによりクラス・種類を選定する。
耐電圧が弱い機器やサーバーなど、より重要な機器に対しては、SPDよりも保護性能の高い耐雷トランス(サージ・アイソレーション・トランス=SIT)で対策を行う。電源用と通信・信号用があり、雷の異常電圧を遮断して電子機器を保護する。
機器の故障は電位差が発生するために起こる。電流は電位の高いところから低いところへ流れるため、建物内のすべての金属導体を共通に接続し、等電位ボンディングを図ることも重要だ。別接地とする場合には接地間用SPDを用いて等電位化する必要がある。
SPDを設置しているにもかかわらず、適切に設置されていないことで被害に遭うケースも少なくないため、設置の際は施設の設計者や雷害対策のコンサルタントなどに相談することが望ましい。また、SPDやSITは保護する機器の手前に取り付けて侵入する雷サージを処理し続ける消耗品のため、日頃のメンテナンスや定期的な更新が欠かせない。被害の最小化に向け、〝正しく設置して適切な管理をする〟ことが重要になる。
さらに、在宅ワークが増えているなかでも、住宅への雷害対策機器の設置はまだまだ普及段階といえる。コンセントタイプの電源用SPDも販売されているので、対策を講じるとよいだろう。
JECA FAIRで多彩なSPD/遠隔管理・コンセント仕様
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JECA FAIR2024で紹介された風力発電施設の雷害対策(音羽電機工業ブース) -
JECA FAIR2024で紹介された風力発電施設の雷害対策(昭電ブース) -
誰でも簡単に高性能な対策を施せるSPD(JECA FAIR2024昭電ブース)
5月29日から東京・有明の東京ビッグサイトで開催された「JECA FAIR 2024 第72回電設工業展」では、さまざまな用途のSPDが紹介された。近年は監視カメラやセンサーを用いた遠隔管理などの普及により、通信用SPDの需要が増加するとともに、次世代通信システムに対応した製品開発が行われている。
SPDの劣化が遠隔でもわかる製品や、落雷の検知時刻を記録して見える化する製品なども開発されている。会場では風力発電設備への直撃雷を検知して、風車を自動停止できる装置なども展示された。風力発電設備・機器の復旧には費用も期間もかかる。操業停止による機会損失も大きくなることから、しっかりした対策やメンテナンスが求められる。
また、電気工事の資格がなくても誰でも簡単に高性能な対策を施せるSPDも紹介されていた。住宅用途や小規模事業者にも最適だ。