3極SPDと4極SPDの違いは、単にサイズが異なることや、保護する導体の数が多いことだけではありません。三相交流設備において適切な構成を選択するには、システムが中性線を分配しているか、中性線と保護接地が結合されているか分離されているか、その分離箇所はどこか、そしてコモンモードおよびノーマルモードの保護が必要かどうかに依存します。.
実務上の出発点として：
- TN-Cシステムでは通常3+0構成を使用します。 L1、L2、L3、およびPEN間。.
- TN-Sシステムでは4+0または3+1を使用する場合があります。, ただし、適用される国内規格、保護目的、および製品設計に従うものとします。.
- TTシステムでは通常3+1を使用します。, 3つの相中性線間保護経路と、独立した中性線・保護接地（PE）間経路を備える。.
- TN-C-S方式は、設置地点で評価されなければならない。PEN導体の分岐前はTN-Cとして機能し、分岐後はTN-Sとして機能する。.
したがって、4極SPDが自動的に3極SPDより安全である、あるいは優れているとは限らない。デバイスはシステムトポロジーに適合させる必要がある。.
適用範囲： 本稿はIEC規格に基づく三相交流低圧設備を対象としている。太陽光発電用直流、蓄電池用直流、北米のデルタ結線／ハイレグ結線システム、または特殊なITネットワークに対する普遍的な選定ルールを提供するものではない。.
要点
- SPDの「極数」は、遮断器の極数とは同義ではない。SPDは並列に接続されるものであり、通常は負荷導体を切り替えることはない。.
3+0,4+0そして3+1単なる筐体幅ではなく、保護経路または接続構成を記述する。.- 3+1 SPDと4+0 SPDは、どちらも4つのDINモジュール分のスペースを占有する可能性があるが、内部の保護モードは異なる。.
- TN-C方式にはPEN導体があるため、その地点ではNとPEの経路が分離されていません。そのため、3+0構成が一般的な出発点となります。.
- NとPEが分離された後は、中性線、および必要なコモンモードとノーマルモードの保護を設計に考慮しなければなりません。.
- Type 1、Type 2、またはType 1+2の分類は、極構成とは独立しています。.
- 最終的な選定には以下が必要です。
ユーシー,上,で,アイマックスまたはアイムプ, 短絡特性、バックアップ保護、および設置長さの検証。.
クイック比較：3極、4極、3+0、4+0、および3+1
| カタログ用語 | 標準的な保護構成 | 一般的なアプリケーションの開始点 | 重要な制限事項 |
|---|---|---|---|
| 3極SPD | 多くの場合、L1、L2、L3に関連する3つの保護経路 | その地点で独立した中性線保護経路を持たない三相システム | “「3極」という表記だけでは、基準導体や内部回路を特定できない |
| 4極SPD | 多くの場合、4つの活線対接地保護経路 | 4+0設計が許可されている、中性線が配分された三相システム | 3+1構成と同じ差動モード動作を自動的に提供するものではない |
| 3+0 | 一般的なTN-CアプリケーションにおけるL1-PEN、L2-PEN、L3-PEN | TN-C、またはTN-C-SのTN-Cセクション | PENがNとPEに分離された後のデフォルトではない |
| 4+0 | 一般的にL1-PE、L2-PE、L3-PE、およびN-PE | 一部のTN-Sアプリケーション | 正確な要素および保護モードは回路図から確認する必要がある |
| 3+1 | L1-N、L2-N、L3-NおよびN-PE | TTおよび多くのTN-Sアプリケーション | N-PEエレメントおよび続流遮断能力は、システムおよび製品規格に適合している必要がある |
メーカーは「極（pole）」や「モジュール（module）」という用語を“ 3P+N, 3+1そして 4P 一貫して使用しているとは限らない。製品やデータシートに記載されている回路図は、カタログ上の短い名称よりも信頼性が高い。.
SPDにおける「極（pole）」の意味をまず明確にする
回路遮断器（ブレーカー）において、極数は通常、遮断器の機構によって開閉または保護される通電導体の数を示す。SPDはこれとは異なる動作をする。SPDは電源と並列に接続され、過渡過電圧が発生した際に一時的に低インピーダンスの経路を提供する。.
SPDにおいて、メーカーは「極（pole）」という用語を以下のように使用することがある：
- 保護される活線の数;
- 交換可能なカートリッジの数;
- 内部保護経路の数;
- DINモジュールの数;
- または商用製品ファミリーの名称.
これらの説明は一致する場合もありますが、必ずしも一致するとは限りません。コンパクトな3+1構成では、複数の保護素子がより少ない目に見えるカートリッジに統合されている場合がありますが、別の設計ではモードごとに1つのカートリッジを使用する場合があります。.
極数で選定する前に、L1、L2、L3、N、PE、およびPEN間の実際の接続について回路図を確認してください。.
3+0、4+0、および3+1とは何を意味するか？
3+0 SPD構成
一般的な 3+0 配置は3つの保護経路を提供します：
- L1からPENへ；;
- L2からPENへ；;
- L3からPENへ。.
これはTN-Cシステムと一致しており、中性線機能と保護機能がPEN導体に統合されています。その地点ではNとPEが分離されていないため、独立したN-PE保護経路は存在しません。.
「+0」はシステムに接地接続がないことを意味するものではありません。これは、アセンブリ内に個別の追加的な中性線対接地保護素子が存在しないことを意味します。.
4+0 SPD構成
一般的な 4+0 この構成は4つのコモンモード経路を提供します：
- L1からPEへ；;
- L2からPEへ；;
- L3からPEへ；;
- NからPEへ。.
この構成は、製品設計および適用される設置規則に従うことを条件として、適切な三相4線式TN-Sシステムで使用可能です。これら4つの経路は一般的に電圧制限素子に基づきますが、正確な内部技術については想定ではなく検証が必要です。.
4+0アーキテクチャは、活線から大地への直接的なコモンモード保護において強力です。線間および中性線間の差動モード電圧は、設計に応じて2つの保護素子を直列に介することで間接的に制限される場合があります。これは、専用のL-N間保護素子を備えることとは異なります。.
3+1 SPD構成
一般的な 3+1 配置用途：
- 从L1、L2和L3到N的三条限压路径；;
- 从N到PE的一条开关型保护路径，通常采用放电间隙或气体放电技术实现。.
这形成了直接的线对中性线差模保护，以及协调的中性线对地共模放电路径。N-PE元件还避免了中性线与PE之间存在正常的连续导电路径。.
具体的元件技术、暂态过电压特性、工频续流能力以及组件内的协调性均取决于制造商。 “3+1”仅标识了拓扑结构；它本身并不能证明所有的性能特征。.
共模与差模：真正的工程差异
极数仅是一个代理指标。实际目标是控制设备绝缘层和端子上出现的电压。.
共模浪涌电压
コモンモード電圧は、活線導体と大地の間に発生します：
- L1-PE間；;
- L2-PE間；;
- L3-PE間；;
- および、中性線が配線されている場合はN-PE間。.
雷サージによる過渡現象は、多くの場合コモンモードの影響が支配的です。したがって、基本的なSPD構成には、活線導体からPEまたはPENへの信頼性の高い放電経路が必要です。.
ディファレンシャルモード（ノーマルモード）サージ電圧
ディファレンシャルモード電圧は、活線導体間に発生します。特に以下の通りです：
- L1-N、L2-N、およびL3-N;
- または線間.
TN-SシステムおよびTTシステムでは、中性点の接地およびインピーダンスの非対称性により、コモンモード事象の一部が差動電圧に変換される可能性があります。したがって、線間・中性点間に接続された高感度負荷においては、すべての過渡現象が接地のみを基準に留まると単純に想定することはできません。.
3+1構成は直接的なL-N経路を提供します。4+0構成は主に活線導体からPEへの経路を提供しますが、機器全体の保護は内部回路および各負荷端子間に生じる電圧に依存します。.
接地システムによる選定
下表は基本的な枠組みであり、IEC 60364の各国の適用基準、SPDメーカーの図面、またはプロジェクトの保護検討に代わるものではありません。.
| 接地システムとSPDの設置場所 | 存在する導体 | 標準的な開始構成 | 技術的根拠 |
|---|---|---|---|
| TN-C | L1、L2、L3、PEN | 3+0 | PENは中性線と保護導体の機能を兼ね備えており、N-PE間の分離経路は存在しない |
| PEN分岐前のTN-C-S | L1、L2、L3、PEN | 3+0 | このセクションは電気的にTN-Cの原則に従う |
| PEN分岐後のTN-C-S | L1、L2、L3、N、PE | TN-Sとして扱う：4+0または3+1を評価する | NとPEは現在、分離された導体となっています |
| TN-S | L1、L2、L3、N、PE | 4+0または3+1（現地の規則に従うこと） | コモンモード保護、および必要に応じてディファレンシャルモード保護の両方を考慮する必要があります |
| TT | L1、L2、L3、N、PE（現地設置の接地を含む） | 一般的には3+1 | 直接的なL-N保護と協調されたN-PEスイッチング経路は、分離接地方式に適しています |
| IT | 中性線の配電方式および電源インピーダンスによって異なります | プロジェクト固有 | 最初の故障発生時、対地電圧の挙動が変化するため、一般的な3P/4Pのルールを適用するのは危険です |
これらのネットワークに関するより広範な説明については、以下を参照してください。 TN、TT、IT接地システムの比較.
TN-C：なぜ3+0方式が一般的に使用されるのか
TN-Cシステムでは、PEN導体が保護接地と中性線の両方の機能を果たします。SPDは通常、各相導体からPEN導体へと接続されます。.
その場所に独立した中性線が存在しない場合、個別の「中性極」を追加することは概念的に誤りです。さらに重要な点として、PEN導体は通常の開閉可能な中性線として扱ってはなりません。その保護機能が優先されるためです。.
正しい問いは「4極にすることで保護が強化されるか？」ではなく、「ネットワークのこの地点において、どの導体と絶縁経路が存在するか？」です。TN-Cの場合、一般的な回答は3つの線間-PENモードとなります。.
TN-S：4+0か、それとも3+1か？
TN-Sシステムでは、関連する設備区間全体にわたって中性線と保護接地導体が分離されています。そのため、SPDの設計においてはL-PE間、N-PE間、および潜在的なL-N間のストレスを考慮する必要があります。.
TN-Sシステムには4+0構成と3+1構成の両方が存在します。
- 適切な4+0設計を選択してください。 適用される規則で許可されており、かつ各活線導体からPEへの直接的なコモンモード保護が優先される場合。.
- 適切な3+1設計を選択してください。 線間・中性線間のディファレンシャルモード保護と、独立したN-PEスイッチング経路が必要または推奨される場合。.
この決定は、設備の漏電遮断器（RCD）の構成、一時的な過電圧、絶縁協調、および保護対象の機器を考慮しなければなりません。「4P」を「3+1」に対する普遍的なアップグレードと解釈しないでください。これらは過渡電流の経路を異なる方法で解決するものです。.
TT：なぜ3+1が一般的な選択肢なのか
TTシステムでは、電源の中性点は接地されており、露出導電部は現地の接地極に接続されています。したがって、電源側の接地と設備側の接地は、TNシステムのような同一の保護導体経路ではありません。.
3+1構成のSPDは、各相と中性線の間に電圧制限素子を配置し、中性線と保護接地（PE）の間に独立したスイッチング素子を配置します。この構成は以下の利点があります。
- 線間・対地間機器に対して直接的なL-N間保護を提供します。;
- サージ発生時にN-PE間の放電経路を提供します。;
- 適切なスイッチング素子を使用することで、N-PE経路を通る通常の漏れ電流を回避します。;
- 正しく選定・設置された場合、TT接地方式の保護構成との協調をサポートします。.
RCDに対するSPDの配置、SPDの故障モード、およびバックアップ保護は、適用される設置規則に従う必要があります。「3+1構成の使用」は基本アーキテクチャであり、完全な仕様ではありません。.
TN-C-S：PEN導体が分岐するどちら側に位置しているかを常に特定してください。
TN-C-Sでは、同一の設備内に2つの異なる導体構成が混在するため、3極と4極の選定ミスが多く発生します。.
分離点の上流側：
- システムはTN-Cです。;
- 中性線と保護接地線はPENとして統合されています。;
- 3+0構成が標準的な開始点となります。.
分離点の下流側：
- システムはTN-Sです。;
- N線とPE線は分離した状態を維持しなければなりません。;
- 必要な保護モードおよび現地の規則に従い、4+0または3+1を検討してください。.
ユーティリティの説明のみに基づいて正しいSPDを推測してはならない。単線結線図で実際の設置箇所を確認し、PENがN導体とPE導体に分離する地点を点検すること。.
3段階の選定フレームワーク
ステップ1：SPD設置箇所における導体および接地方式の特定
記録事項：
- 中性線が配線されているかどうか;
- 保護導体がPEかPENか;
- SPDがPENの分岐点の前か後か;
- その地点における設置方式がTN-C、TN-S、TT、TN-C-S、ITのいずれであるか.
このステップにより、以下が決定される 3+0, 4+0あるいは 3+1 電気的に意味があるかどうか。.
ステップ2：必要な保護モードを定義する
保護が必要な機器の絶縁経路を特定する：
- 線間対PE/PEN間;
- 中性線対PE間;
- 線間対中性線間;
- 関連する場合は線間対線間.
次に、これらの要件とメーカー提供のSPD回路図を比較する。極数のみからモードを推測してはならない。.
ステップ3：SPDの仕様全体を確認する
トポロジーを選択した後、以下を確認すること：
- タイプ1、タイプ2、または複合タイプ1+2, 、雷への曝露、外部雷保護、設置場所、および適用される設計方法に基づくこと；;
ユーシー, 、各保護モード間の最大連続使用電圧および接地方式に適していること；;上, 、保護対象機器のインパルス耐電圧と協調が取れていること；;で,アイマックス, 、および該当する場合アイムプ;- 予想短絡電流およびSPDの短絡特性；;
- 必要なバックアップヒューズまたは回路遮断器;
- スイッチング素子を使用する場合の商用周波数追随電流耐量;
- 状態表示および遠隔警報の要件;
- 導体断面積、端子締め付けトルク、および環境定格.
パラメータの区別については、VIOXガイドを参照すること SPDにおけるUcとUpの比較 そして SPDにおけるImaxとInの比較.
極数はSPDのタイプを決定しない
よくある仕様上の誤りは、以下を前提としてしまうことである：
- 3極はタイプ1を意味します。;
- 4極はタイプ2を意味します。;
- または、モジュール数が多いほど、サージ電流定格が高いことを意味します。.
これらは個別の特性です。.
| 選定寸法 | 電気的安全におけるそれぞれの役割を明確にするための、漏れ電流、残留電流、および地絡電流の包括的な比較。 | 例 |
|---|---|---|
| 極数／構成 | SPDによって接続される導体およびモード | 3+0, 4+0, 3+1 |
| SPDタイプ／試験クラス | インパルスデューティおよび設置役割 | タイプ1、タイプ2、タイプ3、タイプ1+2 |
| 定格電圧 | 連続電圧および保護レベル | ユーシー, 上 |
| 現在のレーティング | 放電またはインパルス電流耐量 | で, アイマックス, アイムプ |
| 機械的形状 | 設置フットプリントおよび保守方法 | コンパクト、マルチモジュール、プラグイン式、固定式 |
3+1構成は、タイプ1、タイプ2、または複合タイプ1+2となり得ます。メーカーが設計を提供し検証している場合、3+0および4+0構成についても同様です。参照： SPDタイプ1対タイプ2対タイプ3 個別の分類決定のため。.
設置の詳細は正しいトポロジーの利点を打ち消す可能性がある
3+0、4+0、または3+1の正しい構成であっても、設置状態が悪ければ十分な保護を提供できない。.
接続導体を短く保つこと
サージ電流は急速に変化する。SPD接続導体に沿って誘導電圧が発生し、SPDの残留電圧に加算される。そのため、リード線が長かったり、ループ状になっていたり、配線経路が不適切であったりすると、機器にかかる実効電圧が上昇する可能性がある。.
正しいPE、PEN、および中性点に接続すること
SPDの配線を簡便にするために、許可されていないN-PE結合を作成してはならない。TN-C-Sシステムにおいて、PENの分岐点はシステムを定義する重要なポイントであり、配線の都合で決めるものではない。.
指定されたバックアップ保護装置を設置すること
SPDは過電流保護装置ではありません。システムの想定短絡電流および既存の上流側保護装置に応じて、メーカーが特定の上流側ヒューズまたは回路遮断器の設置を要求する場合があります。.
RCDおよび下流側機器との協調
残留電流保護に対するSPDの配置は、誤動作や故障挙動に影響を与えます。適用される設置規則およびSPD/RCDメーカーの協調ガイダンスに従ってください。.
実務上の設置リスクについては、以下を参照してください。 SPDの設置ミス：リード線の長さ、接地、配線構成、およびステータス表示.
よくある選択ミス
ミス1：4極であれば常に保護性能が高いと思い込むこと
物理的に4つのモジュールがあるからといって、必ずしも優れているとは限りません。構成が接地システムと一致していない場合、追加のモジュールは無意味であるか、負荷に対して保護経路が不適切になる可能性があります。.
ミス2：4+0構成と3+1構成を互換性があるものとして扱うこと
どちらも4つの保護素子を備えていますが、接続経路が異なります。製品の幅だけでなく、回路図を比較してください。.
ミス3：TN-C-SシステムにおけるPEN導体の分離を無視すること
分離前の回路に適した製品が、NとPEが分離された後のトポロジーにおいても自動的に適切であるとは限らない。.
ミス4：確認前に極数で選定すること ユーシー
正しいトポロジーであっても、不適切な連続動作電圧を選択すれば、早期劣化や保護不足を招く可能性がある。. ユーシー 各保護モードおよびネットワーク条件ごとに確認しなければならない。.
ミス5：DCシステムやITシステムに対してACシステムのルールを適用すること
PVストリング、蓄電池システム、非接地DCネットワーク、およびインピーダンス接地ITシステムは、故障特性や一時過電圧の挙動が異なる。これらには個別の製品規格と選定分析が必要である。.
ミス6：メーカーの回路図を確認し忘れること
カタログの用語は製品によって異なります。接続図および宣言された保護モードが、そのデバイスの実際の動作を示す最終的な根拠となります。.
仕様チェックリスト
三相SPDを承認する前に、以下のすべてを記録してください。
- システム電圧と周波数
- 設置場所における接地システム
- L1/L2/L3/N/PE/PEN導体の配置
- 必要な構成：3+0、4+0、または3+1
- 必要なコモンモードおよびディファレンシャルモードの経路
- SPDのタイプおよび適用される製品規格
ユーシー各保護モードについて上,で,アイマックスそしてアイムプ該当する場合- 予想短絡電流
- 必要なバックアップ保護
- 関連する場合の追随電流遮断能力
- RCD（漏電遮断器）の協調
- 接続導体の配線および長さ
- 状態表示および遠隔信号出力
- メーカーの回路図および認証エビデンス
サプライヤーが明確な内部接続図を提供できない場合は、「3P」または「4P」という製品名のみに基づいてSPDを承認してはならない。.
最終回答
設置点に3本の相導体と共通のPEN基準がある場合（TN-CやTN-C-SのTN-Cセクションなど）、3極または3+0のSPDを使用してください。TN-Sのように中性線と保護接地線（PE）が分離されている場合は、必要なコモンモードおよびノーマルモードの保護性能と適用される国内規格に基づき、4+0または3+1の構成を検討してください。TTシステムの場合、3+1が標準的な構成となります。.
選定手順は以下の通りです。
- 設置点における接地システムと導体配置を確認する。.
- 必要な保護モードを定義する。.
- 3+0、4+0、または3+1を選択する。.
- すべての電圧、放電電流、短絡電流、バックアップ保護、および設置要件を検証する。.
最適なSPDとは、極数が最も多いものではありません。実際のネットワークで発生し得る電圧に対して、内部の保護経路が適合するものです。.
製品評価については、以下を確認してください。 VIOXサージ保護デバイス製品群 単線結線図、接地配置、システム電圧、設置位置、避雷対策の状況、および想定短絡電流を提供してください。.
よくある質問
4極SPDは3極SPDよりも優れていますか？
いいえ。4極SPDは異なる導体配置に対応するものです。3+0構成のSPDは通常、PEN導体を持つTN-C地点で適切ですが、NとPEが分離されている場所では4経路の構成が必要になる場合があります。極数よりも適合性が重要です。.
4+0構成と3+1構成のSPDの違いは何ですか？
一般的な4+0構成のSPDは、L1-PE、L2-PE、L3-PE、およびN-PEの保護経路を提供します。一般的な3+1構成のSPDは、L1-N、L2-N、L3-Nの電圧制限経路に加え、独立したN-PEのスイッチング経路を提供します。正確な回路についてはメーカーに確認してください。.
TN-Cシステムには通常どのSPDが使用されますか？
TN-Cシステムではその箇所にN導体とPE導体が分離して存在しないため、L1、L2、L3からPENに接続する3+0構成が一般的な選択肢となります。.
TN-Sシステムには通常どのSPDが使用されますか？
TN-Sシステムでは、必要な保護モード、現地の規制、機器の感度、RCDの構成、およびメーカーの製品設計に応じて、4+0または3+1構成が使用される場合があります。.
TTシステムには通常どのSPDが使用されますか？
3+1 SPDは、三相TTシステムの典型的なソリューションであり、3つの線間・中性線間保護経路と、協調された中性線・PE間スイッチング経路で構成されます。.
TN-C-Sシステムでは何を使用すべきですか？
PEN導体の分岐点に対するSPDの配置を決定してください。分岐前はTN-Cの論理に従い、通常は3+0を検討します。分岐後はTN-Sとして扱い、4+0または3+1を検討します。.
3P+Nは4極SPDと同じですか？
必ずしもそうとは限りません。一部のカタログでは両方の表現が曖昧に使用されていますが、 3P+N 「3P+N」は3+1の内部トポロジーを指すことがあり、「4P」は4+0を指すことがあります。必ず接続図と保護モードを比較してください。.
4極SPDは相間サージを保護しますか？
専用のL-L（線間）コンポーネントを介して自動的に保護されるわけではありません。複数の内部経路を通じて間接的に保護される可能性はありますが、その保護レベルはSPDの回路構成に依存します。直接的なL-L保護を前提とするのではなく、宣言されたモードと 上 値を確認してください。.
太陽光発電用DC SPDにも同じ極数選択ルールを適用できますか？
いいえ。PV用DC SPDは、DC電圧、アレイの接地方式、故障条件、およびIEC 61643-31などの規格に基づいて選択されます。TN-C 3+0のようなACの用語をPVストリングに直接適用することはできません。.