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A 雷保護システム（LPS） とは、落雷箇所の特定、雷電流の接地への導通、危険な電位差の制限、および電気・電子機器への伝導性または誘導性サージの侵入防止という、4つの異なる課題を管理するための調整された一連の対策のことです。.
したがって、受雷部、引下げ導線、接地システム、等電位ボンディング対策、およびサージ防護デバイス（SPD）は、それぞれ異なる役割を果たします。受雷部単体では完全なLPSとは言えず、接地電極も完全なLPSではありません。また、SPDは構造的な雷保護の代わりになるものでもありません。.
実務上の問いは「どの単一のデバイスが雷を止めるか」ではなく、以下の通りです。
露出した構造物から機器インターフェースに至るすべての経路に対し、保護対策が割り当てられ、適用される設計規則に基づいて検証されているか？
雷保護システムとは何か？
国際電気標準会議（IEC）の用語集では、LPSを「雷の影響から構造物とその内部を保護するために使用される完全なシステム」と定義しています。実際には、この完全なシステムには、プロジェクト固有のリスク評価を通じて選択された、構造的対策および内部対策が含まれる場合があります。.
IEC 62305-1:2024 構造物、その設備および内容物、ならびに人命を保護するための一般原則を確立する。物理的損傷および人命への危険に対処する対策と、電気システムおよび電子システムの故障に対処する対策を分離している。この区別が重要なのは、落雷の主電流を建物周辺に安全に流したとしても、制御盤、データポート、またはインバータへの過渡電圧を自動的に防げるわけではないからである。.
| 保護機能 | 一般的な対策 | 対処する主な問題 | これは以下を証明するものではない |
|---|---|---|---|
| 雷撃点制御 | LPS設計によって選択された受雷部ロッド、導体、メッシュ、またはマスト | 意図した雷撃点を提供する | 安全な電流経路、等電位ボンディング、または機器保護 |
| 雷電流の導通 | 引下げ導体およびその接続 | 雷電流を接地システムへ導く | 許容可能な接触電圧／歩幅電圧条件、または低い機器電圧 |
| 接地 | 接地極および相互接続された接地構成 | 電流を放散し、共通の基準電位に寄与する | すべての金属製サービスが等電位ボンディングされているか、またはすべてのケーブルがサージ保護されていること |
| 電位差制御 | 等電位ボンディング、絶縁、および適切なインターフェース | 危険な火花および側方閃絡のリスクを低減する | 入力電源ラインおよび信号ラインが適切な過渡制限を備えていること |
| サージ保護対策 | 協調されたSPD、シールド、配線、ボンディング、および保護ゾーン設計 | 内部システムに到達する伝導性および誘導性のストレスを低減する | 構造物が直撃雷の物理的影響から保護されていること |
5つの行は有用なエンジニアリングマップであり、5つの交換可能な製品や、規格に基づいた設計の代わりとなるものではありません。.
完全な保護コンセプトは、外部の落雷経路を等電位ボンディングおよび保護ゾーンに入る電気インターフェースと結びつけます。.
5つの境界にわたる雷保護の仕組み
建物レベルのレビューは、5つの境界に分割することで明確になります。各境界には、異なる故障モード、証拠源、および責任分野があります。.
| 境界 | 設計上の質問 | 典型的な証拠 | 停止条件 |
|---|---|---|---|
| 1. 落雷の付着 | 雷はどこに付着する可能性があるか、また意図された避雷システムはどのように構造物をカバーするのか。 | 建物の形状、露出、リスク評価、LPS設計図 | 特定された直撃雷リスクに対する適切な構造的LPS設計がない |
| 2. 雷電流経路 | 電流は受雷部システムから接地まで、連続した適切な経路を通って流れることができるか？ | 導体ルート、接続詳細、コンポーネントのドキュメント、点検記録 | 不連続、損傷、または未検証の電流経路 |
| 3. 等電位ボンディングおよび離隔距離 | LPSと金属構造物または設備との間に危険な電位差が生じる可能性があるか？ | ボンディング計画、離隔距離評価、サービス引き込み図面 | 未解決の側方閃絡または接触／歩幅電圧の危険 |
| 4. 引込口 | 電源、データ、制御、アンテナ、またはその他の導電性ラインからサージエネルギーが侵入する可能性はありますか？ | 完全な引込設備リスト、接地構成、ゾーン境界、SPD計画 | 1つの導電性侵入経路が保護コンセプトから除外されている |
| 5. 機器インターフェース | 残留ストレスは接続された機器と適合していますか？ | 機器の耐性情報、SPD保護データ、設置された導体経路、協調性の証拠 | 保護レベルまたは協調性は、機器の端子では実証できません。 |
この5つの境界モデルは、一般的な範囲設定の誤りを防ぎます。あるプロジェクトでは、屋上に避雷針が見えていても信号線の保護が省略されている場合があります。また、主配電盤に大型のSPDが設置されていても、リスク評価で必要とされている外部LPSが欠如している場合もあります。さらに、両方が備わっていても、ボンディングが不十分であったり、保護されていない導電性サービスが2つのシステムを橋渡ししてしまったりするケースもあります。.
システムは、すべての境界に対して対策、証拠の所有者、および検証記録が割り当てられたときに初めて完成します。.
外部LPSと内部保護は異なる役割を担う
外部LPS：捕捉と導通
外部LPSは、雷と構造物との物理的な相互作用に対処します。その避雷針システムは、建物の形状と必要な保護クラスに応じた承認済みの設計手法を用いて配置されます。引下げ導体は、その捕捉ネットワークを意図的な電流経路を通じて接地システムに接続します。.
IEC 62305-3:2024 は、LPSによる物理的損傷からの構造物の保護、およびLPS付近での接触電圧や歩幅電圧からの人命保護を対象としています。また、設計、設置、検査、および保守の境界もカバーしています。正確な避雷針の配置、導体の寸法、間隔、離隔距離、および接地設計は、プロジェクト固有のエンジニアリング作業であり、一般的なブログの図から流用すべきではありません。.
内部雷保護：電位差の制御
雷電流が流れると、建物の各部で電位が上昇し、電位差が生じることがあります。LPSと構造用鋼材、配管、ケーブルトレイ、電気設備、またはその他の導電性システムとの間で危険な火花放電が発生する可能性があります。.
内部雷保護では、等電位ボンディングを使用し、設計上必要な場合には電気的分離やその他の適切なインターフェースを使用します。接地とボンディングは関連していますが同義ではありません。接地電極単体では、インパルス発生時にすべての関連する導電部が適切に調整された電位に保たれることを保証するものではありません。.
サージ保護対策：内部システムの保護
電気・電子システムは、外部の電流経路が正常に機能している場合でもストレスを受ける可能性があります。雷電磁インパルス（LEMP）、引き込みサービスを伝導する電流、および電磁結合は、すべて構造物内に過渡電圧を発生させる可能性があります。.
IEC 62305-4:2024 は、構造物内の電気・電子システムに対するサージ保護対策を対象としています。これらの対策には、協調されたSPD、ボンディング、シールド、配線経路の選定、および保護ゾーンの概念が含まれます。適切な組み合わせは、リスク評価、電磁環境、設置状況、および保護対象の機器によって異なります。.
雷の影響が電気機器に及ぶ仕組み
設計レビューの際には、以下の3つの経路を分離しておく必要があります：
- 直流経路： 雷が構造物または外部LPSに直撃し、電流が設計された導体および接地システムを流れる。.
- 伝導サージ経路： 過渡現象が、電力、電気通信、アンテナ、制御、またはその他の金属製サービスラインを通じて流入または流出する。.
- 誘導または結合経路： 急速に変化する電磁界が、近接する配線ループ、ケーブルシステム、または機器インターフェース内に電圧を発生させる。.
地下配電の存在が、雷に関連するすべてのリスクを自動的に排除するわけではない。また、外部LPSがあるからといって、引き込み線の検討が不要になるわけでもない。逆に、配電盤に接続されたSPDは、屋根への直撃雷を遮断したり、構造的な電流経路の代わりになったりすることはできない。.
SPDに何ができて何ができないかというより限定的な疑問については、VIOXガイドを参照すること。 サージプロテクターは雷から保護しますか?.
コンポーネント選定の前にリスク評価を行うこと
すべての建物に同一の保護対策や雷保護レベルが必要なわけではありません。その決定は、構造、場所、用途、設備、内容物、損傷による影響、および適用される規制に依存します。.
IEC 62305-2:2024 は、雷リスクを評価し、評価されたリスクを許容レベル以下に低減するための対策を選択する手順を提供します。一般的な製品リストがそのプロセスに代わることはありません。.
コンポーネントを仕様決定する前に、少なくとも以下を収集してください：
- 建物図面、立面図、建築材料、および屋上設備;
- 適用される手法で使用される地理的および環境的曝露情報;
- 用途、人命安全、事業継続性、火災、および資産への影響に関する入力情報;
- すべての流入および流出金属サービスライン、;
- 既存のLPS、接地、および等電位ボンディング図面、;
- 電力システムの電圧、接地方式、および想定故障電流に関する情報、;
- 感度の高い機器の設置場所および利用可能なインパルス耐性情報、;
- IEC 62305、NFPA 780、UL 96A、またはその他の地域規則の適用状況、;
- 既存の点検、改造、および保守記録。.
これらの入力情報が不足している場合、カタログ値のみに基づいて避雷針の配置やSPDを選定するのは時期尚早です。.
LPZは保護タスクが変化する場所を説明する
雷保護ゾーン（LPZ）の概念では、建物を単一の均一な保護空間としてではなく、一連の電磁環境として扱います。境界線や物体が外部ゾーンから内部のより保護されたゾーンへと移動するにつれて、曝露状況は変化します。.
ゾーンの境界において、設計者は以下の点を検討します。
- 雷電流の直接的な流入、またはその一部がこの境界を越える可能性があるか？
- どの電源、データ、信号、アンテナ、または制御ラインがこの境界を越えているか？
- 境界において導電性サービスはどのように等電位ボンディングされているか？
- どのようなサージ電流および電圧ストレスが残留し得るか？
- 次のゾーンにある機器には、どの程度の耐性レベルが求められるか？
その後、その境界に割り当てられた責務に応じてSPDが選定され、上流および下流の対策と調整されます。この図は概念的なアーキテクチャであり、すべてのプロジェクトで必ず3台のデバイスが必要であるという普遍的な指示ではありません。.
保護ゾーンの境界を横切るすべての導電性サービスを考慮する必要があります。電源導体のみを保護しても、他の侵入経路が開いたままになる可能性があります。.
VIOXガイド： タイプ1、タイプ2、およびタイプ3 SPD は、それらの異なる試験義務について説明しています。個別の SPD協調ガイド は、複数のTypeを順に配置するだけでは、電圧、エネルギー、距離、または故障の協調が保証されない理由を説明しています。.
SPDの適合場所と不適合場所
SPDは、規定された条件下で過渡電圧を制限し、サージ電流を分流します。IECフレームワークにおいて、AC低電圧SPDの製品要件および試験方法は、以下によって規定されています。 IEC 61643-11:2025、 その間 IEC 61643-12:2020 は、設置場所や協調を含む、選定および適用原則について述べています。.
SPDの仕様は、依然として以下に適合している必要があります。
- AC、DC、太陽光発電、または信号線アプリケーション；;
- システム電圧および最大連続動作条件；;
- 接地方式および必要な保護モード、;
- 設置境界における想定インパルス耐量；;
- 機器における電圧保護目標；;
- 短絡および必要なバックアップ保護条件；;
- 導体の配線および接続長；;
- 上流／下流の協調に関するエビデンス；;
- 国内規定およびメーカーの正確な指示。.
SPDは、構造的なLPSの欠如、不適切なボンディングネットワーク、持続的な過電圧、通常の過負荷、または短絡を修正するものではありません。また、あらゆる落雷事象下での機器の生存を保証するものでもありません。.
データ線や制御線が同一機器に引き込まれる場合、電源保護だけでは不十分な場合があります。 信号用サージ保護器選定ガイドを使用してください は、それらの回路に対するインターフェース、信号、接地、および設置に関する入力を網羅しています。.
規格マップ：システムルールおよび製品ルール
| 文書 | 本決定における主要な適用範囲 | これを～として使用しないでください |
|---|---|---|
| IEC 62305-1:2024 | 一般原則および雷保護の全体的な枠組み | SPDまたはLPSコンポーネントの製品認証 |
| IEC 62305-2:2024 | 構造物固有の雷リスク管理 | すべての建物に同一のLPSが必要であるという一般的な言明 |
| IEC 62305-3:2024 | 物理的損傷、人命への危険、および構造的LPS対策 | 低圧SPD製品試験規格 |
| IEC 62305-4:2024 | 内部電気・電子システムに対するサージ保護対策 | 単体SPDのデータシートまたは汎用配置図 |
| IEC 61643-11:2025 | AC低圧SPDの要件および試験方法 | 設置済みのLPS全体が正しく設計されていることの証明 |
| IEC 61643-12:2020 | AC低圧SPDの選定および適用原則 | 正確な製品モデルの認証 |
| NFPA 780 / UL 96A | 北米の構造物LPS設置フレームワーク（採用状況およびプロジェクトの背景に準拠） | 適用される電気規格または製品リスト証明の代替 |
について VIOX IEC 61643規格ガイド は、より詳細な製品規格マップを提供します。北米での作業においては、適用される版、採用されている規格、リスト要件、および管轄当局を確認する必要があります。 UL避雷システム適用ガイド 同様に、コンポーネントを完全な設備として扱うのではなく、電気システムの全体設計、ボンディング、適用規格、および検査を重視しています。.
プロジェクト引き渡しチェックリスト
責任の所在と証拠を明確にするために、このチェックリストを使用してください。.
LPS設計者または専門家向け
- リスク評価および必要な保護対策;
- 受雷部の範囲および構造物への取り付け方法;
- 雷電流の経路および接地設計;
- ボンディングおよび離隔距離の評価;
- 接触電圧、ステップ電圧、および危険な火花放電に関する考慮事項、;
- 屋上設備および引込設備との協調、;
- 採用された規格に基づく点検および保守要件。.
電気設計者または盤製作担当者向けに
- 単線結線図および接地方式;
- すべての電源、データ、制御、アンテナ、および通信の引込口、;
- LPZまたは同等の保護境界、;
- 機器の耐力目標、;
- SPD設置箇所における想定短絡条件。;
- 設置された導体経路および接続の制約、;
- 電源保護経路と信号保護経路間の協調。.
SPDサプライヤー向け
- システムタイプおよび定格／最大連続電圧、;
- 要求されるSPD試験クラスまたはTypeおよびインパルス耐量、;
- 保護モードおよび接地方式、;
- 要求される電圧保護レベルまたは機器の目標値、;
- 境界に必要な放電電流の宣言。;
- 短絡およびバックアップ保護要件、;
- 状態表示、遠隔信号、筐体、および交換のニーズ、;
- 仕向け地市場で要求される正確な文書。.
VIOXは、雷およびサージ保護設計のSPD部分を提供します。エンジニアおよび技術バイヤーは、 VIOXのSPD製品群 システム境界と必要なエビデンスが定義された後に確認するか、または [email protected] 上記の電気的入力を用いて連絡してください。構造的なLPSの設計、設置、および検証は、適用されるプロジェクト規格および現地の規則に従って作業を行う有資格の専門家が担当する必要があります。.
