UcとUpは、効果的に サージ保護デバイス（SPD）が 電気機器を保護するかどうかを決定する、2つの重要な電圧パラメータです。. Ucは最大連続動作電圧を表し、Upは起動時にサージ電圧を制限する電圧保護レベルを示します。これらのパラメータを正しく理解することで、最適なサージ保護が保証され、高価な機器の損傷を防ぐことができます。.
SPDにおけるUcとUpの意味とは？ 必須定義
Uc：最大連続動作電圧
Uc（最大連続動作電圧）は、SPDが作動または劣化することなく連続的に印加できる最大ACまたはDC電圧です。このパラメータは、通常の動作条件下でSPDが非アクティブのままである時期を決定します。.
Ucの主な特徴：
- SPD保護モードに連続的に印加できるAC電圧の最大実効値を表します
- 適切な動作を保証するには、システムの公称電圧を超える必要があります
- 高すぎる値を選択すると、サージイベント中にSPDが作動しない可能性があります
- Ucを超えると、サージプロテクタが過熱し、経年劣化が加速し、損傷する可能性があります
Up：電圧保護レベル
Up（電圧保護レベル）は、SPDがアクティブなときにSPDの端子間の最大電圧であり、SPDを流れる電流が公称放電電流（In）に等しくなると到達します。.
Upの主な特徴：
- 電圧スイッチタイプのサージプロテクタの場合、Upは最大放電電圧です
- クランプタイプのサージプロテクタの場合、Upは放電中に端子間に現れるピーク電圧を表します
- 保護対象機器の過電圧耐量以下である必要があります
- Upの値が低いほど、敏感な機器の保護が向上します
SPD UcとUpの比較表
| パラメータ | Uc（最大連続動作電圧） | Up（電圧保護レベル） |
|---|---|---|
| 定義 | 連続動作の最大電圧 | サージ保護中の最大電圧 |
| 機能 | SPDの作動閾値を決定します | サージ電圧を機器に制限します |
| 選考基準 | システムの公称電圧を超える必要があります | 機器の耐電圧以下である必要があります |
| 標準的な値（230Vシステム） | 275V、320V、385V | 1.5kV、2.5kV、4kV |
| 安全への影響 | 早期の作動を防ぎます | 機器の損傷を防ぎます |
| 標準の基準 | IEC 61643-11 | IEC 61643-11 |
さまざまなアプリケーションに対するUc値の選択方法
一般的な電圧システムに対するUcの選択
さまざまな電気システムに推奨されるUc値を示す表を以下に示します。
| システム電圧 | 必要な最小Uc | 推奨Uc | 安全マージン |
|---|---|---|---|
| 220V単相 | 255V | 275V | 25% |
| 230V単相 | 255V | 275V〜320V | 20-39% |
| 380V三相 | 320V | 385V | 21% |
| 400V三相 | 460V | 500V | 25% |
💡の専門家にヒント: 230Vシステムの場合、少なくとも275VのUc定格のSPDを選択し、多くのアプリケーションでは、電圧変動とシステム障害に対応するために320V〜385VのUc値を使用します。.
ステップバイステップのUc選択プロセス
- システム電圧の特定
- 公称動作電圧（Un）の決定
- システム接地方式の確認（TN、TT、IT）
- 電圧変動の考慮（通常±10％）
- 必要な最小Ucの計算
- 単相地絡が発生すると、残りの相は通常の相電圧の√3倍になります
- 安全率の適用：Uc≥1.3×Un（推奨）
- 適切なUc値の選択
- 標準値からの選択：255V、275V、320V、385V、420V
- 適切なマージンと効果的な保護のバランス
⚠️安全警告: Ucが高すぎると、SPDが保護動作を開始できず、サージ電流を効果的に放電できなくなります。.
Up選択ガイド：適切な機器保護の確保
Up要件の理解
効果的な保護を確保するには、電圧保護レベルUpは、保護対象機器の定格インパルス電圧Uwよりも低くする必要があり、一般的な安全マージンは少なくとも20％です（Up≤0.8×Uw）。.
機器のインパルス耐電圧
| 機器カテゴリ | 標準インパルス耐電圧 (Uw) | 要求されるUp (最大) |
|---|---|---|
| 敏感な電子機器 | 1.5kV | ≤1.2kV |
| 標準的なIT機器 | 2.5kV | ≤2.0kV |
| 産業機器 | 4.0kV | ≤3.2kV |
| 重工業 | 6.0kV | ≤4.8kV |
Up選定プロセス
- 機器の要件を決定する
- 保護される機器の定格インパルス電圧Uwを特定する
- EMCイミュニティレベルを考慮する（規格） IEC 61000-4-5
- 安全マージンを適用する
- 最大許容Upを計算する: Up ≤ 0.8 × Uw
- 230/400Vの設備では、設置されるUpは一般的に≤2.5kVであるべきです
- 設置の影響を考慮する
- 接続電線の電圧降下を考慮する
- 上流/下流のSPDとの協調を考慮する
アプリケーション別の一般的なUcおよびUp値
住宅用アプリケーション
| の応用 | 推奨Uc | 標準的なUp | 保護レベル |
|---|---|---|---|
| メインパネル (230V) | 275V | 1.5-2.5kV | タイプ2 |
| サブパネル | 275V | 1.5kV | タイプ2 |
| 敏感な機器 | 275V | ≤1.2kV | タイプ3 |
商用/産業用アプリケーション
| の応用 | 推奨Uc | 標準的なUp | 保護レベル |
|---|---|---|---|
| 主配電盤 (400V) | 460V | 2.5-4kV | タイプ1+2 |
| モーター・コントロール・センター | 385V | 2.5kV | タイプ2 |
| IT機器保護 | 275V | 1.5kV | タイプ3 |
💡の専門家にヒント: 実用的なアプリケーションでは、SPDの経年劣化を考慮しても十分なマージンを確保するために、三相システムでは320V〜385VのUc値が一般的に選択されます。.
UcとUp値の関係
UcがUp性能に与える影響
SPDのUp値はUc値に関連しており、一般的にUc値が大きいほどUp値が高くなります。この関係は保護効果に影響を与えます。
主な関係：
- Ucが高い = 起動閾値が高い
- Ucが高い = 一般的にUp値が高い
- Upが高い = 敏感な機器に対する保護が低下する
- Uc値が大きいほど、起動電圧と残留電圧が高くなる
最適化戦略
- 最小限の適切なUcを選択する
- システム電圧要件を満たす
- 電圧変動を考慮する
- 保護を損なう不必要に高い値を避ける
- Upの互換性を確認する
- Up < 機器の耐電圧を確認する
- 協調要件を考慮する
- 設置電圧降下を考慮する
システムタイプ別のSPD選択
TNシステム要件
中性点が接地されているTNシステム（TN-C、TN-S、TN-C-S）の場合、異なるSPD構成が必要です。
| システムタイプ | SPD構成 | 標準的なUc | 注記 |
|---|---|---|---|
| TN-C | 3P (L-PEN保護) | 275V-385V | 中性線とアースの結合 |
| TN-S | 3P+N (L-PE, N-PE) | 275V-385V | 中性線とアースの分離 |
| TN-C-S | 3P+N（切替時） | 275V-385V | 移行点が重要 |
TTシステム要件
TTシステムでは、接地インピーダンスの非対称性により、コモンモードおよびディファレンシャルモードの両方の過電圧に対する保護が必要です。.
ITシステム要件
ITシステムは、直接的な接地接続または高インピーダンス接地接続を持たないため、単一の地絡が発生した場合でも運転を継続できます。.
一般的なUcおよびUpの問題のトラブルシューティング
問題：SPDがサージ時に作動しない
考えられる原因:
- Uc値がシステム条件に対して高すぎる
- システム接地の評価が不適切
- SPDの経年劣化
解決策:
- 故障条件を含むシステム電圧を再計算する
- 安全な動作範囲内でより低いUc値を選択する
- 接地システムのタイプと構成を確認する
問題：SPD設置にもかかわらず機器が損傷する
考えられる原因:
- Up値が機器の耐電圧を超える
- SPDレベル間の連携が不十分
- SPDの設置または接地が不適切
解決策:
- Up ≤ 0.8 × 機器のインパルス耐電圧を確保する
- 複数のレベルで連携されたSPDシステムを設置する
- 低抵抗の接地接続を確認する
問題：SPDの頻繁な交換
考えられる原因:
- Uc値がシステムの動作電圧に近すぎる
- 過剰な一時的過電圧
- 環境劣化
解決策:
- Ucの安全マージンを増やす
- 上流の電力品質問題を解決する
- 定期的なメンテナンススケジュールを実施する
安全要件とコードコンプライアンス
IEC規格要件
IEC 61643-11 低電圧配電システムのSPDの要件を規定し、IEC 62305-4は雷保護システムの要件を扱います。.
主要な安全要件：
- 雷保護システムを備えた設備には、Iimp ≥12.5kAのType 1 SPD
- 標準的なAC設備には、In ≥5kAのType 2 SPD
- 保護レベル間の適切な連携
設置安全ガイドライン
⚠️ 重要な安全ポイント：
- 設置は、認定された電気技師が行う必要があります
- SPDの動作には適切な接地が不可欠です
- 定期的な検査とメンテナンスが必要です
- SPDには、故障表示機能を含める必要があります
専門家の選択のヒント
専門家の推薦
- 常に認定されたSPDを選択する
- 評判の良い試験施設からのULまたはIEC認証を受けたSPDを選択する
- 地域の電気工事規定への準拠を確認する
- 長期的なパフォーマンスを考慮する
- 経年劣化を考慮して、十分なマージンを持つUc値を選択する
- SPDの寿命を長くするために、より高いIn定格を選択する
- 連携を計画する
- 複数のSPDデバイスは、Regulation 534.4.4.5に従って連携する必要があります
- 保護レベル間のエネルギー連携を考慮する
- 将来の変更を考慮する
- 潜在的なシステム電圧の変更を考慮して設計する
- 機器のアップグレードと感度の変化を考慮する
💡の専門家にヒント: より高いサージ電流定格を選択しても、必ずしもより良い保護が得られるとは限りませんが、SPDの寿命は長くなります。.
よくある質問
Ucがシステムに対して低すぎるとどうなりますか？
Ucがシステムの動作電圧を下回ると、SPDが継続的に作動し、即座の故障と潜在的な安全上の危険につながります。常にUcが予想される最大システム電圧を超えるようにしてください。.
機器の定格よりも高いUpのSPDを使用できますか？
いいえ、Up値は、機器のインパルス耐電圧よりも少なくとも20％の安全マージン（Up ≤ 0.8 × Uw）で低くなければなりません。Up値が高いと、機器に損傷を与える電圧が到達する可能性があります。.
機器のインパルス耐電圧をどのように決定しますか？
定格インパルス電圧（Uw）または過電圧カテゴリについて、機器の仕様を確認してください。230/400V設備の最も敏感な機器は、過電圧カテゴリII（2.5kV）まで保護する必要があります。.
最大の安全のために、利用可能な最も高いUc値を選択する必要がありますか？
いいえ、Uc値が大きいほど常に良いとは限りません。Ucが高いほど、始動電圧と残留電圧が高くなり、保護効果が損なわれる可能性があります。システム要件に基づいて最適なUcを選択してください。.
SPDはどのくらいの頻度で検査する必要がありますか？
定期的な検査は不可欠であり、非機能的なインジケーターを備えたSPDは直ちに交換する必要があります。年次検査または重大なサージイベント後にスケジュールしてください。.
Type 1、Type 2、およびType 3 SPDの違いは何ですか？
Type 1 SPDは直接雷撃（10/350 µs）を処理し、Type 2 SPDは主要な設備保護（8/20 µs）を提供し、Type 3 SPDは負荷の近くの個々の機器を保護します。.
結論：正しい選択をする
UcおよびUpパラメータを理解することは、効果的なサージ保護に不可欠です。適切に選択されたUc値は、サージイベント中にSPDが適切に作動することを保証し、正しいUp値は適切な機器保護を保証します。.
最適な選択のための主要なポイント：
- Ucは、システム電圧を十分に上回る安全マージンをもって選択してください。
- Upが機器の耐電圧能力を下回るようにしてください。
- システムの接地方式と故障状態を考慮してください。
- 複数レベルにわたって協調保護を実施してください。
- 適切な設置がなされた認証済みのSPDを優先してください。
複雑な設置や重要なアプリケーションの場合は、資格のある電気エンジニアに相談して、最適なSPDの選択とシステム保護を確保してください。適切なサージ保護への投資は、損傷した機器の交換やシステムのダウンタイムのコストをはるかに上回ります。.
