NiP 直撃雷用SPD

IEC国際認証機関合格

酸化亜鉛形「直撃雷用SPD」　実用化

音羽電機工業株式会社（兵庫県尼崎市代表取締役社
長吉田修以下ＯＴＯＷＡ）は、この度直撃雷から
建物内部の電子機器やシステムを保護する、低圧用
のサージ防護デバイス（Surge Protective Device
以下ＳＰＤ）を国内で初めて酸化亜鉛素子を用いて
実用化しました。

　

第1回　雷写真コンテストグランプリ「電光石火」

１直撃雷対策の重要性

高度情報社会を支える情報通信機器を始めとする各種電子機器は、雷のような大きな異常電圧に非常に弱く、近年、落雷による被害が増加傾向にあります。
平成１４年度の電気学会全国大会では、雷被害による日本全体の損失額は１０００～２０００億円/年と報告されております。
このように高度情報社会は、雷の影響を受けやすい情報通信機器や各種電子機器によってコントロールされていることから、重要施設やライフラインは誘導雷対策だけでなく、直撃雷対策の必要性・重要性が急速にクローズアップされてきました。

２規格化の動き

送・配電線などの高電圧で使用されている避雷器には、ＪＥＣやＪＩＳが制定されていますが、低圧用については今まで規格が定められていませんでした。
しかし高度情報化社会を迎え、雷対策の重要性が高まったことにより、２００３年にＪＩＳＡ４２０１「建築物の雷保護」が改訂され、２００４年には低圧用の避雷器について新しくＪＩＳ（ＪＩＳＣ５３８１シリーズ）が制定されました。
新たに制定されたＪＩＳには、これまでの誘導雷だけでなく、極端にエネルギーの大きい直撃雷に対するＳＰＤの規定が盛り込まれました。
表１に直撃雷及び誘導雷に対するＳＰＤの概要を示します。

種類	試験クラス	試験波形	要求性能	用途
直撃雷用	クラスⅠ	10/350μｓ相当	Ipeak/20kA Q電荷/10C	受雷部（避雷針）を有する建造物内の低圧電源の幹線に設置
誘導雷用	クラスⅡ	8/20μｓ	In/20kA	主として電子機器、装置の電源部に設置
誘導雷用	クラスⅢ	8/20μｓ	In/10ｋA	主として高信頼性を必要とするコンピュータなどの内部に装着

表１ＳＰＤの直撃雷用及び誘導雷用の規格と用途

　※ 要求性能について
　　　直撃雷用のクラスⅠ試験の要求性能２０ｋＡ（10/350μｓ）は、従来から一般的に使用されてきた誘導
　　　雷用クラスⅡ試験の要求性能２０ｋＡ（8/20μｓ）の約３０倍に相当します。

３我が国の現状

これまで低圧回路の電子機器や設備の雷保護には、我が国が世界に誇る代表的な発明である酸化亜鉛素子を用いたサージ防護素子が広く使用されてきました。また雷対策は、主として誘導雷対策であり、極端にエネルギーの大きい直撃雷対策は行われていませんでした。
このような中、直撃雷対策の必要性が認識され、新ＪＩＳの制定を機に直撃雷用のＳＰＤの導入検討が始まったものの、国内では生産されていないことから、ギャップ式の海外ＳＰＤの導入が検討されてきました。

４酸化亜鉛形「直撃雷用SPD｝

ＯＴＯＷＡはこの度、直撃雷対策に適したインパルス電流（Ｉimp）２５ｋＡの一相形とインパ
ルス電流１５０ｋＡ（一相あたりＩimp５０ｋA）の三相一体形の２タイプの「直撃雷用SPD」を
国内で初めて酸化亜鉛素子を用いて実用化しました。
直撃雷用のSPDは過大なエネルギーを処理する性能が基本ですが、被保護回路への接
続など配線方法によって保護特性が大きく影響することがあります。
本製品はこれらの問題を解消し安心してお使い頂けるよう、OTOWAが半世紀にいたって
培ってきたノウハウを活用したもので、三相一体形は世界での実用化第一号となります。
（特許出願中）

４-１要素技術、特長

本製品の実用化は、OTOWAが世界に誇る酸化亜鉛素子の要素技術を駆使して原材料の微細化、均一分散、成形の均一化、温度プロファイルや製造プロセスなどの最適化検討により素子内の均質性を大幅に向上させたことによって実現しました。新素子の単位体積あたりのエネルギー耐量を表２に示します。
これらのSPDの使用目的は、直撃雷から電子機器や装置を保護することですが、そのためには過大な侵入電圧を極力低く抑制することが必要です。この抑制度合いのことを電圧防護レベル（Up）と称しますが、この性能は電子機器を雷から保護するうえで最重要項目であります。
本製品は酸化亜鉛素子を用いることから海外からの導入検討が始まっているギャップ式に比べて数段優れた電圧防護レベルを有しております。
また、ギャップ式のような続流が生じないため、電源回路へ影響を与えることがないなどの大きな特長を備えております。

従来素子	200J/cm3
新開発素子	500J/cm3

表２新開発エネルギー耐量

４-２「直撃雷用SPD」
定格概要

製品形式	ＬＤ－２５Ｅ３（三相一体形）	ＬＤ－２２Ｅ（一相形）
最大連続使用電圧（Uc)	3φ3W 230 VAC	230 VAC
電圧防護レベル（Up）	＜1.5kV	＜1.5kV
インパルス電流（Iimp）	50kA（10/350μｓ）/相	25kA（10/350μｓ）
試験クラス	クラスⅠ	クラスⅠ
外郭に対する保護等級	IP20	IP20
外形寸法（縦×横×高さ）	150×178×149mm	102×30×118.5mm
重量	約4kg	約400g

５ＩＥＣ国際認証機関の試験に合格

この酸化亜鉛形「直撃雷用ＳＰＤ」は、ＩＥＣの国際認証機関であるＣＥＳＩ試験所（イタリア）で、新ＪＩＳに規定されているクラスⅠ試験に合格し、その信頼性が証明されています。