サージ保護デバイス (サージ プロテクタまたは SPD とも呼ばれる) は、電気回路で発生する可能性のある電圧のサージから電気部品を保護するように設計されています。

外部干渉の結果として電気回路または通信回路で突然の電流または電圧の増加が発生した場合、サージ保護デバイスは、非常に短い時間で導通してシャントし、サージが回路内の他のデバイスに損傷を与えるのを防ぎます。

サージ保護装置 (SPD) は、停電を防止し、システムの信頼性を高めるための費用対効果の高い方法です。

これらは通常、配電盤に設置され、過渡過電圧を制限することで、さまざまなアプリケーションで電子機器のスムーズで中断のない動作を確保する上で重要な役割を果たします。

SPDは、過渡サージによる過剰な電圧を保護対象機器から迂回させることで機能します。通常は金属酸化物バリスタ（MOV）またはガス放電管で構成され、過剰な電圧を吸収して接地に誘導することで、接続された機器を保護します。

電力サージは、落雷、電力網の切り替え、配線不良、高出力電気機器の作動など、さまざまな原因で発生する可能性があります。また、モーターの起動や大型家電製品の電源オン/オフなど、建物内で発生する事象によっても発生する可能性があります。

SPD をインストールすると、次のようないくつかの利点が得られます。

損傷を与える電圧サージから敏感な電子機器を保護します。

コンピュータ システムにおけるデータの損失や破損の防止。

電気障害から機器や装置を保護することで、機器や装置の寿命を延ばします。

電力サージによる電気火災のリスクを軽減します。

貴重な機器が保護されていることを知って安心できます。

SPDの寿命は、品質、サージの強度、メンテナンス方法などの要因によって異なります。一般的に、SPDの寿命は5年から10年です。ただし、最適な保護を確保するために、定期的にSPDを点検・試験し、必要に応じて交換することをお勧めします。

SPDの必要性は、地理的な場所、地域の規制、接続される電子機器の感度などの要因によって異なります。資格のある電気技師または電気エンジニアに相談し、具体的なニーズを評価し、電気システムにSPDが必要かどうかを判断することをお勧めします。

SPDの製造に使用される一般的なサージ保護部品には、金属酸化物バリスタ（MOV）、アバランシェ降伏ダイオード（ABD、旧称シリコンアバランシェダイオードまたはSAD）、ガス放電管（GDT）などがあります。MOVは、AC電源回路の保護に最も一般的に使用される技術です。MOVのサージ電流定格は、断面積とその構成に関係しています。一般的に、断面積が大きいほど、デバイスのサージ電流定格は高くなります。MOVは一般的に円形または長方形の形状ですが、7 mm（0.28インチ）から80 mm（3.15インチ）まで、多様な標準寸法が用意されています。これらのサージ保護部品のサージ電流定格は大きく異なり、メーカーによって異なります。この節で前述したように、MOVを並列アレイに接続することで、個々のMOVのサージ電流定格を単純に加算し、アレイ全体のサージ電流定格を求めることでサージ電流値を計算できます。その際、動作の協調を考慮する必要があります。

サージ電流を迂回させるのに最適なSPDは、どのような部品、トポロジー、そして特定の技術の導入によって実現されるのかについては、多くの仮説が存在します。すべての選択肢を提示するのではなく、サージ電流定格、公称放電電流定格、あるいはサージ電流能力について議論する際には、性能試験データを中心に検討することが望ましいでしょう。設計に使用されている部品や、採用されている特定の機械構造に関わらず、重要なのは、SPDがアプリケーションに適したサージ電流定格または公称放電電流定格を備えていることです。

IET 配線規則の最新版である BS 7671:2018 では、リスク評価を実施しない限り、過電圧によって次のような結果が生じる可能性がある場合には、過渡過電圧に対する保護を提供しなければならないと規定されています。

人命に重大な傷害または損失をもたらす、または

公共サービスの中断や文化遺産の損傷につながる場合、または

商業活動または産業活動の中断につながる、または

同じ場所にいる多数の個人に影響を与えます。

この規制は、住宅、商業、工業を含むすべての種類の施設に適用されます。

IET 配線規則は遡及的ではありませんが、以前の版の IET 配線規則に従って設計および設置された設備内の既存の回路で作業を行う場合は、変更された回路が最新版に準拠していることを確認する必要があります。これは、設備全体を保護するために SPD が設置されている場合にのみ有益です。

SPDを購入するかどうかの決定はお客様次第ですが、SPDを省略するかどうかについて十分な情報に基づいた判断を下せるよう、十分な情報を提供する必要があります。SPDのコスト（数百ポンド程度で済む場合もあります）と、コンピューター、テレビ、煙検知器やボイラー制御などの必要な機器など、電気設備やそれに接続する機器のコストを比較検討し、安全リスク要因に基づいて決定を下すべきです。

適切な物理的スペースが利用できる場合は、既存のコンシューマー ユニットにサージ保護をインストールできます。十分なスペースが利用できない場合は、既存のコンシューマー ユニットに隣接する外部エンクロージャにサージ保護をインストールできます。

一部の保険契約では、機器は SPD でカバーされている必要があり、そうでない場合は請求があった場合に保険金が支払われないと定められている場合があるため、保険会社に確認することも重要です。

サージプロテクタ（一般に避雷器と呼ばれる）の等級分けは、IEC 61643-31およびEN 50539-11の細分避雷理論に基づいて評価され、区画の接合部に設置されます。技術要件と機能はそれぞれ異なります。第一段階の避雷器は、0-1ゾーン間に設置され、電流要件が高く、IEC 61643-31およびEN 50539-11の最小要件はItotal（10/350）12.5kJです。第二段階と第三段階は、主に過電圧を抑制するために、1-2ゾーンと2-3ゾーン間に設置されます。

サージ保護装置 (SPD) は、損傷、システムのダウンタイム、およびデータ損失を引き起こす可能性のある過渡過電圧の有害な影響から電子機器を保護するために不可欠です。

多くの場合、機器の交換や修理にかかるコストは、特に病院、データ センター、工業プラントなどのミッション クリティカルなアプリケーションでは、かなり高額になる可能性があります。

回路ブレーカーとヒューズは、このような高エネルギー事象に対処するように設計されていないため、追加のサージ保護が必要になります。

SPD は、機器から過渡的過電圧を迂回するように特別に設計されており、機器を損傷から保護し、寿命を延ばします。

結論として、SPD は現代の技術環境に不可欠です。

SPDの動作原理

SPDの基本原理は、過剰な電圧に対して低インピーダンスの接地経路を提供することです。電圧スパイクやサージが発生すると、SPDは過剰な電圧と電流を接地に迂回させることで機能します。

このようにして、入力電圧の大きさは、接続されたデバイスに損傷を与えない安全なレベルまで下げられます。

サージ保護デバイスが機能するには、さまざまな条件下で高インピーダンス状態と低インピーダンス状態の間を遷移する非線形コンポーネント（バリスタまたはスパークギャップ）が少なくとも 1 つ含まれている必要があります。

その機能は、放電またはインパルス電流を迂回させ、下流の機器の過電圧を制限することです。

サージ保護装置は、以下の 3 つの状況で機能します。

A. 通常状態（サージなし）

サージ状態がない場合、SPD はシステムに影響を与えず、オープン回路として機能し、高インピーダンス状態のままになります。

B. 電圧サージ発生時

電圧スパイクやサージが発生した場合、SPDは導通状態に移行し、インピーダンスが低下します。これにより、SPDはインパルス電流を接地に迂回させ、システムを保護します。

C. 通常運転に戻る

過電圧が放電された後、SPD は通常の高インピーダンス状態に戻ります。

サージ保護装置（SPD）は電気ネットワークに不可欠なコンポーネントです。しかし、システムに適したSPDを選択するのは難しい場合があります。

最大連続動作電圧（UC）

SPDの定格電圧は、システムに適切な保護を提供するために、電気システムの電圧と互換性がある必要があります。定格電圧が低いとデバイスが損傷し、定格電圧が高いと過渡電流を適切に遮断できません。

応答時間

SPDが過渡現象に反応する時間を表します。SPDの応答が速いほど、SPDによる保護性能は向上します。通常、ツェナーダイオードベースのSPDが最も応答速度が速いです。ガス封入型は比較的応答時間が遅く、ヒューズとMOV型は最も応答時間が遅くなります。

公称放電電流（In）

SPD は 8/20μs 波形でテストする必要があり、住宅用小型 SPD の標準値は 20kA です。

最大インパルス放電電流（Iimp）

デバイスは、過渡イベント中に障害が発生しないことを保証するために、配電ネットワークで予想される最大サージ電流を処理できなければならず、10/350μs の波形でテストする必要があります。

クランプ電圧

これはしきい値電圧であり、この電圧レベルを超えると、SPD は電力線で検出したすべての過渡電圧をクランプし始めます。

メーカーと認証

ULやIECといった公平な試験機関の認証を取得している、実績のあるメーカーのSPDを選択することが重要です。認証は、製品が検査され、すべての性能およびセキュリティ要件を満たしていることを保証します。

これらのサイズ設定ガイドラインを理解することで、ニーズに最適なサージ保護デバイスを選択し、効果的なサージ保護を保証できるようになります。

サージ保護装置（SPD）は、過渡過電圧に対する信頼性の高い保護を提供するように設計されていますが、特定の要因によって故障が発生する場合があります。SPDの故障の根本的な原因としては、以下のようなものが挙げられます。

1.過度の電力サージ

SPDの故障の主な原因の一つは過電圧です。過電圧は落雷、電力サージ、その他の電気的障害によって発生する可能性があります。設置場所に応じて適切な設計計算を行った上で、適切なタイプのSPDを設置するようにしてください。

2.老化要因

温度や湿度などの環境条件により、SPDの保管寿命には限りがあり、時間の経過とともに劣化する可能性があります。さらに、SPDは頻繁な電圧スパイクによって損傷を受ける可能性があります。

3. 構成の問題

誤った構成、例えばY字型SPDをデルタ結線された負荷に接続した場合など。SPDに高い電圧がかかり、SPDが故障する可能性があります。

4.コンポーネントの故障

SPD には、金属酸化物バリスタ (MOV) などの製造上の欠陥や環境要因により故障する可能性のあるコンポーネントがいくつか含まれています。

5.不適切な接地

SPDを適切に動作させるには、接地が不可欠です。接地が不適切だと、SPDが誤動作したり、安全上の懸念が生じたりする可能性があります。