サージプロテクタの選定と関連問題の分析における重要なポイント

サージプロテクタは高効率の回路保護装置であり、過渡的な高電圧や高エネルギーパルスに耐え、元の高インピーダンスから低インピーダンスへ高速（10⁻⁹秒）で移行し、過渡的な高電圧干渉パルスを所定の電圧まで下げることで、機器や精密機器を損傷から効果的に保護し、回路が干渉なく動作するようにします。

（１）サージ保護装置は３つのレベルに分けられる
第1レベルの保護装置は、送電線が落雷を受けた際に発生する直撃雷電流や膨大なエネルギーを放電する役割を担います。第1レベルの保護装置は、三相電圧切替電源用避雷器でなければならず、その雷電流容量は60kA以上でなければなりません。一般的には、一般配電用途に使用されます。
第2段階の目的は、第1段階避雷器を通過する残留サージ電圧の値を1500～2000Vにさらに制限し、lpz1-lpz2間の等電位接続を実現することです。配電盤のラインからの出力電力避雷器を第2レベルの保護として使用する場合、電圧制限電力避雷器を使用し、その雷電流容量は20kA以上でなければなりません。

第3レベルの保護の目的は、最終的に機器を保護し、残留サージ電圧の値を1000V未満に低減することです。第3レベルの保護としては、直列電圧制限型避雷器を使用し、その雷電流容量は10kA以上でなければなりません。一般的に、末端配電機器に使用されます。
異なる配電システムには、対応するサージ保護装置を選択する必要があり、それらはTN（TN-S、NC、TN-CS）、it、およびTTに分類できます。

1) 一次保護
その目的は、サージ電圧がlpz0領域からlpz1領域へ直接伝導するのを防ぎ、数万ボルトから数十万ボルトのサージ電圧を2500～3000ボルトに制限することである。
家庭用変圧器の低電圧側に設置された電力避雷器を第1レベルの保護として使用する場合、それは三相電圧切り替え電力避雷器でなければならず、その雷電流は60kA以上でなければなりません。このレベルの電力避雷器は、使用者の電力供給システムの入口で入力線の各相と大地の間に接続される大容量電力避雷器でなければなりません。電気設計のオンライン教育の教師Diは、一般的にこのレベルの電力避雷器は1相あたり100kAを超える最大衝撃容量を持ち、必要な制限電圧が1500V未満であることを要求しており、これをクラスレベル電力避雷器と呼びます。これらの電磁避雷器は、雷や誘導雷の大電流に耐え、高エネルギーサージを引き付け、大量のサージ電流を大地に迂回させるように設計されています。これらは中レベルの保護として制限電圧（インパルス電流が電力避雷器を通過する際に、線路上の最大電圧を制限電圧と呼ぶ）のみを提供します。なぜなら、クラスレベルの保護装置は主に大きなサージ電流を吸収するため、それだけでは電力供給システム内の繊細な電気機器を完全に保護することはできないからです。

第1レベルの電力避雷器は、10/350μsおよび100kAの雷サージを防止することができ、IECで規定された最高レベルの保護基準を満たしています。
技術的な基準は以下のとおりです。雷電流は100kA（10 / 350us）以上であること。残留電圧値は2.5kV以下であること。応答時間は100ns以下であること。
2) 二次的な保護
その目的は、第1レベル避雷器を通過する残留サージ電圧の値を1500～2000Vにさらに制限し、lpz1-lpz2間の等電位接続を実現することである。
配電盤のラインからの出力電力避雷器を第2レベルの保護として使用する場合、重要または敏感な電気機器に電力を供給する分岐配電場所に電圧制限電力避雷器を設置し、その雷電流容量は20KA以上でなければなりません。Di氏（電気設計のオンライン教育）によると、これらの電力避雷器は、使用者の電源入口にある避雷器を通過する残留サージエネルギーをよりよく吸収し、過渡過電圧に対して優れた抑制効果を発揮します。

ここで使用される電力避雷器の最大インパルス容量は、1相あたり45kA以上、必要な制限電圧は1200V未満である必要があり、これはクラスII電力避雷器と呼ばれます。一般的に、使用者電源システムが第2レベルの保護を実現していれば、電気機器の動作要件を満たすことができます。
クラスCプロテクタは、第1相、第1相、第1相の全モード保護のためのクラスII電源避雷器に採用されており、主な技術パラメータは次のとおりです。雷電流容量は40ka（8/20us）以上であること。残留電圧のピーク値は1000Vを超えないこと。応答時間は25nsを超えないこと。

3) 第三レベルの保護
その目的は、残留サージ電圧を1000V未満に低減することで機器を保護し、サージエネルギーが機器に損傷を与えるのを防ぐことです。
電子情報機器の交流電源の入力端に設置される電力避雷器を第3レベルの保護として使用する場合、それは直列電圧制限電力避雷器でなければならず、その雷電流容量は10kA以上でなければならない。
最後に、内蔵型避雷器を電気機器の内部電源に使用して、小さな過渡過電圧を完全に除去することができます。電気設計のオンライン教育を担当するDi氏によると、ここで使用する避雷器の最大耐衝撃容量は、1相あたり20kA以下でなければならず、必要な制限電圧は1000V未満でなければなりません。特に重要または敏感な電子機器については、第3レベルの保護が必要であり、システム内部で発生する過渡過電圧から電気機器を保護することもできます。マイクロ波通信機器、移動基地局通信機器、レーダー機器に使用される整流器電源については、動作電圧の保護ニーズに応じて、適切な動作電圧のDC電源避雷器を非レベル保護として選択する必要があります。

4) 保護対象機器の耐電圧レベルに応じて
2段階の雷保護によって電圧を機器の耐電圧レベル以下に抑えられる場合は、2段階の保護のみで十分です。機器の耐電圧レベルが低い場合は、4段階以上の保護が必要になる場合があります。4段階目の保護における雷電流容量は5kA以上でなければなりません。
（２）サージプロテクタの前にヒューズと回路ブレーカーを設置する必要があるのはなぜですか？
サージプロテクタを通過する突入電流が最大許容電流（IMAX）を超えると、サージプロテクタは破壊され、回路の短絡故障が発生します。短絡故障を遮断するには、回路ブレーカーまたはヒューズを設置する必要があります。電気設計のオンライン講師であるディ氏は、落雷のたびにサージプロテクタの劣化が進むと述べています。例えば、電流が長時間流れると、サージプロテクタは過熱し、劣化が加速します。この場合、サージプロテクタが許容最大温度に達する前に、回路ブレーカーまたはヒューズの熱保護システムが作動してサージプロテクタを遮断する必要があります。

サージプロテクタのヒューズおよび回路ブレーカーに関する要件：定格電流で20回の標準8/20マイクロ秒および1.2/50マイクロ秒のテストパルスを印加した場合、回路ブレーカーまたはヒューズは作動しないこと。サージプロテクタが故障して短絡した場合、回路ブレーカーまたはヒューズが作動すること。サージプロテクタがスイッチングモジュールである場合、その損傷モードは開回路であるため、小型回路ブレーカーおよびヒューズなしで保護できること。
ヒューズと回路ブレーカーはどちらも、サージプロテクタの優れた保護として使用できます。ヒューズの特性：ヒューズには、長時間遅延と逆時間制限特性を持つ瞬時電流の 2 つの保護機能があります。電気設計のオンライン教育の Di 氏によると、それぞれ過負荷と短絡保護として使用され、つまり、故障による溶断後にはヒューズリンクを交換する必要があります。回路ブレーカーの特徴：回路ブレーカーには、瞬時電流保護と過負荷熱保護があります。故障による切断後、部品を交換することなく手動でリセットできます。
入力ラインの違いを確認してください。三相280V 5線式システムまたは三相380V 4線式システムには、440Vサージプロテクタを選択する必要があります。単相220V 2線式システムまたは単相220V 3線式システムには、220Vサージプロテクタを選択する必要があります。また、住宅建物の入力ラインにおける三相280Vの場合、選択したサージプロテクタの保護レベルはレベル2、単相220Vの場合はレベル3であることに注意してください。
TN-CSシステム回線が建物の一般配電盤に入った後、ペンラインはN線とPE線に分岐されます。必要なのは、I相線とペンラインの間にサージプロテクタを設置することだけです。
サージプロテクタ前面のスイッチで、ヒューズと回路ブレーカーを選択できます。一般的に、IMAXが40kAを超える場合は40～63A、IMAXが40kA未満の場合は20～32Aを選択する必要があります。

（３）サージプロテクタと避雷器は同じものですか？
サージプロテクタと避雷器はどちらも過電圧、特に雷過電圧を防止する機能を持つが、その用途には多くの違いがある。
1) 避雷器は0.38kVの低電圧から500kVの超高電圧まで複数の電圧レベルに対応していますが、サージ保護装置は一般的に低電圧製品のみです。

2) 避雷器は主に一次システムに設置され、雷波の直接侵入を防ぎますが、サージプロテクタは主に二次システムに設置され、避雷器が雷波の直接侵入を防いだ後、または避雷器が雷波を防げなかった場合の補助的な対策です。

3) 避雷器は電気機器を保護するために使用され、サージプロテクタは主に電子機器やメーターを保護するために使用されます。
4) 避雷器は電気の一次系統に接続されるため、十分な外部絶縁性能と大きな外観サイズが必要です。一方、サージプロテクタは低電圧に接続されるため、サイズは非常に小さくても構いません。