落雷抑制の原理｜落雷避け・防止対策、避雷針の設置販売は株式会社落雷抑制システムズ

雷雲が接近しても「お迎え放電」を発生しなければ、放電路は形成されません。そこで、ビルの上空に大きめのキャパシタを取り付けます。キャパシタは、絶縁物を挟む2枚の金属で構成され、片側（地面側）はアース線に接続され、もう一方（上空側）は絶縁物を挟んだ対極になります。地面側は大地に接続されていますから正電極になり、絶縁物を挟んだ対極（上空側）は負電極になります。通常の避雷針でしたら、避雷針自体が正電極ですからそこからお迎え放電が始まります。ところが、消イオン容量型避雷針では、避雷針の上部は負電極ですから、この避雷針からはお迎え放電が出ることが出来ません。これにより、この避雷針には落雷が抑制されます。

しかしながら、これで、直撃雷は防ぐことが出来ても、この有効範囲の外で落雷が発生すれば、誘導された電圧は電線に乗ってビル内に侵入しています。これを防ぐには、別途、サージ保護装置が必要です。

雷サージとは雷によって発生し、電流減・通信線・電気・電気機器に直接または間接的にかかわる一時的に発生する短時間の異常な過電圧や過電流のことをいいます。
雷の電流は非常に大きいため、雷が建築物や電線などに直接落雷した場合には非常に大きな雷サージ電流が流れ、建築物や電気設備に大きな被害を与えます。また、直接の落雷でなくても雷法電路を流れる電流により、配電線や通信線近傍の電磁界が急変し、電源線や通信線に誘導による雷サージが発生します。
このようにして発生した雷サージが電留線や通信線を通って電気機器に侵入し、被害が生じます。落雷店から離れていても雷サージの影響は及び、すぐ近くの落雷でなくても被害を受ける可能性があります。

雷に対する対策には次の二つがあります。

１）雷が建物を直撃しないようにする対策 外部雷対策
２）電線を伝わってビルの侵入してくるサージによる被害を防ぐ 内部雷対策

時間軸で言いかえれば、

１）外部雷対策は、雷が落ちる前の予防手段、

２）内部雷対策は、雷が落ちた後の対策です。

天空から見れば直撃雷の対象は点ですが、内部雷被害は線が対象となりますので、雷被害においては、どちらかといえば、内部雷被害の方が圧倒的に多く、それらのためにはＳＰＤや耐雷トランスがあります。弊社のＰＤＣＥは、外部雷対策です。これら２つの対策はどちらも必要であり、片方だけで十分とは言い切れません。

外部雷対策として直撃雷に打たれるのが確率の問題であるのと同じく、内部雷対策でもどの程度のエネルギーがサージとして加わるのか？ これも正確には落雷が発生してみなければ分かりません。 自然界の複雑な挙動の前にはどちらも同じです。 にもかかわらず、日本では内部雷対策ばかりが検討されてきました。 内部雷対策については、多くの会社がＳＰＤ，耐雷トランスなどの製品を販売しています。落雷を防ぐということを特長とした製品は、弊社のＰＤＣＥの他は、ＤＡＳと呼ばれる製品の２種類があります。

ＰＤＣＥでは、直撃雷の予防はできても、電線を伝わってくるサージは防げません。

同じように、耐雷トランスやＳＰＤでは、サージは防ぐことができても直撃雷の発生自体を防げません。また、内部雷対策製品は、一次側で発生したサージを二次側に伝えないだけで、二次側で直接発生したサージには無力です。

内部雷対策製品を機能させるには、その建物内での二次側にてサージを発生させないようにすることが必要です。建物に避雷針という名の「誘雷針」を付けて直撃雷を捕捉した場合、建物内部すなわち二次側で誘導によるサ―ジが発生しますから、耐雷トランスやＳＰＤでは防ぎきれないことがあります。

外部雷保護製品と内部雷保護製品を併用することで両方の機能を補完的に活用することができます。

ＰＤＣＥの役割：直撃雷、至近距離での落雷を防ぎ、建物内部（二次側）でのサージ発生を予防する

ＳＰＤ/耐雷トランスの役割：電力線や通信線を伝搬してくるサージから建物内部（二次側）を護る。

接地は、大きく分類すると次の３種がバラバラに行われてきました。

１、落雷から保護するための雷保護用接地
２、電力を安全に使用するための保安用接地
３、通信設備のための接地

これらの接地極は、別々に地下に打ち込まれていますが、ある程度の隔離間隔がなければ地下で連結されているような状態になっています。そのために接地間電位差が発生します。これらの問題を解消するための手立てがあります。また、オフィス内のＬＡＮが高速化するにつれ、情報ネットワーク用の接地にも十分な配慮が必要になります。

雷対策での接地は、落雷の大電流を大地（地球：アース）に流すためのものです。情報通信ネットワークでの接地は、全く意味が異なります。

情報ネットワークでの接地は、

１）等電位電源線、
LAN配線の接地が同じ電位を保つ。

２）高周波ノイズの除去
高層の建物では、接地抵抗は低くできても、接地点までの長さが長くなるため、接地インピーダンスは低くなりません。そのような接地線に周波数の高いLANの接地を行っても効果は期待できません。

建物への直撃雷を抑制できたとしでも、この建物の付近に落雷があれば電力線、通信ケーブルを通じてこの建物へ雷サージは侵入します。これを防ぐためには次のような準備も必要になります。ネットワーク機器の多くは、電源線と通信線の二つのケーブルに接続されています。この2種類のケーブルは、この建物に入ってくるルートが必ずしも同じではありませんから、落雷が付近であれば、どちらか一方のケーブルの電位が高くなります。この電位差が機器に加わることで機器は損傷を受けます。

この電位差を発生させないようにするには、

１、被保護機器と外部との電気的な接続の間に絶縁トランスを介入させて外部からの雷サージを遮断する。
２、電源線と通信線の間にバイパス回路を設け、雷サージが器機を通過せずにバイパス回路を通過させる。

雷サージは、大地からも侵入します。容量性避雷針には落雷しなくても隣の建物に落雷した場合、大地からアースを通じてサージが侵入します。 これで、電源系のアースと通信系のアースに電位差が生じることになりますので、これを防ぐにはアース間の等電位化が必要になります。