低圧SPD（サージ防護デバイス）の選び方｜クラス・Uc・Up・分離器

「SPDを付けたのに機器が壊れた」という話の多くは、性能不足ではなく、置き場所と配線、そして接地の取り方が原因です。SPDは単体で完結する部品ではなく、等電位ボンディングの一部として働きます。

この記事では、役割の違い → LPZとクラス → Uc・Up・電流パラメータ → 分離器 → 施工 → 点検の順に整理します。高圧側の避雷器は高圧避雷器（LA）の役割、耐電圧との突き合わせは絶縁協調とLIWVで扱っています。

SPDは「機器へ届く電圧」を下げる部品

SPDは、雷や開閉によるサージ電流を分流し、回路の過渡的な過電圧を制限します。国土交通省の公共建築工事標準仕様書でも、低圧用SPDは「回路の過渡的な過電圧を制限し、サージ電流を分流するもの」とされ、正常か故障かを判別できる表示を設けることが求められています。

大事なのは、SPDが電圧をゼロにする部品ではないという点です。動作中も、機器の端子には電圧防護レベルUpに相当する電圧が残ります。その残り値が機器の耐えられる値より低いかどうかが、防護の成否を決めます。

高圧避雷器（LA）と低圧SPDは守る場所が違う

• 高圧避雷器（LA）：高圧受電設備の高圧側。変圧器やVCBなど高圧機器を守る。
• 低圧SPD：低圧配電システム側。分電盤から先の低圧機器・制御機器を守る。
• 通信・信号用SPD：通信線、信号線、同軸など、電源以外の引込口を守る。

高圧にLAがあるからといって、低圧機器や通信線が守られるわけではありません。雷サージは電源線だけでなく、通信線、接地線、金属配管など複数の経路から入ります。

建築基準法の避雷設備とSPDは別の話

建築基準法第33条は、高さ20mを超える建築物には有効に避雷設備を設けなければならない（周囲の状況によって安全上支障がない場合を除く）と定めています。これは主に受雷部・引下げ導線・接地からなる外部雷保護です。

一方、SPDは建築物内部の電気・電子設備を守る内部雷保護に位置づけられます。農林水産省の雷害対策の資料でも、内部の雷保護システムは等電位ボンディング（SPDの使用を含む）と、外部雷保護システムからの絶縁で構成されると整理されています。避雷針があるからSPDは不要、という関係ではありません。

雷保護領域（LPZ）で設置場所を決める

SPDは「どこに置くか」で必要な性能が変わります。建物を、雷の影響が強い外部領域から、遮へいされた内部領域へと段階的に区分したものが雷保護領域（LPZ）です。SPDはその境界に置きます。

この区分は農林水産省の雷害対策の資料が示す適用例で、配電盤のシステム電圧や設置場所によって電圧値は変わります。引込口に1台入れて終わり、ではなく、境界ごとに段階的に置くのが基本形です。

クラスⅠ・Ⅱ・Ⅲは試験の種類を表す

SPDのクラスは、そのSPDがどの試験に合格したかを示します。音羽電機工業の用語集では、クラスⅠ試験は公称放電電流Inとインパルス電流Iimpにより実施する試験、クラスⅡ試験は公称放電電流Inと最大放電電流Imaxにより実施する試験と説明されています。

直撃雷電流の一部が流入しうる引込口にはクラスⅠ、その内側の分電盤にはクラスⅡ、機器直近にはクラスⅢ、という置き方が基本になります。

Iimpは10/350μs、In・Imaxは8/20μs

10/350μsと8/20μsでは、同じ「20kA」でも電荷量とエネルギーが大きく違います。波形の違う数値を並べて大小を比べても意味がありません。

最大連続使用電圧Ucは系統電圧から決める

Ucは、SPDに連続して印加してもよい最大電圧の実効値または直流電圧です。系統の常時電圧に対して余裕がないと、SPDが常時ストレスを受け、劣化が早まります。

国土交通省の標準仕様書では、低圧用SPDクラスⅡの性能として、特記がなければ単相100V・200Vおよび三相200VでUc AC220V以上、三相400VでUc AC440V以上を示しています。系統の電圧が同じでも、接地方式や保護モードによって各SPDに加わる電圧は変わるため、結線図と併せて確認します。

電圧防護レベルUpは機器の耐電圧より低く

Upは、SPDの端子間に発生する制限電圧の最大値です。電源用SPDでは公称放電電流Inを流したときの値で示されます。選定の要点は単純で、Upが被保護機器のインパルス耐電圧より十分低いことです。

標準仕様書のクラスⅡの性能では、電圧防護レベルは単相100V・200Vおよび三相200Vで1,500V以下、三相400Vで2,500V以下（対地電圧が300V以下の場合）とされ、公称放電電流は5kA以上（8/20μs）、1線当たり対地間の値と注記されています。

耐インパルス電圧カテゴリと突き合わせる

低圧機器には、設置位置に応じた耐インパルス電圧が定められています。分電盤側で4.0kV、その内側で2.5kV、機器側で1.5kVというように、内側へ行くほど低くなります。SPDのUpは、その位置の機器カテゴリより低くなければ意味がありません。

この関係は高圧側の絶縁協調と同じ考え方です。ストレス、保護レベル、耐える側を同じ土俵で比較します。詳しくは絶縁協調とLIWVを参照してください。

SPD分離器はJISが求める必須要素

SPDは劣化したり、短絡故障したりします。そのため、JIS C 5381-11では、TN及び／又はTT系統だけのN－PE間の接続用SPDを除き、SPDは分離器（内部若しくは外部、又はその両方のいずれか）をもっていなければならないとされています。

分離器は、SPDが故障したときに系統から切り離す装置です。これがないと、故障したSPDに短絡電流が流れ続け、発火のリスクが生じます。標準仕様書でも、低圧用SPDは特性に適合したSPD分離器と組み合わせて設けるものとされています。

分離器は設置箇所の短絡電流を切れること

標準仕様書は、SPD分離器について「設置箇所における短絡電流を遮断できるもの」と定め、SPD本体への内蔵も認めています。つまり、分離器の選定にもその位置の短絡電流の見積りが必要です。短絡電流の求め方は配線用遮断器（MCCB）の選び方で扱っています。

接続配線は短く。1mで約1kVが乗ることがある

SPDの効き目を最も落とすのが、接続配線です。白山製作所の資料では、配線はできるだけ短くすること、機器へ移行する残留電圧には配線のケーブルに誘起した電圧も加わること、そして1kA/μsのサージの場合、配線長1mあたり1kV程度の電圧が誘起することがあると説明されています。

数値は条件で変わりますが、配線を詰めるだけで防護レベルが実質的に改善するという関係は変わりません。SPDは被保護機器や主幹に近づけ、線を最短で引きます。

分電盤から10mを超えたら二段目を検討する

同資料では、SPDを設置した分電盤から10mを超える箇所の分電盤には新たなSPDの設置を検討すること、分電盤から被保護機器までの距離が10mを超える場合はSPDを被保護機器に近接して設置することが示されています。距離が伸びると、線路で誘起する電圧や反射の影響で、上流のSPDだけでは守りきれなくなるためです。

段階設置では形式の組合せを確認する

SPDには、放電ギャップのような電圧スイッチング形と、バリスタのような電圧制限形があります。段階的に設置する場合、上流と下流の形式によっては、上流が動作せず下流に負担が集中することがあります。メーカー資料の接続例に沿って、必要ならデカップリング（協調用インピーダンス）を含めて設計します。

接地と等電位ボンディングが前提

SPDは「サージを逃がす」というより、「保護対象の電位差を小さくする」部品です。SPDの接地と被保護機器の接地が別系統だと、両者の間に電位差が残り、機器の端子間には結局大きな電圧が加わります。

建築物内の等電位ボンディングと共通接地の考え方は、外部雷保護と一体で整合させます。高圧受電設備側の接地系統は高圧受電設備の接地系統図で扱っています。

保護モード（L-N・L-PE・N-PE）を図面で確定する

SPDは、どの端子間に入れるかで役割が変わります。線間（L-N）だけでは対地サージに対応できず、対地（L-PE、N-PE）を含めた保護モードが要ります。系統方式（TN、TT）と接地方式によって必要な構成が変わるため、単線結線図と接地系統図で確定してから機種を選びます。地絡保護との関係は漏電遮断器の選び方と併せて確認してください。

通信・信号回線用SPDは別の規格で選ぶ

電源用と通信・信号用は規格が分かれています。農林水産省の資料では、低圧配電システムに接続するSPDはJIS C 5381-11・-12、通信及び信号回路に接続するSPDはJIS C 5381-21・-22によると整理されています。通信用ではクラスではなくカテゴリ（C2、D1など）で区分します。

電源側だけ対策しても、LAN、監視、計装の線から入るサージは止まりません。引込口を洗い出して、経路ごとに対策します。非常電源や防災設備との関係は消防法・建築基準法と電気設備で扱っています。

太陽光発電の直流側は専用のSPDを使う

太陽電池設備の直流側に接続するSPDには専用のJIS（C 5381-31）があります。直流は電流零点がなく、日射があるかぎり電圧が出続けるため、交流用SPDの流用はできません。直流定格、系統構成（接地の有無）、アレイ側と接続箱・パワコン側のどこへ入れるかを確認します。

SPDは消耗品。TOVと繰り返し動作で劣化する

SPDは、雷サージによる繰り返しの動作や、仕様を超えるサージで故障（劣化）に至ります。加えて、TOV（一時的過電圧）が加わると、バリスタ素子の劣化が進みます。中性線欠相や地絡による電圧上昇は、SPDにとってもストレスです。

単相3線式の中性線欠相で何が起きるかは単相3線式の中性線欠相で扱っています。SPDの故障表示が出たら、原因が雷とは限らない、という視点を持っておきます。

点検は年1回と襲雷シーズン直後

白山製作所の点検要領では、1年に1度は定期点検を行うこと、特に襲雷シーズンの直後は点検を行うことが推奨されています。あわせて、襲雷の間はSPDに触れないこと、電源用SPDの点検・調査では感電防止のため上位の遮断器等をOFFにし、給電がないことを確認することが挙げられています。

• 故障表示窓・表示灯の状態、信号出力の受信状況。
• 本体の変形、変色、焦げ、におい。
• 端子の緩み、接続線の損傷、接地線の腐食。
• 分離器（ヒューズ等）の動作有無。
• 落雷・停電の記録と、SPDの状態変化の突き合わせ。

SPDを選ぶ12ステップ

1. 建物の外部雷保護（避雷設備）の有無と構成を確認する。
2. 電源、通信、信号、計装など、外部から入る経路をすべて洗い出す。
3. LPZの境界を決め、SPDを置く位置を図面に落とす。
4. 各位置の系統方式、対地電圧、接地方式を確認する。
5. 被保護機器の耐インパルス電圧（カテゴリ）を調べる。
6. 境界に応じたクラス（Ⅰ・Ⅱ・Ⅲ）を決める。
7. Ucを系統電圧と保護モードから決める。
8. Upが機器のカテゴリより十分低い機種を選ぶ。
9. Iimp・In・Imaxを、波形を区別したうえで比較する。
10. 設置箇所の短絡電流に対応するSPD分離器を選ぶ。
11. 接続配線を最短にできる取付位置を決める。
12. 接地・等電位ボンディングと、点検・交換の手順を決める。

図面・台帳に残す26項目

建物の雷保護レベル、外部雷保護の有無、SPD設置位置、LPZ境界、系統方式、対地電圧、保護モード、メーカー、形式、クラス、Uc、Up、In、Iimp、Imax、分離器の種類と定格、設置箇所の短絡電流、接続線の種類・太さ・長さ、接地端子の接続先、等電位ボンディングバーの位置、故障表示の方式、信号出力の接続先、設置年月、点検周期、直近の点検日、交換履歴を残します。

SPDは交換前提の部品です。形式と接続条件が記録されていないと、更新のたびに調査からやり直しになります。受電設備側の設置条件はキュービクルの設置基準と合わせて台帳へ残します。

よくある12の誤解

• 避雷針があるので、建物内の機器にSPDは要らない。
• 高圧側にLAがあるから、低圧機器も守られている。
• SPDを付ければ、機器の端子電圧はゼロになる。
• クラスⅠとクラスⅡは、性能の上下を表しているだけである。
• Iimp 20kAとIn 20kAは同じ厳しさである。
• Upは低ければ低いほど無条件に良く、他の条件は関係ない。
• SPDの接続配線の長さは、性能に影響しない。
• 引込口に1台入れておけば、建物全体が守られる。
• SPD分離器は、付いていなくても問題ない。
• 電源にSPDを入れれば、通信線から入るサージも止まる。
• 交流用SPDは太陽光の直流側にもそのまま使える。
• SPDは動作表示が出るまで無点検でよい。

理解度チェック｜オリジナル3問

まとめ

• SPDは電圧をゼロにせず、Upに相当する電圧を残す。機器の耐電圧と比較して選ぶ。
• 設置位置はLPZの境界で決め、クラスⅠ・Ⅱ・Ⅲを使い分ける。
• Iimpは10/350μs、In・Imaxは8/20μs。波形の違う数値は比較しない。
• SPD分離器はJISが求める要素で、設置箇所の短絡電流を切れることが条件。
• 接続配線は最短に。1kA/μsでは1mあたり1kV程度が誘起しうる。
• 電源・通信・直流はそれぞれ別規格。点検は年1回と襲雷シーズン直後を目安に。

公式資料・一次情報

• e-Gov法令検索：建築基準法（第33条 避雷設備）
• e-Gov法令検索：電気設備に関する技術基準を定める省令
• 経済産業省：電気設備の技術基準の解釈
• 国土交通省：公共建築工事標準仕様書（電気設備工事編）令和7年版
• 農林水産省：水管理制御システム 雷害対策
• 日本規格協会：JIS C 5381-11:2014 低圧SPDの要求性能及び試験方法
• 日本規格協会：JIS C 5381-12:2014 低圧SPDの選定及び適用基準
• 日本規格協会：JIS C 5381-21:2014 通信及び信号回線に接続するSPD
• 日本規格協会：JIS C 5381-31:2020 太陽電池設備の直流側SPD
• 日本規格協会：JIS A 4201:2003 建築物等の雷保護
• 音羽電機工業：SPD関連用語集
• 音羽電機工業：高圧設備の耐雷対策
• 白山：SPD総合カタログ（分離器・接続配線・点検要領）

次に読む記事

この記事を書いた人：資格太郎電気工事士の独学合格を目指して学習中。法令・規格・メーカー一次資料を基に、試験学習と設備管理で混同しやすい境界を整理しています。運営者情報を詳しく見る