1 SPD(避雷器)とは
SPD(Surge Protective Device、日本語では「避雷器」や「サージ防護デバイス」)は、電源線や通信線に挿入し、 通常時は電気を流さず絶縁体として振る舞いながら、サージが発生した瞬間だけ低インピーダンスになってサージ電流を大地へ逃がし、機器を保護する装置です。
イメージで理解する
SPDは「安全弁」のようなものです。普段は閉じていますが、圧力(サージ電圧)が一定を超えた瞬間だけ開いて、余分な圧力(サージ電流)を逃がし道(接地線)へバイパスします。圧力が収まれば再び閉じて通常運転に戻ります。
2 動作原理（回路イメージ）
① 通常時：SPDは高インピーダンス(絶縁状態)で、通常の電力・信号伝送には影響を与えません。
② サージ発生時：電圧が動作開始電圧(制限電圧)を超えると、SPDは瞬時に低インピーダンス化し、サージ電流を接地線経由で大地に逃がします。
③ 復帰：サージが収まるとSPDは元の高インピーダンス状態に戻り、機器はサージ通過時のわずかな電圧上昇(制限電圧)のみを受けて保護されます。
SPDの効果は接地(アース)が適切に施工されていて初めて発揮されます。SPDと接地は必ずセットで考える必要があります（Module 4で詳しく解説）。
3 SPDのクラス（試験区分）
IEC 61643規格ではSPDを試験波形によってクラスI〜IIIに区分しています（JIS等では「I〜III型」等の呼称も併用されます）。設置位置に応じて使い分け、多段で組み合わせるのが基本です。
| クラス | 試験波形 | 主な設置場所 | 役割 |
|---|---|---|---|
| クラスI (粗保護) |
10/350µs (電流波形 Iimp) |
引込口・分電盤（建物の入り口） | 直撃雷に伴う大エネルギーの電流を受け止める一次防護 |
| クラスII (中間保護) |
8/20µs (電流波形 In) |
分電盤・幹線系統 | 誘導雷サージなど中程度のエネルギーを吸収する二次防護 |
| クラスIII (精密保護) |
1.2/50µs+8/20µs (複合波) |
機器直近のコンセント・末端 | 残留サージを機器の許容範囲までさらに抑える最終防護 |
多段保護(協調)の考え方：1つのSPDで全てを吸収するのではなく、建物入口(クラスI)→分電盤(クラスII)→機器直前(クラスIII)と段階的にサージを減衰させる「協調」設計が推奨されます。
4 SPDに使われる主な素子
ギャップ式（放電ギャップ）
2つの電極間の空間放電を利用。大電流を扱えるためクラスI用途に多いが、応答速度はやや遅め。動作後は短絡状態を保つ「後続電流」の遮断能力も選定基準になります。
バリスタ（酸化亜鉛素子/MOV）
電圧依存性抵抗素子。応答が速く広く普及。ただし繰り返しサージで劣化し、経年劣化の監視が必要。
アバランシェダイオード等
半導体接合の降伏現象を利用。応答が非常に速く、通信・信号回路など精密機器の保護(クラスIII)に使われる。
複合型SPD（ハイブリッド構成）
実際の製品では、大電流対応のギャップ式・バリスタとインダクタ（デカップリング素子）を組み合わせ、1台でクラスI+IIの性能を兼ねる「Type1+2」等の複合型SPDも普及しています。設置スペースや工事コストの制約が大きい現場でよく採用されます。
5 選定の実務フロー
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1
リスク評価：建物の避雷設備有無、地域の落雷リスク(雷密度Ng等)、LPLを踏まえてリスクレベルを見積もる。
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2
設置位置の決定：引込口・分電盤・機器直近のどこにSPDが必要か、LPZ境界を意識して配置を検討する。
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3
クラスの選定：設置位置に応じてクラスI〜IIIを選び、上流・下流のSPDとエネルギー協調がとれているか確認する。
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4
定格の確認：Uc(最大連続使用電圧)が系統電圧に適合し、Up(電圧保護レベル)が保護対象機器の絶縁耐力より十分低いことを確認する。
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5
配線・接地の設計：リード線を最短配線とし、接地抵抗・接地系統(統合接地)が十分であることを確認する。
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6
保守計画：劣化表示・遠隔監視の有無を確認し、定期点検・交換サイクルを維持管理計画に組み込む。
SPDと接地端子・母線を接続するリード線は、できる限り短く・太く・直線的に配線する必要があります。配線が長いとインダクタンスが増え、SPDの制限電圧に加えて配線のL・di/dtによる電圧が上乗せされ、保護効果が大きく低下します(一般に「リード線は最短で」が原則)。
バリスタ素子等は繰り返しサージを吸収するたびに徐々に劣化します。多くのSPDには劣化表示(インジケーター)や遠隔監視接点が付いており、定期点検・交換のサイクルに組み込むことが重要です。
6 多段協調設計と保護距離
複数のSPDを多段で設置する際、上流側SPDが確実に先に動作し、下流側SPDへの負荷を軽減する「エネルギー協調」が取れているかを確認する必要があります。協調が不十分だと、下流側のSPDだけに過大なエネルギーが集中して破損することがあります（協調にはSPD間の配線長やインダクタンスも影響します）。
もう一つ重要な概念が「保護距離」です。SPDから保護対象機器までの配線が長いと、配線のインダクタンスにより機器側で発生する振動電圧（オーバーシュート）が増加し、SPDの制限電圧だけでは機器を守れないことがあります。一般に機器から数m以上離れる場合は、機器直近に追加のクラスIII SPDを設置することが推奨されます。
Module 3 小テスト
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