消防・防災工事/電気工事/雷対策/長野県 長野市/信越電気防災株式会社

平川製作所指定販売工事店
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弊社はULの「国際標準」雷対策をお届けします。
私たちは諸外国と同じ専門国家資格「雷対策士」の日本での早期制定を望みます。
● 自動火災報知機の対策  
 T.世界との違い 〜今日「世界標準」、「非常識」なのはもはや日本だけです。〜
世界的に今日、火災報知機への雷対策(独立SPDの設置)は義務付けです。いわゆる先進諸国中、「法令上、何もしなくてもよい」のは今日もう、日本くらいになっています。個別対応が必要なため、各国、雷対策の専門家(国家資格所有者)によって別途、実施されています。防災機器ですからUL(Underwriters Laboratories Inc.米国保険業者安全試験所)準拠です。
ただ、日本でも自動火災報知機やそのシステムそのものはUL準拠ですから、ULの定める方法とUL認証SPDの「追加」により対策できます。これだけで雷サージによる自動火災報知機やそのシステムなどの故障を、70〜90%も防止することができます。
より高い効果を狙うには、加えて電源開放装置などと組み合わせます。
国内外で共通に使用されている日本製自動火災報知機本体(受信機)、国内向けと海外向けとの違いはどこかというと、海外向けはSPD搭載、国内向けはSPD未搭載であるということです。今日、ほとんどの製品が基本部分、国内外共通仕様であり、多くの日本国内向け受信機にUL認証SPDを装着することができます。
写真のものであれば、内部左下のベース部分に「空き」があります。この製品を海外で使用する場合には、この空き部分にUL認証SPDを配置すればOKということになります。そもそも輸出することを考えて設計してある製品ですので、SPDを設置するためのスペースを受信機本体内部に持っているわけです。
海外向けの場合、この位置に入ります。SPDのサイズのみならず、色もあわせてあるのはそれを意識してのものです。

海外では表蓋よりSPDの動作(故障)を目視確認できるようにしなければならない規定があり、この製品ではちょうどSPDの動作表示部が表蓋より出るデザインとなっています。このため表蓋に開口部を設けていない国内向け本製品にはうまく嵌りません。

UL認証SPDは受信機本体に内包できますが、国内向けは筐体も含めて型式認定を受けているため、薄型でSPD動作確認窓のない本製品への内包はできません。表示窓加工をすれば問題なく嵌りますが、国内規則上×です。

こういう場合には製品外部に取り付ければOKです。

海外でSPDの内包が許されるのはUL認証SPDを使用する場合のみです。
技術的にULの防火技術基準をクリアしていないSPDは、それ自体が出火源となる可能性があることから、火災報知機に内包しての使用はできず、外部に別途設置する必要があります。
日本には規定がありませんが海外では外部にSPDを設置する場合でも、そのSPDはUL認証品でなければなりません。弊社では外部に設置する場合でもUL要求通り、認証SPDを使用しています。
U.実例 〜SPD未実装の自動火災報知システムは、雷にやられると本当に大変です!〜
検証された確実な方法も部品もあります。そもそも自動火災報知システムは高価なもの、普通には義務付け・強制の設備であり、「日本には規定がないから」ということでそのまま放置、「雷にやられたらあきらめて買い替え」というのはもう絶対に考えなければならない状況になっています。大体、高い信頼性を要求される火災報知機などの故障は今日、雷サージ以外にはおよそ皆無に等しくなっていますからなおさらです。
例えば自動火災報知機システムの雷サージ被害はどちらかといえば「ワン・パターン」で、程度の差はありますが、概ねJISによる法定外部雷対策がなされている場合、本体及び配線分岐点また本体より最も遠い端末装置から順番に「焼損」です。
拡大図 (左図をクリックすると事例図をご覧いただけます。)
すなわちこれらの故障は「全滅」で、システムの全交換が必要になることがよくあります。義務設備の場合、相当辛いことになります。無論これは海外諸国でも同じことであり、UL認証SPDは安全・信頼性の向上に加え、全滅などの不経済な事態にできるだけ陥らないよう、これらの故障を相当、効果的に抑えるよう特別な設計がされています。事実、SPD設置を義務付けした海外諸国では、自動火災報知システムの雷サージによる被害を、70〜90%程度も防止することに成功しています。たった1個のSPDの適切な使用のみで、ランニングコストまで大きく削減することができるのです。
受信機本体です。多くの場合、ヒューズが切れている以外、見た目は何ともありませんが、各部に損傷があります。
しかしこれは「最悪」でも本体内部部品の全交換で済みます。
大変で、「どうなることやらわからない」のは、実はここからです。
まず例外なく、配線分岐点から端末にまで被害が広く及んでいますので、まずは天井裏にまで入っての、大がかりな全検査になります。
費用も日数もかかります。この例でも分岐点、端末機器など何ヶ所も焼損しており、結局、「システムの総入れ替え」になってしまいました。何だかんだで100万円超えです。
状況から電源にUL認証SPDが1個設けてあれば、被害そのものすらなかったはずのものだっただけに、非常に悔やまれる結果になってしまいました。
端末機器まで燃えます。 結局・・・「総入れ替え」になってしまいました。
V.具体的な対策 〜安直にやるとろくなことにはなりません。専門家にお任せ下さい。〜
ULの雷対策は「緻密」かつ「徹底」しています。
しかし今日これは「世界標準」であり、「できない」ほうが問題です。
@ 原因調査 〜針穴ほどのサージ痕も見逃さない、綿密な調査による正確な原因特定!〜
上述例、火災報知機のみならず家電製品にも相当な被害(ほぼ全滅)が生じたことから「全対策依頼」になりました。
いわゆる「雷保険」を使っての「原状復旧」もありますが、雷被害は非常に多い反面、今日、ほぼ防止できることから、雷保険には「免責事項」が多くあります。概ねですが所定の対策、すなわちJISに定める対策がされていない場合、満額支払いとはならず、よくて被害額の7割程度までの補償、最悪、例えば「2回目の被害」の場合、「防止できることを知っているのにしていなかった。」とされ「ゼロ」ということもよくあります。自動車事故などと同じく、まずは雷被害防止に「ユーザー側で最善を尽くす」のが「前提」です。
本件は、火災報知機に限定された被害ではなく、建物内の家電製品の多くが「一撃で」ダメになりました。低層の日本建築であり、実際、建物に雷は落ちていません。しかし通常、いわゆる「誘導雷」ではここまでの被害は生じません。何か根本となる原因があります。それを突き止め、雷電流のルートとその大きさを特定しないことには、雷対策はできません。サージ痕跡をひとつひとつ追う、地道な調査を進めました。
特に電気を専門とされている方などは、例えばよく「接地から雷が入ってくる」と言われます。しかし「ではその出口はどこでしょうか?」と伺うと、かなりの方が「えっ??」あるいは「それはわからない。とにかくここから入っている。」と言われます。雷は電気であり、雷によって電流(雷電流)が生じて流れるということは「閉回路」があるということ、すなわち入口があれば必ず出口があります。つまり「回路」を「余さず」探り出すのが調査の基本、地道に徹底して「回路」を探します。ULの雷対策では「入口」よりも「出口」を探していきます。それは雷電流は流れやすいところに集中して流れ込み、そこからあちこちに「分流」していく性質を持っているためです。電流の集中する入口はひどく焼損していることが多く、ここから精度よく電流量を求めるのは難しい、そこでキルヒホッフの第一法則、出口を余さず探し出し、各分流電流量と総電流量を正確に求めていきます。場合によってはルーペや顕微鏡などを持ち込み、時間をかけての細かな探索、アカデミカルな調査で、その結果を受けての原因特定、後述の計算・検討・設計になっていきます。
原因は何と、敷地内にある「木」でした。商用電源引き込み線に木枝が接触しておりかつこの木は大樹、建物どころか電柱よりも高くそびえていました。本件はこの木に落ちた雷が引込み線に飛び込んだ、すなわち「側撃雷」であったことがわかりました。
「側撃雷」は、木の下に避難した人が被災、死亡率の高いものとして有名ですが、電線でも全く同じことで、家電製品などはそれこそひとたまりもありません。最もまずいのは、この場合、建物内に居る人にも感電の危険が及ぶことです。「枝払い」の必要があります。
詳しく伺ってみますと、以前は毎年のように電力会社様が枝払いに来られていた、その頃には全く被害がなかった。ところがこの数年、来られなくなってしまい、枝は伸び放題になってしまっていたとのこと。とにかくこれは「誘導雷」ではなく、「直撃雷」の一種による被害であることから、引込み線より十分、枝が離れるよう、至急の枝払いをお願いしました。
A 対策施工 
A: 検討・計算・設計 〜「たぶん」はダメ!徹底検討・徹底計算!〜
雷対策は全てケース・バイ・ケース、上述の通り「ここでは」木が原因です。
歴史文献(過去の被害を記録した文献を探します。平安時代以前にまでさかのぼることもありますが、地震などとは異なり雷は短周期であることから、科学的に正確な記録を求め、概ね明治、大正時代までさかのぼります。)、この場所の雷発生・落雷の頻度、事故発生時の地上天気図、高層天気図、落雷状況図、聞き取り調査結果、人工衛星・航空写真、実測大地抵抗率、建物図、建物内配電図、電力会社引き込み系統図など、入手できる資料は全て入手し、徹底的に検討と計算を繰り返し、この建物に最適となる対策方法を探し、設計図にまとめます。

耐雷設備に要求される性能は今日、全て計算により、事前に求めます。不足はもちろん、過剰でもいけません。また「最悪の場合でも安全に=フェイル・セーフ」が重要です。

地道な検討と計算の繰り返しが「高品質」かつ「適正価格」の雷対策を生みます。

 

JISは要求していませんが、ULは雷対策システムについても今日「たぶんこれで大丈夫」は一切、認めておらず、「システムの限界」を「数値化」し「合理的な安全設計」を行なうことを要求しています。ここがJIS雷対策システム設計とUL雷対策システム設計との大きな違いです。
本件、結論はクラスUSPD1個の使用でよいということになりましたが、ここまでに慎重な検討・計算を、理論的矛盾が無くなるまで何度も繰り返しました。「たぶん」の許されるJISに従うと、本件のような比較的小規模の雷対策は、せいぜい図面1枚ですが、UL要求に従うと、その検討書はA4、100ページ以上にもなります。写真は本件検討書の「山」です。これを受けていよいよ施工です。
B: 施工 〜「定格サージ処理」は「当たり前」。「フェイル・セーフ」の実現こそが「UL雷対策」です!〜
根本原因は「木」で、枝払いによって側撃雷は避けられるようになるとしても、誘導雷は避けられません。いかに枝払いをしても、引込み線が木の幹に近いことから、それはかなり強く、市販の安価なサージタップなどでは防御できないと計算されました。
そこで、分電盤にSPD盤を新設、接地系統を整理しました。左の写真はそのための統合接地極の新設工事の様子、右の写真はSPD盤を既設の分電盤に設けた様子です。この建物は大切な文化財ですから、UL認証SPDを使用、さらにそのSPDは、また木枝が伸び、側撃に至る可能性があることを鑑み、金属箱中に格納しました。もちろん最悪のそのときでも、確実にSPDがサージを処理、焼損故障した後、系統から切り離されるように設計・施工しました。
写真は設置したUL認証SPDです。日本の100/200V低圧系統の全てにこれひとつで対応できる汎用型です。クラスU・V、すなわち誘導雷対策用ですが、たとえ直撃雷を受けてもサージを処理、系統から確実に切り離すしゃ断器を内蔵しています。ここがJISによるSPDとの違いであり、本件には最適なものになりました。

写真左はSPDの交換用ナイフスイッチです。それでもあり得る線路直撃を想定、大型のものを使用しています。もちろん逆流電流量など緻密な計算の上での選定です。

毎年の「枝払い」とあわせ、計算上、再び雷被害を受ける確率は、10年間で1万分の1未満に低減、自動火災報知機も含め、まずもう心配しなくてもよい状態になりました。

本件では1個のSPDのみによる対策でよいと計算・選択しましたが、効果が低い(例えば1/10程度にまでしか危険性が下がらない)あるいは期待できない場合には、複数のSPD使用、別の手法との併用になります。

● UL認証低圧電源用SPD 〜「適材適所」で用います〜
SPDは「部品」であり、調査・検討・計算の結果より、どの性能を有するSPDをどこにどう用いるかが決まります。SPDは単に「設置すればよい」というものではありません。すなわちSPDとその使用方法は既に確立されたものになっています。弊社ではSPDは特別なものではなく、世界中で汎用されている廉価で実績のあるものを用いています。
UL認証SPDのページへ 弊社で標準使用しているUL認証低圧電源用クラスUSPDです。米国ゼネラルエレクトリック社製です。残念ながら、国産クラスUSPDには、未だUL要求を満たした認証品はありません。その他、海外製SPDの多くはUL認証品、基本的に「どの製品を用いてもよい」のですが、このSPDは特許品、価格、広汎用性、そして小型の3点で他社製品の追従を許さず、結果、世界的に現在最も多く用いられ、実績をあげているSPDです。

事前調査より一貫した弊社責任施工の場合、本SPDには、米国・カナダ規定により5年間の製品保証(故障時無料製品交換保証)が付属します。ただしお客様設備の物理的条件による拘束などにより、UL要求、所定のシステム構築ができない場合を除きます。

(左写真をクリックすると詳細をご覧いただけます。)

UL認証SPDのページへ 特に防災設備などのSPDを用いた雷対策では、最悪の場合、「いかに安全にSPDを壊すか、いかに安全にSPDが壊れるか」が重要です。

ULはこの点について具体的かつ詳細に厳しく、安全にSPDを壊すシステム、安全に壊れるSPDの両方を要求しています。電気的にはJISとULでさほどの違いはありません。しかしこの点でJISとULは大きく異なっています。

左の写真は定格最大、200kAのサージ電流によって破壊された、弊社で用いているUL認証低圧電源用SPDの様子です。定格通り、内蔵遮断器が動作し、周辺機器に重大な影響をもたらすSPDの破裂・粉砕、また建物火災を招く発火などは起こしていません。

JISには最悪の場合のSPDの破裂、粉砕、出火防止の要求、そのための具体的技術基準、第三者による性能検証の要求、拘束はありません。このため上述の故障時無料製品交換保証サービスなどはありません

● 電源開放装置 〜安価かつ最強の雷対策です!〜
UL所定の「方法」によるものです。
SPDのみによる対策の場合、分布定数回路のサージ対策になることから、SPD1個、2個までであればよいのですが、それを超えてくると、調査から施工まで相当な費用がかかってきます。また、サージ流路を全て探索できない場案には、どうしても不完全なものになります。こういった場合、経路を集中定数回路として対策する、電源開放装置が有利になってきます。欠点は停電することですが、原理的にその防御効果は100(%)、施工上どうにもならない(接地インピーダンスを十分に低減できない)場合を除き、実計算上も雷被害を受ける確率は、10年間で概ね100万分の1、すなわちSPDのみによる対策のさらに1/100にまでに低減します。また「不明回路」にも適用できることが特長、すなわち変な言い方ですが「よほどいい加減なこと」をしない限り、確実な効果を期待できます。従って上述手順が大幅に簡略化され、機器自体は高価であるものの、「トータルコストミニマム」を実現できます。停電時間は雷活動時間と一致しますが、概ね30分程度、それでも停電してはいけない場合、UPS、自家発電装置などと組み合わせて使用します。しかし雷のときに商用電源の信頼性はそもそも期待できなくなることから、SPDのみによる対策の場合でも、停電してはいけない場合、UPS、自家発電装置などとの併用は必須、この部分は全く変わりません。
全世界的に古くから電力会社の送配電系統に用いられてきましたが、このタイプの電力需要家側で使用する、ワンセット、小型のものが登場、実用に供され始めたのは約10年前です。
原理的に100(%)の効果が期待できるものであることから、実際、実用開始以来、正規品での事故報告は1件もなく、現在まで100(%)の雷サージ防御に成功しています。SPDのみによる場合とは雲泥の差で、そのシステム設計、施工も簡単ですが、その分最低限のシステム設計、施工ができない場合には大事故に至ります。現実に模造品や第三者メーカー製造品での事故が何件か発生し、元メーカーは厳しく警告しています。元メーカー正規指定販売工事店の弊社にお任せ下さい。
需要家側で使用する小型の電源開放装置は上述具体例のように莫大な手間と時間、そしてそれに当然、付随発生する高額な費用を抑え、さらに施工も簡略化、加えてSPDのみによる対策よりも確実に高い効果を得る画期的なものです。SPDのみによる雷対策システムで最も費用のかかる部分は「調査」「検討」「設計」そして「施工」であり、全体の実に80%程度を占めます。この部分を概ね1/10にまで圧縮、システム=モノに回し、同じ費用で概ね100倍の防御効果を得る合理的な「電源開放システム」は魅力的であり、全世界に広く普及してきています。
しかし一方で「簡単・便利・安価」であることから、「雷対策士制度」のない日本では、電源開放システムについて、知識のない者の設計・施工を許し、「素人工作」と「いいかげんすぎる施工」に至り、トラブルを引き起こす問題をかかえています。

左写真はその例です。回路を「まねた」だけの、この「素人工作品」は、肝心の部分が元メーカーのマニュアル、またUL所定の安全設計基準・指示におよそ及んでおらず、大事故(火災)に至りました。「雷対策士」制度が導入されている海外では、電源開放装置そのものの設計・施工不良による事故は1件も報告されていません。

「トータルコスト計算のできないコスト最優先」、日本には「雷対策士」制度がないことから、「供給責任」のため、元メーカーが「部品のみ販売」をどうしても断りきれず、結果、発生した事故です。事故責任を最終製品製造販売者ではなく、罪のない部品製造者が「全てとった」「事実発生」、すなわちユーザー及び部品製造者の実損害発生により、ようやく国内法に抵触させることができ、元メーカーは国内向けは研究目的を除き、電源開放装置の一般への「部品販売」を正式に行わなくて済むようになりました。相変わらず「犠牲者が出るまでどうしようもない」「無責任」の日本の実態には苛立ちすら覚えます。
正しくはひとつひとつ、「最低限の」建物や電源、使用機器などの状況に応じて設計製作、「ワン・パッケージ化」し、現場に搬入設置します。下の写真は上の「不具合対策品」です。使っている「中心部品」は同じですが、その使い方が全く異なっています。写真でもはっきりわかるほどの違いが生じます。実際これで安全性の問題は解決し、併せて雷被害も収まりました。
電源開放装置のページへ

回路だけまねても、前提となるUL基準・要求に従うことができなければ何の役にも立たないどころか逆に危険な電源開放装置です。

トータルコストでも、この程度の小型のものであれば、上述SPDのみの対策例とほぼ同じか、むしろ安価になります。上述具体例では、主に設置場所の制約から、やむなくむしろ難しく、ハイコストになるSPDのみによる対策としています。

UL基準施工の弊社にお任せ下さい。

電源開放装置の詳細は左写真をクリックして当該ページをご覧下さい。

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