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LPS概要

雷対策の基本的な考え方

雷対策は、主に「建物や人を守る」ことと「建物内の設備を守る」ことに分けられます。この目的を達成するために、雷保護システム（LPS）の構築が重要です。日本の規格である「JIS Z 9290-1」では、雷からの保護手段としてLPSの基本原則が示されており、「JIS Z 9290-3」では、建物に対する物的損傷や人命の危険に関する規定が設けられています。また、建築基準法第33条では、高さ20メートルを超える建物には有効な避雷設備を設けることが義務付けられています。
さらに、JIS Z 9290-4は、建物内の電気および電子システムを雷から保護するための規格であり、雷サージによる恒久的な故障の発生を低減するための設計、施工、検査、保守、試験に関する指針を提供しています。

雷保護システム（LPS）の構成

LPSは、外部雷保護システム（外部LPS）と内部雷保護システム（内部LPS）から構成しています。外部LPSは、落雷による建物の損傷や火災を防ぐことを目的としています。内部LPSは、建物近傍において雷電流による危険な火花放電の発生防止を目的としています。

外部雷保護システム

落雷が建物に直接落ちると、屋根や壁が破損し、火災を引き起こすことがあります。人へ落雷すると、人命損失、感電、重傷を負う可能性があります。

受雷部システム	避雷針を含むシステムで、雷を受け止める役割を果たします。
引下げ導線システム	受雷部で受けた雷電流を安全に接地へ導くためのシステムです。
接地極システム	雷電流を安全に大地に放出するためのシステムです。

雷は自然現象であり、完全に防ぐことはできませんが、LPSを設置し雷の通り道を設けることで、建物や人へのダメージを最小限に抑えることが可能です。このように、雷対策は事前の準備と適切なシステムの導入によって、被害を軽減することを目指しています。

図1　外部雷保護システム

受雷部システム	受雷部システムは、雷を直接捕らえるための装置であり、主に突針、水平導体、メッシュ導体から構成されています。このシステムの目的は、直撃雷を受け止め、建物を保護することです。 受雷部システムは、建物の形状や周囲の環境に応じて適切に設置され、雷の影響を最小限に抑えることを目指します。
引下げ導線システム	引下げ導線システムは、受雷部で捕らえた雷電流を接地極システムへ安全に導くための導線です。 雷電流の導電 受雷部から接地極へ雷電流を速やかに流し、被保護物内部の電位傾度をできるだけ小さくします。 導電経路の均等化 複数の導電経路を形成することで、雷電流の均等化と電位上昇の低減を図ります。 引下げ導線は、金属製の材料を使用し、雷電流による温度上昇や腐食に耐える設計が求められます。これにより、雷電流が安全に接地極システムに伝達されることが保証されます。
接地極システム	接地極システムは、雷電流を安全に大地へ放出するための装置であり、接地抵抗を低く保つことが重要です。 雷電流の放出 落雷があった場合、被保護物全体とその周辺の接地電位を一様にし、接地電位傾度を極力小さくすることで、被害の発生を抑制します。 接地極の種類 接地極には、A型接地極（銅板やアース棒を使用）、B型接地極（環状接地極や網状接地極）、構造体利用接地極（鉄筋コンクリート基礎を使用）などがあります。 接地極システムは、雷電流を大地に安全に放出するための重要な役割を果たし、接地抵抗を低く保つことで、雷による被害を最小限に抑えることができます。

内部雷保護システム

建物に落雷が発生すると、外部雷保護システムを介して雷電流が地面に流れます。この際、接地極システムの地電位が上昇し、周囲との間に電位差が生じることがあります。この電位差は、特に金属製の構造物や設備に対して危険をもたらす可能性があります。

内部雷保護システムは、こうした危険な電位差を防ぐために設計されています。具体的には、接地や金属パネルなどの人が触れる可能性のある金属筐体を共通の接地に接続する「等電位ボンディング」を採用しています。この方法により、異なる金属部品間での電位差を解消し、火花放電のリスクを軽減します。JIS規格では、この等電位ボンディングは「雷等電位ボンディング」と呼ばれ、雷による影響を受ける可能性のあるすべての金属部分が適切に接地されることが求められています。

内部雷保護システムの構成要素

● 雷等電位ボンディング

等電位ボンディングは、建物内のすべての金属構造体や電気設備を電気的に接続し、雷電流が流れた際に異なる電位差が生じないようにするためのシステムです。これにより、危険な火花放電を防ぎます。

主な機能	金属部品間の電位差をなくすことで、火花放電のリスクを低減します。すべての金属構造体や設備を共通の接地に接続します。
実施方法	自然な接続（既存の金属部品を利用）や、専用のボンディング導体を使用して接続します。適切なサージ防護デバイス（SPD）や分離用スパークギャップ（ISG）を用いて、直接接続が難しい場合でも等電位ボンディングを実現します。

● サージ防護デバイス（SPD）

サージ防護デバイスは、雷サージによる過電圧から機器を保護するための装置です。SPDは、雷サージが侵入すると、機器の耐電圧以下に電圧を抑制し、過剰な電流を接地に流します。内部雷保護システムでは、主に危険な火花放電の防止のために使用します。

主な機能	雷サージによる過電圧を制限し、機器を保護します。機器とSPDの接地を共通化することで、等電位ボンディングを実現します。
実施方法	電源線や通信線に適切なSPDを設置し、雷サージが機器に侵入しないようにします。 接地が難しい場合には、バイパス法や絶縁法を用いて保護を強化します。

● 接地極システム

内部雷保護システムでは、接地極システムも重要な役割を果たします。接地は、雷電流を安全に地面に放出するための経路を提供します。

主な機能	雷電流が建物内部に侵入した場合、接地を通じて安全に放出します。接地抵抗を低く保つことで、雷による電位上昇を抑制します。
実施方法	建物内の各接地極を適切に配置し、接地間の電位差を最小限に抑えます。複数の接地極がある場合には、接地間SPDを使用して異種接地間の接続を行います。

図2　内部雷保護システム（雷等電位ボンディング）

図3　内部雷保護システム（離隔距離の確保）