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雷対策システムの設計について

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2003規格による雷保護

避雷設備構成

  • 1.受雷部システム・・・・・雷撃を受けるための部分。
  • 2.引下げ導線システム・・・受雷部システムから接地システムへ流すための部分。
  • 3.接地システム・・・・・・雷電流を大地へ流し拡散させるための部分。

3.接地システムの種類と施工基準

接地システム

接地極の形状や施工方法を考慮し、電位分布、電位傾度に着目した接地システムを考えることが重要であることからJIS A 4201:2003では、接地システムの電位分布、電位傾度の改善のために、接地極のタイプを次の三つに分類している。

● A型接地極(放射状・垂直・板状)
● B型接地極(環状・基礎・網状)
● 構造体利用接地極(RC造及びS造の地中構造体、その他の金属製地下構造物)

従来の規格では、接地抵抗値を重視する傾向にあったが、JIS A4201:2003 における接地システムは、接地極の抵抗値よりも接地システムの形状及び寸法が重要な要素であるとしている。
これは、均一な接地形状を形成することで、接地電位を一様にすることを目的とするものである。

◆接地電極最小長さL1

JIS A4201:2003 では、接地システムの形状に関与する電極の最小寸法(長さ)の選択を右図を用いて選択することとしている。この電極の大きさ(長さ)は、保護レベルと大地抵抗率ρ(Ω・m)の関係から、接地電極の最小長さL1(m)を決定するもので、特に接地設計をおこなううえで重要な事項であることを認識しなくてはならない。

(グラフ)の縦軸は接地電極の長さL1(m)を、横軸は接地極を施設する付近の大地抵抗率(Ω・m)を表す。
保護レベルⅠは、ρが500 (Ω・m)以上の場合、保護レベルⅡは、ρが800 (Ω・m)以上の場合、大地抵抗率に比例して電極の要求長さが長くなる。保護レベルⅢ~Ⅳは、大地抵抗率ρと無関係である。

● A型接地極(放射状・垂直・板状)

A型接地極は、放射状接地極・垂直接地極及び、板状接地極とし、単独またはそれらを組み合わせ(板状接地極を除く)て配置する。
A型接地極で各引下げ導線に接続される接地極の数は、2以上としなければならない。
単独の接地抵抗が10Ω以下であればL1の長さによらなくても良い。但し、接地極の数は2以上とする。
保護レベルに応じた接地極の最小長さをL1とすると、放射状接地極はL1以上、垂直(又は、傾斜)接地極は0.5L1以上とする。
板状接地極は表面積が0.35㎡以上とする。

垂直接地極

直接地極の打ち込み深さは0.5L1とする。2個の電極間の離隔距離は、電極長さの3~4倍の距離とする。

板状接地極

板状接地極(アース板)は0.35㎡以上の大きさとし、厚さの規定はないが、日本工業規格A4201-1992による厚さ規定1.4mm以上とする事が望ましい。2個の電極間の離隔距離は、電極の長辺の3~4倍の距離とする。

水平接地極

放射状水平接地極はL1以上の長さの接地線を2本180°方向に放射状に施設する。
180°の放射角度が維持できない場合は、60°以内の放射角度とする。

● B型接地極(環状・基礎・網状)

B型接地極は、環状接地極・基礎接地極又は、網状接地極から構成し、各引下げ導線に接続しなければならない。

環状接地極は、接地線を建物基礎に沿ってループ状に施設する接地体である。
尚、地下部底面に施設する場合は、掘削部の外周に沿って施設する。
環状接地極(又は、基礎接地極)の場合、環状接地極(又は、基礎接地極)によって囲われる面積の平均半径rは、 L 1の値以上でなければならない。     

         r≧ L 1

ただし要求値L1が算定値rより大きい場合には、A型接地極(板状接地極を除く)を追加施設又は環状接地極を拡張施設する。

環状接地極

網状(メッシュ)接地極

網状設置極は、設置導線により網目状に施設する接地極である。

基礎接地極

基礎接地極は任意的にコンクリート内に導体を環状に施設する接地体である。
※基礎接地極は、構造体利用接地極と同義的に見られるが基本は基礎コンクリート内に環状接地極を施設する方法である。 尚、接地材は鉄(亜鉛めっき)が推奨される。

● 構造体利用接地極(RC造及びS造の地中構造体、その他の金属製地下構造物)

構造体基礎部の相互接続された鉄筋・鉄骨、又は導電性及び耐食性が十分な金属体地下構造物を接地極として利用する。

基礎部鉄筋と構造体利用引下げ部分の鉄筋、鉄骨の接続が不確実な場合、接地体と引下げ導線を接続する。 基礎と上部構造体の電気的接続が確実あれば、最上部からの引出しのみで良い。 構造体の接続状態は、予め設計段階での確認及び、施工方針が必要であり、確認が得られない場合はA型・B型の接地極の採用が推奨される。

接地システムの材料について

接地システムの材料最小寸法

保護レベル 材料 引下げ導線(㎟)
Ⅰ~Ⅳ
アルミニウム
50

80

※アルミニウムは使用しない
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