雷電流モニタリングシステム <h3>雷電流の記録と評価</h3> 落雷はビルやシステムに大きな被害をもたらします。当社の雷監視システムLM-Sは、露出したシステムまたは広範囲の分散型システムでの落雷を記録・評価するソリューションを提供します。

###ここで雷電流モニタリングシステムの仕組みを確認し、予想されるアプリケーションを見つけましょう。

落雷による二次被害と破壊

落雷のエネルギーによっては、ビルやシステムが広範囲に破壊され二次被害が発生することもあります。

マンションや商業施設には多くの人がいるため被害が発生するとすぐに気づきます。被害を限定的にするため、通常はすぐに復旧対策を開始します。また被害の範囲をすばやく正確に評価することができます。重要なシステム機能をすぐに修理して再開し、二次被害を防ぐことができます。

通常、従業員が屋外システムや大規模システムを常時監視することは不可能です。多くの場合、被害や破壊に気づくのは二次被害が発生したときだけです。その結果、スマートモニタリングシステムを使用することが増えています。これはシステムのさまざまな機能と状態を常に監視し、結果を中央制御ユニットに直接送信します。誤作動が発生してもすぐに対応でき、二次被害と長時間のダウンタイムを防ぎます。

これまで、システムへの落雷を確実に検出して計算できる測定システムはありませんでした。そのため、落雷による被害や障害を報告することもできませんでした。

落雷の危険性が特に高いシステムは、風力発電所、発電システム、大規模産業プラント、鉄道システムなど、屋外にあるものです。通常、このようなシステムで雷保護を徹底することは非常に困難で、実装が不可能な場合もあります。

監視経路の構造

測定経路は両端に偏光子つまり偏光フィルタを装着した透明の媒質（絶縁体）で構成されています。測定経路は引下げ導線の電流方向に対して90度の位置にあります。こうすれば測定経路の光波が引下げ導線のサージ電流の磁場と並行に伝播します。

影響を与える変数

大きな影響を与える変数は、媒質の素材、光波長、媒質を通過する光経路の長さ、磁場の強度です。理論的な原理と影響を与える変数の詳しい説明は次のとおりです。

電界ベクトルE
電界ベクトルEとは影響を受ける光波の進行と位置を表します。矢印で表します（モデル図を参照）。

絶縁体
電荷キャリアのほとんどが自由に動くことができない弱導電性、非導電性、非金属製の物質を絶縁体と呼びます。これには気体、液体、固体があります。通常このような物質には磁力がなく、電界や電磁場の影響を受けます。

ベルデ定数V
ベルデ定数Vは磁束密度単位あたりの回転に相当します。これは算出する絶縁体に対するファラデー効果の強度を表します。値は媒質の電磁波の波長によって異なります。

回転角βの計算
偏光面の回転角βは次の式で求めることができます。

β = V x d x B

dは媒質を通過する光経路の長さ、Bは磁束密度、Vはベルデ定数を表します。

アプリケーション例

雷電流モニタリングシステムで実装できるアプリケーション例をいくつか下記に挙げます。

風力発電機

洋上風力発電所など屋外にある風力発電所は落雷の危険性が極めて高くなっています。通常、このようなシステムで雷保護を徹底することは非常に困難で、ほとんど不可能です。雷電流モニタリングシステムはこのような場合に理想的です。

図は風力発電のシステム部品の配置を示しています。センサはロータブレードの各直撃雷用アレスタに取り付けられています。評価ユニットはハブの制御盤に設置されています。センサと評価ユニットの間の信号は光ファイバ経由で送信されます。中央コントローラにはナセルと展望台のスリップリングからイーサネットで接続します。評価ユニットは24 V DC電圧で動作します。

必要であればリモートコンタクトとコントローラを接続できます。落雷のたびに信号を送信したりイベントを数えることができます。

変電所

高圧ケーブルに落雷すると変電所の変流器に負荷がかかります。多くの場合、サージ保護エレメントは変流器の一次側に接続します。サージ保護エレメントは結合過電圧のサージ電流を地面に流します。従来は保護エレメントとしてスパークギャップが使用されていました。最近はバリスタを用いることが多くなっています。

LM-Sで保護エレメントの実負荷を検出して評価することができます。負荷限界を早期に監視し、影響を受けた保護エレメントを交換することができます。

センサは保護エレメントと接地をつなぐ引下げ導線に取り付けます。測定信号は光ファイバで評価ユニットに送信し、評価ユニットはリモート制御盤に設置されています。