アーリーストリーマーエミッションエアターミナル（ESEAT）システムの事実とフィクション

ライトニングのコスト

1.落雷による被害や混乱のリスクは年々増加しており、コストは年間20%増加し、年間8億ドルから10億ドルに達しています。

2.包括的な施設雷保護システム（FLPS）を導入することで、これらのコストを排除または軽減することができます。

3.このコストの大部分は、施設の操業の中断と停止によるものです。

4.カーネギーメロン大学の調査によると、米国の企業の30%が落雷による故障や業務中断を経験するにもかかわらず、米国で毎年建設される新築建物のうち、落雷による被害から施設を保護するシステムを導入しているのはわずか10%に過ぎません。（これは約5.5万の企業に相当します。）この深刻化する脅威を防ぐための技術が容易に入手できるのであれば、なぜ私たちは業界をこれほど脆弱なままにしておくのでしょうか？

施設の雷保護システムに関する誤解

無知 –人々、所有者、エンジニアは、これらの利用可能なテクノロジーと、それらがどのように機能し、どれほど効果的であるかを単に認識していません。
規制 –米国では、フロリダでのXNUMXつの小さな例外を除いて、施設保護システムの実装は完全に所有者に任されています。これらは、国家電気法または建築基準法の要件ではありません。
費用 –システムは非常に高価であると認識されています。
複雑 –効果的な施設保護システムは、施設の多くと統合されているため複雑です。

1.構造物用雷保護システムは、雷保護と聞いて多くの人が思い浮かべるシステムです。エアターミナル、導体、ダウンリードなどはすべて、高品質な構造物用雷保護システムの構成要素です。

これらのシステムの米国規格には、NFPA780およびUL96Aが含まれます。国際的には、これらのシステムはIEC-62305でカバーされています。

NFPA780雷保護システム

ULマスターラベル証明書プログラムは、これらのシステムの検査と認証を対象としています。

2.これらのシステムのコストと複雑さが大きな要因となり、新規商業ビルのわずか10%しか避雷システムを導入していません。世界中で広く使用されており、米国でも認識されている以上に普及している代替システムがあります。それはESEAT（早期ストリーマー放出型避雷針）システムです。

ESE雷保護システム

3. 1990年代に米国に導入されて以来、ESEATシステムは非常に物議を醸してきました。業界全体で数々の訴訟や反訴の原因にもなっています。本稿の目的は、ESEATシステムに関する実際の事実、使用すべきでない状況、そして米国における保護対象施設の数を増やすために使用できる状況と場所を明らかにすることです。

構造システムの目的

構造LPSは、落雷の基本的な物理学を使用して、嵐の雲から下向きのリーダーをインターセプトするストリーマーを生成し、回路を完成させます。回路が確立されると、LPSは電流を地球に導き、雲と地球の間の電位差を均等化しながら構造をバイパスします。（見る NOAA 雷の形成に関する詳細については）

落雷した木

1.従来のLPシステムは、各エアターミナルまたはストライク終端装置がストリーマーを生成し、それが下向きにステップされたリーダーに接続されます。これは、木の森の図に示されているとおりです。

ストリーマーが人工的に生成されたESEATシステムの結果を示す写真は、下向きのリーダーをより早くキャプチャします

2. ESEATシステムは、ストリーマーを人工的に生成するメカニズムを提供し、従来のストリーマーよりもはるかに早く、ダウンワードリーダーを捕捉します。

ESEATシステムの歴史

1931年1月に放射性避雷針の最初の特許を取得したエンジニアのPierreGRENIERは、南フランスで放射性鉱石を含む空洞で落雷が発生したことを観察しました。これらの空洞は高い位置に配置されていなかったため、この雷の付着についての唯一のもっともらしい説明は、自然放射性鉱石によって生成された空気のイオン化の結果であるように見えました。* XNUMX
この現象の実証は、ロッドがイオン化された媒体にある場合とない場合で、電気アークの付着が異なる方法で行われることを示す実験室調査の最新の手段のおかげで可能になりました。下の写真は、回転カメラを使用して記録された画像です。左の写真では、先端がイオン化されておらず、アークが連続的に開始されていないことがわかります。右の写真は先端がイオン化しており、電気アークが連続して始まります。* 1

ロッドがイオン化されていない場合（左）とイオン化された媒体である場合（右）の電気アークの付着を示す比較

エンジニアのPierreGRENIERは、1936年にHélita社がこの特許を利用するために作成し、その後、Hélita社は1939年よりも1942年にこれらの放射性避雷針の動作を改善する特許を申請しました。* 1
この最初の特許に記載されている初期のストリーミングシステムは、先端の周りに配置されたラジウムビーズの使用に基づいており、空気の永久的なイオン化のみが存在することによって作成されました。もちろん、当時はスパークが始まるまでの時間の増加を測定することに疑問の余地はありませんでした。今日私たちが知っているように、マイクロ秒未満の分解能の測定装置が必要です。* 1
明らかな理由から、初期のストリーミングシステムを備えた最初のアクティブな避雷針での放射性元素の使用は、1986年末までフランスで許可されました。22年1986月1日の法令により、避雷針の製造での放射性元素の使用が禁止されています。。*XNUMX

1. 1984年、エリタ社は先端周辺の空気を電子回路でイオン化する初期のストリーマー避雷針の特許を出願した。当時出願された特許は、エリタ社とフランス国立科学研究センター（CNRS）の共同特許であった。当時の技術進歩により、高電圧実験室で初期のストリーマー避雷針がもたらす数マイクロ秒の短縮効果を測定することが可能になった。*1

2. ESEATヘッドが初期ストリーマーを生成する仕組みの正確な説明については、「初期ストリーマー避雷針の歴史 - ブルーノ・ローランド著」( xxx.xxxx)*1を参照してください。しかし、基本的にESEATシステムは、移動中の電界の上昇を利用してESEAT回路を充電し、受動的な落雷終端装置よりもかなり早くストリーマーを放出します。この初期ストリーマーは、大気圏のかなり高い位置まで達し、下の写真のように下降リーダーに引き寄せられます。

3.この到達範囲の拡大により、受動棒と比較して、エアターミナルが提供する保護範囲が大幅に拡大します。

4. ESEATシステムの設計は、厳格な国際規格に準拠しており、そのほとんどはESEATシステムの設置に関するNFC 17-102規格に基づいています。この規格は、NFPA 780およびUL 96Aと同様に、製品の品質、試験、保護範囲、電位均等化、接地、およびサージ抑制要件を規定しています。

5.今日ではULもNFC規格を認めており、ULはESEATがその規格に準拠しているとリストしている。

ESEAT世界中で使用

今日、世界で群を抜いて最も広く使用されている構造LPシステム。 4.5万を超えるESEATヘッドがインストールされています。多くの場合、雷の頻度が最も高い地域で発生します。

ESEATヘッドが頻繁に使用される場所（青色）と時々使用される場所（黄色）を示す世界地図

（青：頻繁に使用、黄：時々使用、黄褐色：ほとんど使用しない）

米国の論争と評判の悪さ

2000年に、NFPAはESEATシステムに関する現在の（または少なくとも提供された）データをレビューし、存在しないと見なしました。 これらのシステムの意味のある標準開発活動のための科学技術文献の十分な基礎。 *2
この決定により、ESEATシステムの有意義な調査や適用を完了することから、米国の業界を本質的に手に負えない訴訟が何年も続くことになりました。
しかし、米国ではLPシステムの要件がないため、多くのメーカーが米国でESEATシステムを提供、販売、およびインストールしました。
オーバーサイトがないため、これらのシステムの米国バージョンに適用される標準はほとんどありませんでした。これらのシステムを早期に採用した企業のXNUMXつは、国際的なESEAT標準に定められた最も基本的な要件を満たしていませんでした。
2010年より前に米国に設置されたほとんどのESEATシステムは、国際的なESEATシステムに適合していません。したがって、彼らの悪い評判に値する。

今日の米国のESEATシステム

これらのシステムは、パッシブLP規格であるUL96AまたはNFPA780の要件を満たしていません。
現在、いくつかのメーカーが、UL認定のESEATヘッドを備えたNFC17-102準拠のシステムを提供しています。システムは、保証と認証を備えた多国籍メーカーによって完全にサポートされており、ULエンジニアリング検査レポートの対象となります。

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