Yıldırım, dünya üzerinde her saniyede yaklaşık 100 adet düşen, saniyede 300km’lik bir hıza ve 30.000 Celcius sıcaklığa ulaşabilen, 200kA’lik bir darbe olmakla birlikte etrafında elektromanyetik alan oluşturduğu gibi 2 km’lik bir yarıçapta etki alanına sahiptir. Yıldırım darbelerinin sebep olduğu can kayıpları, yangın vakalarının yanı sıra elektronik cihazlarda maddi açıdan önemli kayıplara yol açmaktadır.


Peki yıldırımın sebep olduğu bu hasarlara nasıl önlem alabiliriz?

Yıldırımdan korunma konusu dört ana başlıkta ele alınmalıdır.

► Dış Yıldırımlık Sistemi
► İç Yıldırımlık ( Parafudr ) Sistemi
► Eş Potansiyel
► Temel Topraklama

Bir tesiste bu dört sistem birbiriyle entegre şekilde bulunduğunda tam anlamıyla koruma yapabilmekteyiz.
 

Yıldırımdan korunma sistemleri dört sistemin birbiri ile entegre olması sonucunda kurulmalıdır. Günümüzde birçok uygulayıcı tarafından, yıldırımdan korunma sistemleri, sadece dış yıldırımlık (faraday kafesi, yakalama ucu, gergi teli, paratoner) uygulamaları olarak algılanmaktadır. Bir tesiste uygulanması gereken yıldırımdan korunma sistemleri içinde, dış yıldırımlık uygulamaları bu bütünün sadece dört ayağından biridir. Yıldırımdan korunma sistemleri dört sistemin bütünleşmesi sonucu oluşturulmalıdır.

Bunlar iyi bir topraklama sistemi, doğru projelendirilmiş eş potansiyel sistem, binamızın dışında yer alacak yapı tipine göre seçilmiş dış yıldırımlık sistemi ve kademeli olarak yerleştirilmiş iç yıldırımlık sistemi olarak sıralanmaktadır. Bu sistemler tesis ve yapılarda standartlar ile teknik açıdan değerlendirdiğimizde olmak zorundadır. Eğer bir yapıya iç yıldırımlık sistemi kurmayacaksak dış yıldırımlık sistemi kurarak tüm enerji ve veri hatlarımız ile elektronik cihazlarımızı riske atmış oluruz. Diğer taraftan bir yapıda topraklama sistemi yok ise iç yıldırımlık sistemini o yapıya entegre edemeyiz. Ayrıca eş potansiyeli eksik olan bir tesis dış yıldırımlık sisteminin kuplaj etkilerinden dolayı zarar görebilmektedir. Bu entegrasyon basamakları daha da arttırılabilir.



200kA’lik yıldırım darbesi dış yıldırımlık sistemleriyle toprağa ulaştırıldıktan sonra yarısı toprakta sönümlenmektedir. Yıldırım darbesinin toprakta sönümlenmeyen diğer yarısı ise elektronik cihazlarımıza zarar veren kısımdır. Dış yıldırımlık sistemleri topraktan veya şebekeden gelebilecek darbelere karşı kesinlikle koruma sağlamamaktadır. İşte bu noktada elektronik cihazlarımızı koruma adına iç yıldırımlık (parafudr) sistemleri kullanılmalıdır.

Sonuç olarak bir tesisi/yapıyı yıldırımdan doğru şekilde korumak, yangın riskini azaltmak ve canlıların zarar görmesini engellemek için dış yıldırımlık sistemi, elektronik cihazları korumak için ise iç yıldırımlık sistemi o yapıda olmak zorundadır.

 

►İlginizi Çekebilir: Enerji Verimliliği Çözümleri | Hager

Ani aşırı gerilimler birkaç mikro saniye ile birkaç mili saniye arasında meydana gelen ve tedbir alınmadığı zaman can ve mal kaybına sebebiyet veren gerilimlerdir. Bu tür gerilimleri oluşum bakımından başlıca iki grupta inceleyebiliriz.

 

Yıldırım deşarjı sırasında 2.000 ile 200.000 Amper arasında bir akım oluşmaktadır. Bu değerler yaklaşık olarak 2 km mesafeye kadar bir alanda bulunan enerji iletim hatları, haberleşme hatları, güvenlik sistemleri vb. sistemler üzerinde direkt yıldırım deşarjı veya manyetik alan etkisi ile bir gerilim oluşmasına sebep olurlar. Meydana gelen bu gerilimler tesisat veya cihaz dayanım sınırlarının üstünde ise izolasyon bozulmaları, yanma ve patlamalar şeklinde açığa çıkmaktadır. Bir yapıda yıldırım etkili ani aşırı gerilimin oluşabilmesi için o yapıda dış yıldırımlık sistemi olmasına gerek bulunmamaktır. Yıldırım deşarjı toprağa ulaştıktan sonra 2 km’lik bir alan içerisinde daireler şeklinde yayılarak direncin düşük olduğu noktaya doğru hareket etmektedir. Bu nedenle yukarıda belirtmiş olduğumuz iç yıldırımlık sistemlerini binamızda dış yıldırımlık sistemi olmasa da kullanmak zorundayız.
 

Bir iletkenden geçen akım manyetik alan oluşturur ve akım kesildiğinde manyetik alan aniden azalır. Manyetik alanının aniden değişmesi sonucu iletken üzerinde biriken enerji indüklenme yolu ile gerilim olarak sistem içerisine dağıtılır. Bu tür gerilimler çok yaygın olarak görülmektedir. Faraday kanunu ile açıkladığımız bu olay, gerçek hayatta elektrik sistemine bağlı cihazların devreden çıkması ile oluşan çok hızlı akım değişimleri sonucu gerilim darbeleri ile örneklenebilir.

Günlük yaşantımızdaki birçok aktivite elektrikli ve elektronik cihaz ile sistemlerin doğru bir şekilde çalışmasına bağlıdır. Bu sistemlerin en sık bozulma nedenlerinden biri, veri iletimini aksatan ve bu donanımların hasara uğramasına sebep olan ani aşırı gerilimlerdir. Kesintisiz güç kaynakları bir aşırı gerilim koruma sistemi olarak görülebilir. Fakat UPSler devrelerde meydana gelen değişmeleri düzenlemek için kullanılıyorsa herhangi bir gerilim koruma sistemi içermez. Ayrıca panolarımızda yer alan sigorta ve röleler yıldırım karakteristiğine sahip darbelerde işlev yapmamaktadır. Çünkü uzun süreli darbelere entegreli sistemlerdir. Yıldırım deşarjı ise çok kısa süreli bir darbe karakteristiğine sahiptir ve toprak üzerinde geç sönümlenmektedir. Bu nedenle iç yıldırımlık sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır.

Yüksek gerilime karşı elektrik/elektronik cihazları ve sistemi korumak amacıyla tasarlanan koruma sistemlerin en önemlisi parafudrlardır. Parafudr, büyük akım darbelerini toprağa iletir ve yüksek gerilimi şebeke için zarar vermeyecek düzeye indirir. Parafudr sistemlerinin amacı mikro saniyeler mertebesinde meydana gelen ani aşırı gerilim darbelerini sönümleyip sistemin sürekliliğini sağlamaktır. Parafudr sistemleri B sınıfı, C sınıfı ve D sınıfı olmak üzere üçe ayrılmıştır. Parafudr sistemlerinin kullanımında kademeli koruma prensibi göz önünde bulundurulmalıdır. Yıldırım deşarjları, anahtarlama hareketleri, şebeke harmonikleri ve kuplaj etkisi sonucu meydana gelen ani aşırı gerilim darbelerinden korunmak için parafudr sistemlerinin kullanılması gerekmektedir. Farklı karakteristiklerde olan bu darbelerden yıldırım darbesine karşı koruma sağlamak için 10/350 eğrisinde test edilmiş ürünler kullanılmalıdır. Bu testlere sahip B sınıfı ve B+C sınıfı ürünler tesislerin ana panolarında kullanıldığı takdirde yıldırım darbelerine karşı koruma sağlanmış olacaktır. 200kA olarak kabul edilen yıldırım darbesinin yarısının toprakta sönümlendiği düşünüldüğünde tesiste kullanılması gereken parafudrların 100kA koruma kapasiteli olması gerekmektedir.

Yıldırım ve aşırı gerilimden korunmada en önemli konuların başında doğru ürün seçimi gelir. Uygulamalarda görülen en önemli sorunların başında Tip 1+2 parafudr ile Tip 2 parafudrların karıştırılması ve yanlış ürün kullanılmasıdır. Tip 1+2 ürünler ile Tip 2 ürünler arasında hem işlevi, hem kullanım yeri hem de fiyat olarak ciddi fark vardır. Bunu anlamak için öncelikle, darbe karakteristiğine bakmak gerekir.

Yıldırım ve şebeke darbe karekteristiklerinin karşılaştırılması

Yıldırım darbesinin karekteristiği 10/350 yani 10 mikrosaniyede tepe değerine ulaşmakta, ardından 350 mikrosaniyede sönümlenmektedir. Aşırı gerilim darbesi ise, 8 mikrosaniyede tepe değerine ulaşırken, 20 mikrosaniyede sönümlenmektedir. Yukarıdaki şekilde göreceğiniz gibi, yıldırım darbesinin taşıdığı enerjide çok daha yoğundur. Bu nedenle bu 2 farklı darbe türünü sönümleyebilmek için farklı türde ürünler kullanılır.
 

Hem yıldırım hem şebeke darbelerine karşı koruma yapan ürün çeşididir. Genelde hibrid teknoloji içerirler. Üstün korumalı ürünlerdir, ana panolarda kullanmaya uygundur. Iimp ve Imax değerlerinin her ikisi de oldukça önemlidir.
 

Sadece şebeke darbelerine karşı koruma yapar. Tali panolarda veya enerji korumasında kullanılır. Daha uygun maliyetli ürünlerdir. Genelde varistör teknolojisine sahiptir.
 

 

 

Parafudrlar sistemde kapama yaparak, korumakla görevli oldukları cihaz ve sistemlerin zarar görmelerini engellerler. Parafudrların kapama yaparak koruma yapabilmeleri için çalışma gerilimi, koruduğu sistem üzerindeki yalıtkanlık noktası en zayıf olan kısım üzerinde tespit edilen gerilim değerinden daha düşük olmalıdır. Eğer gerilim değeri yüksek ise parafudr kapama yapamayacak ve koruması için bağlanmış olduğu sistemin zarar görmesini engelleyemeyecektir.

Özellikle B sınıfı (10/350) ürünler konusunda piyasada ve pek çok teknik şartnamede belirtilen kavramların teknik karşılığının bulunmayışı zaman zaman sıkıntılar yaratmaya başlamıştır. Etiket değerlerinde belirtilen teknik verilerle genel söyleyişe eklenen teknik veriler arasında bir paralellik bulunmayışı müşteri açısından önemli bir handikap. Şimdi bunun ne gibi sakıncaları olabileceğine kısaca göz atalım:

1- Normal koşullar altına parafudurlarda kA değeri her bir hat için ayrı ayrı verilmektedir. Örneğin bir üründe 100 kA gibi bir tanımlama ve talep ortaya çıktığında bunun karşılığını bulmak oldukça zordur. Çünkü bir üründe In (nominal darbe akım değeri), Imax (maksimum darbe akım değeri) It (toplam akım değeri) gibi farklı birimler bulunmaktadır. Tüm teknik şartnamelerin nominal akım değerini baz alarak yazıldığı kabul edilmelidir. Çünkü B sınıfı ürünlerde Imax gibi bir değer bulunmamaktadır. Dolayısıyla faz başına In seviyesine bakılması tüm yanılgıların önüne geçmeye yardımcı olabilir.

2- Up değerinden hiç söz edilmemesi büyük bir sıkıntıdır. Çünkü parafudurun asıl işlevini görebileceğimiz nokta burasıdır. Yani ortaya çıkan yıldırım geriliminin indirgendiği seviyeyi buradan anlayabiliyoruz.

Tüm bu teknik verilerden uzak bir şekilde aynı talebe farklı ürünler önerilmesi kullanıcı açısından da dikkat edilmesi gereken bir husus olarak gündemdeki yerini almaktadır. Çünkü özellikle bugünlerde B+C dediğimiz seviyede 100 kA talepleri sırasında birbirinden farklı teknik verilerle satış yapılmaya çalışılması gibi bir durum söz konusu olabilmektedir. B+C bir üründe teknik değer üzerinden talep yapıldığında sözü edilen ürün B sınıfının teknik değeridir. Örneğin 100 kA bir B+C sınıfı parafudr istendiğinde size B sınıfının nört değeri In olarak en az 100 kA olan bir ürün önerilmek zorundadır. Oysa Imax değeri 100 kA olarak belirtilen bir ürün önerildiğinde sözü edilen ürünün B sınıfına ait bir değer olma ihtimali söz konusu değildir.

Bir yapıda Faraday Kafesi veya paratonerin olması, sadece canlıların elektriksel deşarja karşı korunmasını ve yapıların yangın riskinin önlenmesini sağlar. Bir yapıda dış yıldırımlık sistemi var ise kesinlikle o yapıda iç yıldırımlık sistemi de olmak zorundadır. Bu olmazsa olmazlara topraklamayı da eklemek gerekir. 3’ü birbiriyle entegre olarak çalışır. Son olarak bunlara eş potansiyel de dahil edilmelidir. Ancak, 4’ünün bir arada olduğu ve doğru projelendirildiği binalar yıldırım ve darbelere karşı yüksek oranda korunur. Yıldırımın ortalama 200 kA gücünde düştüğü var sayılmaktadır. Bunun 100 kA’i toprağa gider; 100 kA’i ise topraktan sisteme döner. Geri dönen 100 kA, eş potansiyel farklardan ve kuplaj etkilerinden dolayı direnci en düşük noktaya doğru hareket eder. O noktada eğer bir iç yıldırımlık tertibatı yoksa cihazlara zarar vermeye başlar. Kurulmuş sistemler; paratoner veya Faraday Kafesi’ne isabet eden darbe yapısına elektriksel anlamda yöneldiğinde, devreye girerek ana pano-tali pano ve hassas cihaz önlerinde darbeyi kademeli olarak yok eder ve elektronik sistemlerine zarar vermesini engeller. Eğer, iç yıldırımlık olmazsa, sistemler sistemlerin elektronik zararlarından öte ciddi anlamda pano yangınları oluşmaktadır. İç yıldırımlık sistemlerinin amacı, gelen darbeyi kendi üzerinden toprağa aktarmaktır.

Ürün ve marka seçimini mutlaka tasarım öncesinde yapmak gerekiyor. Tercih yaparken de uluslararası normlara uygun olması büyük önem taşımaktadır.

Hager’in ürün portföyünde, farklı sistem gereksinimlerine uygun olarak;

► SPD'ler tip 1
► SPD'ler tip 2 Imax. 40 kA
► SPD'ler tip 1 + 2 (yardımcı kontak olmadan) üç tip ürün bulunmaktadır.

Sonuç olarak sistemlerin yıldırımdan korunması bir uzmanlık ister ve farklı sistemlerde sistem özelliğine göre ürün seçilmesi gerekmektedir. Parafudr seçimi ve tasarımı ile parafudrların uygulaması sayesinde sistemleri koruma altına alınması gereklilik arz etmektedir.



Kaynak: