İç Yıldırımlık Sistemlerinin Önemi

Bir yapıyı yıldırımdan korurken, aynı zamanda yıldırım sonucu oluşabilecek yangın riskini azaltmak ve canlıları korumak için dış yıldırımlık sistemi, elektronik cihazları korumak için ise iç yıldırımlık sistemi o yapıda olmak zorundadır. Bu yazımızda iç yıldırımlık sistemlerinin öneminden bahsedeceğiz.

Yıldırımdan korunma sistemleri; Türk standartları ve ulusal standartlar göz önüne alındığında dört sistem (dış yıldırımlık, iç yıldırımlık,topraklama ve eşpotansiye sistem) birbirleriyle entegre olacak şekilde kurulmalıdır.

Sektörde yapmış olduğumuz araştırmalar sonucunda birçok mühendis ve teknisyen tarafından yıldırımdan korunma sisteminin sadece dış yıldırımlık;

► Faraday kafesi,
► Yakalama ucu,
► Gergi teli,
► Paratoner uygulamaları olarak algılandığı sonucuna ulaştık.

Ancak bir yapıda bulunması gereken yıldırımdan korunma sistemleri arasında dış yıldırımlık uygulamaları bu entegrasyonun sadece dört ayağından biridir. Nitekim nasıl bir masa tek ayak üzerinde duramayıp yıkılır ise bina/tesis de yıldırım darbesine aldığında yıldırım deşarjının etkileri karşısında zarar görecektir.

Yıldırımdan korunma sistemleri dört sistemin bütünleşmesi sonucu oluşturulmalıdır. Bunlar;

► İyi bir topraklama sistemi,
► Doğru projelendirilmiş bir eş potansiyel sistem, ,
► Binamızın dışında yer alacak yapı tipine göre seçilmiş dış yıldırımlık sistemi
► Kademeli olarak yerleştirilmiş iç yıldırımlık (ani aşırı gerilim koruyucu ) sistemi olarak sıralanmaktadır. 

Bu sistemler bir yapıda standartlar ve teknik açıdan değerlendirdiğimizde olmak zorundadır. Eğer bir yapıya iç yıldırımlık sistemi kurulmayacaksa, dış yıldırımlık sistemi kurarak tüm enerji, veri hatlarımızı ve 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.

Özet olarak bir yapıyı yıldırımdan korumak istiyorsak binalardaki yangın riskini azaltmak ve canlıları korumak için, dış yıldırımlık sistemi, elektronik cihazları korumak için ise iç yıldırımlık sistemi o yapıda olmak zorundadır.

Aşırı Gerilimler

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 Etkili Ani Aşırı Gerilimler

Yıldırım Deşarjı sırasında 2 ile 200 kA arasında bir akım meydana gelmektedir. Bu değerler yaklaşık olarak 2 km mesafeye kadar bir alanda bulunan enerji iletim hatları, haberleşme hatları, güvenlik sistemleri vb. gibi tesisler üzerinde direk 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, yanmalar, patlamalar şeklinde açığa çıkmaktadır.

►  Şekil 1: Siz bu yazıyı okumayı bitirdiğinizde Dünya'ya ortalama 25000 yıldırım düşecektir.

► Elektriksel Anahtarlama ile Oluşan Ani Aşırı Gerilimler

Bir iletkenden geçen akım, manyetik alan oluşturur ve akım akışı bittiğinde manyetik alan aniden azalır. İletken üzerinde biriken enerji indüklenme yolu ile gerilim olarak sistem içerisine dağıtılır. Bu tür gerilimler çok yaygın olarak görülmektedir.

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 olduğum iç yıldırımlık sistemlerini binamızda dış yıldırımlık sistemi olmasa da kullanmak zorundayız.

►  Şekil 2:Yıldırım ve Aşırı Gerilimlerden Korunma Uygulamaları yazımıza buradan ulaşabilirsiniz.

Günümüzde sanayi, ticaret ve hizmet, sağlık insan yaşamındaki çoğu sosyal aktivite kuvvetli bir biçimde elektrikli ve elektronik cihaz ve sistemlerin doğru bir şekilde çalışmasına bağlıdır. Bu sistemlerin en sık bozulma nedeni ise veri iletimini aksatan ve bu donanımlarınhasara uğramasına sebep olan ani aşırı gerilimlerdir. Birçok şirket kesintisiz güç kaynakları UPS’leri bir aşırı gerilim koruma sistemi gibi görebilir. Fakat UPS'ler devrelerde meydana gelen değişmeleri düzenlemek için konuyorsa da herhangi bir aşırı gerilim koruma sistemi içermez. İçerdiği söylenilen cihazların  çoğunda ise sadece ufak bir alçak geçiren süzgeç bulunur.

Ani Aşırı Gerilimden Korunma Nasıl Olmalıdır? 

Alçak gerilim tesislerinde fazlarla-toprak ve nötr-toprak arasına bağlanan aşırı gerilimparafudrları, darbe gelmesi durumunda iletime geçerek aşırı gerilimi kendi üzerinden söndürürler. Yani sistemimizin maruz kalacağı aşırı gerilimleri üzerine alarak sistemin zarar görmesini engeller. Bunun için DIN-IEC normlarında bir kademeli koruma öngörülmektedir. Her kademe darbe gerilimini bir derece azaltarak neticede sistem için zararsız hale getirir.

► Dışardan gelen yıldırım darbeleri için B sınıfı koruma,
► Sistem içerisindeki ani aşırı gerilimler için C sınıfı koruma,
► Hassas koruma için D sınıfı koruma kullanılır.

Sınıflandırmalarda;

► B sınıfı Class 1 ya da Tip 1,
► C sınıfı Class 2 ya da Tip 2,
► D sınıfı parafudrlar ise Class 3 ya da Tip 3 olarak da adlandırılabilmektedirler.

►  Şekil 3: Parafudrlar koruma bölgelerine göre sınıflandırılırlar.

   

Binaya enerjinin giriş yaptığı ilk noktada genellikle ana panolarımıza B sınıfı ürünler, enerjinin bina içerisinde dağıldığı tali panolarda C sınıfı ürünler ve server, kamera, harici hat, data, bilgisayar ve diğer elektronik cihazların korunması içinde cihaz önlerine D sınıfı ürünleryerleştirilmelidir. Eğer bir yapıda dış yıldırımlık sistemi var ise doğrudan yıldırım deşarjına karşı koruma sağlayacak B sınıfı ürünün ana panoda kullanılması zorunlu olarak görülmektedir.

Dış yıldırımlık sistemimizden 200 kA'lik bir yıldırım darbesinin geldiği varsayılırsa bunun 100 kA'i toprakta sönümlenecek geriye kalan 100 kA'lik kısım binamıza giriş yapacaktır. B sınıfı ürünlerde faz başına 50 kA'lik bir koruma seviyesi oluşturularak bu darbenin cihazlarımıza ulaşması engellenmektedir.

B sınıfı ürün ile darbe akımlarının ana besleme noktasında 4,5 kV - 2,5 kV -1,5 kVmertebelerinde sınırlandırılarak sistemimizin zarar görmesini engeller. Bu koruma ana pano seviyesinde yapılmaktadır.

Enerjinin bina içerisinde dağıldığı tali panolarda ise C sınıfı koruma öngörülmektedir. Dış yıldırımlık olan bir yapıda B sınıfı kullanılmadan C sınıfı ürün kullanılır ise sistemimiz zarar görecektir. C sınıfı ürünler sistem içerisinde oluşan ani aşırı gerilimlerin hat üzerindeki cihazlara zarar vermesini engeller, faz başına 40 kA’e kadar olan aşırı gerilim akımlarını 2,3 kV, 1,5 kV, 1 kV mertebesinde sınırlandırır.

Genelde tali pano seviyesinde yapılan korumadır. C sınıfı koruyucunun sisteme uygulana bilmesi için B sınıfı koruyucuyla arasındaki mesafenin minimum 5 m olması gerekmektedir. Ancak yeni geliştirilen teknoloji ile üretilen B+C sınıfı ürünler bu sorunu ortadan kaldırmaktadır.

D sınıfı koruyuculardan muhtelif cihazların korunmasına uygun olarak geliştirilmiştir. Direk cihaza yönelik koruma olduğu için hassas koruma olarak nitelendirilir priz tipleri ve pano tipleri mevcuttur. Kullanıldığı alana göre birçok seçenekleri vardır. Ancak B ve C sınıfı ürünler kullanılmadan kullanılan D sınıfı ürünler işlev görmemektedir.

►  Şekil 4: TV sistemlerinde kullanılan D sınıfı, hassas koruma sağlayanparafudr.

Özet

Yıldırımdan korunmak için ayrıca ani gerilim darbelerine yol açan anahtarlamaelemanlarının, harmoniklerin, gerilim dalgalanmalarının etkilerinden korunabilmemiz için iç yıldırımlık (ani aşırı gerilim önleyici-parafudr) sistemlerini kullanmamız gerekmektedir.

Gelişen teknoloji ile hassaslaşan cihazlarımızın zarar görmemesi, kritik önem taşıyan verilerin kaybolmaması, milyar dolarlık tesislerin zarar görmemesi için bu sistemleri tesislerimize ve binalarımıza kurdurmalıyız. Bu konuda uzman mühendislerden ve konuya hakim firmalardan ürün seçimi konusunda destek almamız oldukça önemlidir.

Unutmayalım ani aşırı gerilim darbesi gibi küçük bir etkinin büyük zararlara yol açmaması bizim elimizdedir!