Yüksek Gerilim Koruyucu (Yıldırım Koruma) Sistemi Çözümü: Entegre Dış ve İç Koruma Şeması

​

​1. Çözüm Arka Planı ve Amaçları​

Yıldırım faaliyeti, binaların, personelin ve iç ekipmanların güvenliğini tehdit eden önemli bir faktördür. Yıldırım çarpmaları, yüksek yoğunlukta doğrudan akım ve geçici aşırı gerilimler oluşturur. Bu, sadece bina hasarlarına ve ekipmanın fiziksel yıkımına neden olmakla kalmaz, aynı zamanda güç hatları ve sinyal hatları gibi metalli hatlar aracılığıyla elektronik ekipmanlarda işlev bozukluğuna, veri kaybına ve hatta yangın gibi ikincil felakatlara da yol açabilir. Bu çözüm, dış yıldırım koruma sistemi (ELPS) ve ani dalga koruma cihazları (SPD) ile oluşan kapsamlı bir koruma sistemini kurmayı amaçlamaktadır, bu sayede yıldırım enerjisi etkili bir şekilde keşfedilir, yönlendirilir, boşaltılır ve sınırlanarak binanın yapısal güvenliği maksimize edilir ve iç ekipman ve sistem işlemlerinin sürekliliği ve istikrarı sağlanır.

​2. Yıldırım Koruma Sistemi (LPS) Bileşenleri Genel Bakış​

Etkili bir bütünleşik Yıldırım Koruma Sistemi (LPS), iki ayrılmaz ve birbirini destekleyen temel bileşenden oluşur:

• ​Dış Yıldırım Koruma Sistemi (ELPS):​​ Doğrudan yıldırım çarpmalarına karşı koruma amacıyla tasarlanmıştır.
• ​İç Yıldırım Koruma Sistemi (Ani Dalga Koruma, SPD Sistemi):​​ Yıldırım Elektromanyetik Dalgası (LEMP) nedeniyle hatlar aracılığıyla ekipmana giren geçici aşırı gerilimlere (dalgalar) karşı koruma amacıyla tasarlanmıştır.

​3. Dış Ani Dalga Yakalayıcı Kurulum Şeması (Doğrudan Çarpma Koruması)​​

• ​Temel Fonksiyon:​​ Doğrudan yıldırım çarpmalarını keşfetmek ve devasa yıldırım akımını güvenli bir şekilde toprağa yönlendirmek, böylece doğrudan çarpmaların binanın kendisine (delme, yangın, yapısal hasar gibi) neden olabileceği fiziksel hasarı önlemektir.
• ​Ana Bileşenler:​​
• ​Hava Terminasyon Sistemi (Yıldırım direkleri/tel örgüler/meshler):​​ Bina çatısının veya en yüksek noktalarının üzerine yıldırım çarpmalarını çekmek ve almak için monte edilir. Bina şekli ve alanı dikkate alınarak uygun türü (örneğin, direk, mesh, tel örgü) ve düzen seçilmelidir, koruma kapsamının "yuvarlak küre yöntemi" ilkesine uyması sağlanmalıdır.
• ​Aşağıya Yönelik İletkenler:​​ Hava terminasyon sisteminden toprak terminasyon sistemine yıldırım akımını iletmek için kullanılır. En kısa ve en doğru yollarla yönlendirilmeli, yeterli miktarda ve düzgün dağılımlı olmalıdır (düzenlemelere uygun mesafe). Malzemeler genellikle galvanize düz çelik veya yuvarlak çelikten olmalıdır. Ortak personel yollarına yakın yerlere monte edilmesi öngörülmüşse yalıtım koruma önlemleri uygulanmalıdır.
• ​Toprak Terminasyon Sistemi:​​ Yıldırım akımını toprağa boşaltır. Bu, koruma sisteminin merkezi ve temelidir; kalitesi (toprak direnç değeri) kritik öneme sahiptir. Genellikle toprak elektrotları (dikey çubuklar, yatay iletkenler) ve bağlantı iletkenlerinden oluşur. Paslanmaya dayanıklı malzemeler (örneğin, galvanize çelik, bakır) kullanılmalı, yeterli gömme derinliğine sahip olmalı ve binanın etrafında etkin bir potansiyel eşitleme halkası (temel topraklama) oluşturulmalıdır. Toprak direnci minimize edilmelidir (genellikle ≤10Ω gerektirir, belirli gereksinimler ilgili standartlara göre).
• ​Kurulum Yerleri:​​
• Bina çatısının en yüksek noktaları ve çarpmaya açık alanlar (köşeler, kanat çatı kenarları, parapetler, havalandırma delikleri, şömenler vb.).
• Özel yapılar (örneğin, kuleler, antenler, güneş panel destekleri) ayrı veya bütün olarak değerlendirilmelidir.
• ​Şema Ana Noktaları:​​
• ​Standartlara Uygunluk:​​ Ulusal ve endüstri yıldırım koruma tasarım standartlarına (örneğin, GB 50057 "Binaların Yıldırım Koruma Tasarım Kodu", IEC 62305 serisi ile eşdeğer) sıkıca uyun.
• ​Malzeme Kalitesi:​​ Standartlara uygun, paslanmaya dayanıklı yüksek kaliteli malzemeler kullanın.
• ​Potansiyel Eşitleme:​​ Tüm metal bileşenler (örneğin, borular, ekipman kaplamaları, metal çatılar, çelik yapılar) en yakın aşağıya yönelik iletken veya toprak terminasyon sistemine güvenilir bir şekilde bağlanmalıdır, böylece yan yoldan çarpmalar önlenir.
• ​Güvenlik Ayrılma Mesafeleri:​​ Hava terminasyonları ile yapı arasında ve aşağıya yönelik iletkenler ile servis/pipa hatları arasında yeterli güvenlik ayrılma mesafeleri olması gerekir.
• ​Güvenilir Bağlantılar:​​ Tüm bağlantı noktaları sağlam olmalıdır (kaynak veya onaylı klemeler), böylece iyi elektriksel süreklilik sağlanır.

​4. İç Ani Dalga Yakalayıcı (SPD) Kurulum Şeması (Yıldırım Dalgalarına Karşı Koruma)​​

• ​Temel Fonksiyon:​​ Güç hatları, sinyal hatları, iletişim hatları vb. aracılığıyla giren yıldırım tarafından üretilen geçici aşırı gerilimleri (dalgaları) ekipmanın dayanabileceği güvenli bir seviyeye indirgeyerek, aşırı gerilim/aşırı akım nedeniyle hasar görmesini önlemek.
• ​Ana Bileşenler: Ani Dalga Koruma Cihazı (SPD),​​ ayrıca ani dalga bastırıcı veya yıldırım yakalayıcı olarak da bilinir:
• ​Geçici Gerilim Bastırıcı (TVS):​​ Genellikle hassas ekipman koruması veya sinyal hatları için kullanılır.
• ​Aşırı Gerilim Koruyucu:​​ Farklı teknolojileri (örneğin, Metal Oksit Varistor MOV, Gaz Boşaltma Tübü GDT, katı hal koruyucular) kapsayan genel terim.
• ​Güç SPD:​​ Güç dağıtım sisteminin çeşitli seviyelerinde (ana dağıtım, alt dağıtım, terminal ekipmanlardan önce) monte edilir.
• ​Sinyal/Veri SPD:​​ Telefon hatları, ağ hatları (örneğin, RJ45), koaksiyal kablolar (örneğin, CCTV video, uydusuz sinyaller), kontrol hatları vb. giriş portlarında monte edilir.
• ​Toprak Bağlantısı:​​ SPD'ler düşük impedanslı bir yolla iyi bir şekilde topraklanmalıdır, böylece ani dalga akımlarını etkili bir şekilde boşaltabilsinler. Toprak iletkenleri mümkün olduğunca ​kısa, düz ve kalın​ ("Kısa-Düz-Kalın" Prensibi) olmalıdır.
• ​Kurulum Yerleri ve Seviyeler (Aşamalı Koruma - Koordinasyon):​​
• ​İlk Seviye Koruma (Sınıf I / Tip 1 SPD):​​
• ​Yer:​​ Bina Ana Dağıtım Paneli/Ana Giriş (genellikle LPZ 0A/0B → LPZ 1 sınırında).
• ​Fonksiyon:​​ Doğrudan çarpmalar veya yakındaki çarpmalar nedeniyle büyük enerjinin (10/350μs dalga formu) çoğunu boşaltır, kalan gerilimi daha düşük bir seviyeye indirger. Genellikle yüksek boşaltma kapasiteli kıvılcım boşluğu tipi SPD'ler kullanılır. Yüksek kaliteli topraklama gerektirir.
• ​İkinci Seviye Koruma (Sınıf II / Tip 2 SPD):​​
• ​Yer:​​ Kat Dağıtım Panelleri, Bölge Dağıtım Panelleri, Ekipman Odalarındaki Ana Anahtarlık (LPZ 1 → LPZ 2 sınırında).
• ​Fonksiyon:​​ İlk seviyeden geçen kalan ani gerilimleri ve iç anahtarlama işlemlerinden kaynaklanan aşırı gerilimleri (8/20μs dalga formu) daha da sınırlar, bölgesel ekipman koruması sağlar. Genellikle gerilim sınırlama tipi SPD'ler (örneğin, MOV tabanlı) kullanılır.
• ​Üçüncü Seviye Koruma (Sınıf III / Tip 3 SPD / Kullanım Noktası Koruması):​​
• ​Yer:​​ Ekipmanın hemen önünde, priz blokları/priz şeritlerinde veya ekipman iç devrelerinde (LPZ 2 → LPZ 3 sınırında).
• ​Fonksiyon:​​ Ekipman bağlantı noktalarındaki kalan aşırı gerilimi (kombinasyon dalgası) sınırlar, son aşamada ince koruma sağlar. Hassas elektronik ekipmanlar (örneğin, sunucular, çalışma istasyonları, PLC'ler, tıbbi cihazlar, iletişim ekipmanları) için kritik öneme sahiptir. Ayrıca sinyal hatları girişlerinde de kullanılır.
• ​Şema Ana Noktaları:​​
• ​Koordinasyon:​​ Farklı seviyedeki SPD'ler, enerji ve gerilim koordinasyonunu (aşamalar arasındaki kupleme/ayrılma elemanlarını veya SPD'lerin kendi decoupling özelliklerini kullanarak) gerçekleştirmelidir, böylece enerji aşamalı olarak boşaltılır ve gerilim adım adım azaltılır. Bu, daha düşük seviyedeki SPD'lerin aşırı enerji nedeniyle başarısız olmasını önler.
• ​Toprak Kalitesi:​​ SPD'lerin etkili topraklanması, tüm şemanın etkinliğine kritik öneme sahiptir. Toprak iletkenleri ideal olarak 0.5 metreden kısa olmalı, yeterli kesit alanı (SPD sınıfına ve konumuna bağlı olarak, genellikle ≥6-25mm² sarılmış bakır) olmalıdır.
• ​Kurulum Uyumluluğu:​​ SPD ürün talimatlarına ve ilgili standartlara göre, doğru faz ve toprak bağlantılarıyla kurulum yapın.
• ​Potansiyel Eşitleme:​​ Metal kabinetler, raf sistemleri, kablo tepsileri vb. bir "Faraday kabuğuna" benzer etki oluşturacak şekilde bağlanmalıdır, böylece iç potansiyel farklılıkları minimize edilir.
• ​Düzenli Bakım:​​ SPD'ler genellikle "feda edilebilir" cihazlardır, düzenli inceleme (görsel durum göstergesi, uzaktan alarm izleme) ve test gerektirir. Başarısız olan SPD'ler hemen değiştirilmelidir.

​5. kapsamlı Çözümün Faydaları ve Uygulama Değeri​

• ​Tüm Yönlü Koruma:​​ Dış sistem doğrudan çarpmalara karşı koruma sağlar; iç sistem induksiyonlu dalgalar (LEMP) karşı koruma sağlar, tam bir koruma zinciri oluşturur.
• ​Maksimum Güvenlik:​​ Bina yapısını, insan hayatını ve değerli elektrikli/elektronik ekipman varlıklarını hasardan korur.
• ​İşlem Sürekliliğini Sağlar:​​ Yıldırım nedeniyle ekipman arızası, sistem duruşu ve veri kaybı riskini azaltarak, sistem güvenilirliğini ve iş sürekliliğini artırır.
• ​Toplam Mülkiyet Maliyetini Azaltır:​​ Önleyici yatırım, doğrudan yıldırım çarpması hasar maliyetleri (ekipman değiştirme) ve dolaylı maliyetler (üretim durması, veri kaybı, itibar etkisi) ile karşılaştırıldığında oldukça maliyet etkili olmaktadır.
• ​Mevzuata Uygunluk:​​ Ulusal bina güvenliği, elektrik güvenliği ve yıldırım koruma mevzuat gerekliliklerine ve standartlarına uymaktadır.