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 darbeleri yüksek yoğunlukta doğrudan akım ve geçici aşırı gerilimler üretir. Bu, sadece bina hasarına ve ekipmanın fiziksel yıkımına neden olmakla kalmaz, aynı zamanda güç hatları ve sinyal hatları gibi metallerden hatlar aracılığıyla elektronik ekipmanların arızalanmasına, 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 sistemi oluşturmayı amaçlamaktadır. Bu sistem, yıldırım enerjisini etkili bir şekilde keserek, yönlendirerek, boşaltarak ve sınırlayarak, binanın yapısal güvenliğini maksimize eder ve iç ekipmanların ve sistem işlemlerinin sürekliliğini ve istikrarını sağlar.

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

Etkili bir entegre Yıldırım Koruma Sistemi (LPS), iki ayrılmaz ve birbirini takviye eden temel bileşenden oluşur:

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

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

• ​Kök Fonksiyon:​​ Doğrudan yıldırım darbelerini kestirmek ve devasa yıldırım akımını güvenli bir şekilde toprağa yönlendirmek, böylece doğrudan darbe binanın kendisine fiziksel hasar (delme, yangın, yapısal hasar) vermesini önlemektir.
• ​Ana Bileşenler:​​
• ​Hava Sonlandırma Sistemi (Yıldırım çubuğu/bant/ağ):​​ Binaların çatı veya en yüksek noktalarına kurulur, yıldırım darbelerini çekmek ve almak için kullanılır. Bina şekli ve alanı göz önünde bulundurularak uygun türü (örneğin, çubuk, ağ, bant) ve düzen seçilmelidir, koruma kapsamının "kutu yöntemi" ilkesine uyması sağlanmalıdır.
• ​Aşağı İletkenler:​​ Hava sonlandırma sisteminden toprak sonlandırma sistemine yıldırım akımını iletmek için kullanılır. En kısa ve en düz yollarla yönlendirilmeli, yeterli miktarı ve eşit dağılımı (düzenlemelere uygun mesafe) olmalıdır. Malzeme genellikle galvanize plaka veya dairesel çelik olmalıdır. Ortak personel yollarına yakın kurulumdan kaçınılmalı veya yalıtım koruma önlemleri uygulanmalıdır.
• ​Toprak Sonlandırma Sistemi:​​ Yıldırım akımını toprağa boşaltır. Bu, koruma sisteminin çekirdeği ve temelidir; kalitesi (toprak direnç değeri) kritiktir. Genellikle toprak elektrotları (dikey çubuklar, yatay iletkenler) ve bağlantı iletkenlerinden oluşur. Paslanmaya dayanıklı malzemeler (örneğin, galvanize çelik, bakır) kullanılmalı, yeterli gömme derinliği sağlanması ve binanın etrafında etkin bir potansiyel dengeleme halkası (temel topraklama) oluşturulmalıdır. Toprak direnci mümkün olduğunca azaltılmalıdır (genellikle ≤10Ω gerektirir, belirli gereksinimler ilgili standartlara göre).
• ​Kurulum Yerleri:​​
• Binaların çatılarının en yüksek noktaları ve darbeye açık yerler (köşeler, kanatlar, parapetler, ventilasyon delikleri, şömine vb.).
• Özel yapılar (örneğin, kuleler, antenler, güneş panel destekleri) bireysel veya entegre olarak düşünülmelidir.
• ​Şema Ana Noktaları:​​
• ​Standartlara Uygunluk:​​ Ulusal ve sektör yıldırım koruma tasarım standartlarına (örneğin, GB 50057 "Binaların Yıldırım Koruma Tasarımı", IEC 62305 serisi ile eşdeğer) sıkıca uymalıdır.
• ​Malzeme Kalitesi:​​ Standartlara uygun, paslanmaya dayanıklı yüksek kaliteli malzemeler kullanılmalıdır.
• ​Potansiyel Dengeleme:​​ Tüm metal bileşenler (örneğin, borular, ekipman kapları, metal çatılar, çelik yapılar) en yakın aşağı iletken veya toprak sonlandırma sistemine güvenilir bir şekilde bağlanmalıdır, yan flaşları önlemek için.
• ​Güvenlik Ayrılma Mesafeleri:​​ Hava sonlandırmaları ile yapı arasında ve aşağı iletkenler ile hizmet hatları/tüpler arasında yeterli güvenlik ayrılma mesafeleri olması gerekir.
• ​Güvenilir Bağlantılar:​​ Tüm bağlantı noktaları sağlam olmalıdır (kaynak veya onaylı kıskaçlar) iyi elektriksel süreklilik sağlamak için.

​4. İç Ani Dalga Yakalayıcı (SPD) Kurulum Şeması (Yıldırım Dalgaları Koruması)​​

• ​Kök Fonksiyon:​​ Güç hatları, sinyal hatları, iletişim hatları vb. aracılığıyla girilen yıldırım kaynaklı geçici aşırı gerilimleri (dalgalar) sınırlamak, ekipmanın dayanabileceği güvenli bir seviyeye indirgemek, aşırı gerilim/akım nedeniyle zarar görmesini önlemektir.
• ​Ana Bileşenler: Ani Dalga Koruma Cihazı (SPD),​​ ayrıca ani dalga bastırıcı veya yıldırım yakalayıcı olarak da bilinir:
• ​Geçici Gerilim Bastırıcı (TVS):​​ Genellikle ince ekipman koruması veya sinyal hatları için kullanılır.
• ​Aşırı Gerilim Koruyucu:​​ Çeşitli teknolojileri (örneğin, Metal Oksit Varyantör MOV, Gaz Boşaltma Tüpü GDT, katı hal koruyucular) kapsayan genel terim.
• ​Güç SPD:​​ Güç dağıtım sisteminin çeşitli seviyelerinde (ana dağıtım, alt dağıtım, terminal ekipmanların önüne) kurulur.
• ​Sinyal/Veri SPD:​​ Telefon hatları, ağ hatları (örneğin, RJ45), koaksiyal kablolar (örneğin, CCTV video, uydu sinyalleri), kontrol hatları vb. giriş noktalarına kurulur.
• ​Toprak Bağlantısı:​​ SPD'ler düşük impedanslı bir yolu üzerinden iyi bir şekilde topraklanmalıdır, böylece ani dalga akımlarını etkili bir şekilde boşatabilsinler. Toprak iletkenleri mümkün olduğunca ​kısa, düz ve kalın​ olmalıdır ("Kısa-Düz-Kalın" Prensibi).
• ​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 darbeler veya yakın darbelerden kaynaklanan büyük miktardaki enerjiyi (10/350μs dalga formu) boşaltır, arta kalan gerilimi daha düşük bir seviyeye indirger. Genellikle yüksek boşaltma kapasiteli kıvılcım boşluğu tipi SPD'ler kullanılır. Yüksek güvence altındaki topraklama gerektirir.
• ​İkinci Seviye Koruma (Sınıf II / Tip 2 SPD):​​
• ​Yer:​​ Kat Dağıtım Panelleri, Bölge Dağıtım Panelleri, Ekipman Odalarındaki Ana Anahtar Paneli (LPZ 1 → LPZ 2 sınırında).
• ​Fonksiyon:​​ Birinci seviye tarafından geçirilen arta kalan ani gerilimleri ve iç anahtarlama işlemleri nedeniyle oluşan aşırı gerilimleri (8/20μs dalga formu) daha fazla 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 soketleri/priz şeritleri içinde veya ekipman iç devrelerinde (LPZ 2 → LPZ 3 sınırında).
• ​Fonksiyon:​​ Ekipman portlarındaki arta kalan aşırı gerilimleri (kombinasyon dalgası) sınırlar, son aşamada ince koruma sağlar. Hassas elektronik ekipmanlar (örneğin, sunucular, çalışma istasyonları, PLC'ler, tıbbi cihazlar, iletişim ekipmanları) için kritik derecede önemlidir. Ayrıca sinyal hatları girişlerinde de kullanılır.
• ​Şema Ana Noktaları:​​
• ​Koordinasyon:​​ Farklı seviyedeki SPD'ler enerji ve gerilim koordinasyonunu gerçekleştirmelidir (aşamalar arasında bağlayıcı/izole edici elemanlar veya SPD'lerin kendi decoupling özellikleri kullanılarak), enerjinin aşamalı olarak boşaltılmasını ve gerilimin adım adım azaltılmasını sağlar. Bu, daha düşük seviyedeki SPD'lerin aşırı enerji nedeniyle başarısız olmasından korur.
• ​Toprak Kalitesi:​​ SPD'lerin etkili topraklanması, tüm şemanın etkinliğine kritiktir. Toprak iletkenleri ideal olarak 0.5 metreden kısa olmalı, yeterli kesit alanına (SPD sınıfına ve konumuna bağlı olarak, genellikle ≥6-25mm² çentikli bakır) sahip olmalıdır.
• ​Kurulum Uyumluluğu:​​ SPD ürün talimatlarına ve ilgili standartlara göre doğru faz ve toprak bağlantılarıyla kurulum yapılmalıdır.
• ​Potansiyel Dengeleme:​​ Metal kabinler, raf sistemleri, kablo rayları vb. bir "Faraday kabuğuna" benzer etki oluşturacak şekilde bağlanmalıdır, böylece iç potansiyel farkları minimize edilir.
• ​Düzenli Bakım:​​ SPD'ler genellikle "fedakar" cihazlardır, düzenli inceleme (görsel durum göstergesi, uzaktan alarm izleme) ve test gerektirir. Başarısız olan SPD'ler zamanında değiştirilmelidir.

​5. kapsamlı Çözümün Faydaları ve Uygulama Değeri​

• ​Tüm Yönlü Koruma:​​ Dış sistem doğrudan darbeleri, iç sistem ise induksiyonlu dalgaları (LEMP) korur, tam bir koruma zinciri oluşturur.
• ​Maksimum Güvenlik:​​ Bina yapısını, insan hayatını ve değerli elektrikli/elektronik ekipman varlıklarını hasardan korur.
• ​İşleyiş Sürekliliğini Sağlar:​​ Yıldırım nedeniyle ekipman arızaları, sistem duruşları ve veri kayıplarının riskini azaltır, sistem güvenilirliğini ve iş sürekliliğini artırır.
• ​Toplam Mülkiyet Maliyetini Azaltır:​​ Önleyici yatırım, doğrudan yıldırım darbesi hasarı (ekipman değiştirme) ve dolaylı maliyetler (üretim durması, veri kaybı, itibar kaybı) ile karşılaştırıldığında oldukça maliyet etkili olur.
• ​Yasal Uyumluluk:​​ Ulusal bina güvenliği, elektrik güvenliği ve yıldırım koruma düzenlemelerine ve standartlarına uymaktadır.