Cihazları Yıldırım ve Aşırı Gerilimden Nasıl Koruruz?

Standartlar ve mühendislik çalışmaları bize gösteriyor ki; binamızdaki elektrikle çalışan cihazları yıldırımdan ve aşırı gerilimden korunmak için tek başına paratoner, faraday kafesi, yakalama ucu gibi dış yıldırımlık sistemleri yeterli olmamaktadır. İç yıldırımlık denilen aşırı gerilim koruyucuları topraklama ve eş potansiyel sistemle ortak bir şekilde çözüm oluşturulmaz ise, kurulmuş olan paratoner sistemleri büyük risk oluşturur. Peki elektrikle çalışan cihazları en doğru şekilde yıldırımdan ve aşırı gerilimden nasıl koruruz?

Korunma ihtiyacının ortaya çıkması; teknolojik gelişmelerle ters orantılı bir süreçtir. Bunun nedeni, teknolojik gelişmelere paralel olarak boyutları çok küçülen elektronik cihazların, çalışma gerilimlerinin de küçük voltlar seviyesine inmesidir. Buna göre vakum tüplü lambalı cihazlardan transistörlü yapıya ve entegre devrelere geçiş sürecinde, cihazların elektronik kartlarında kullanılan komponentlerin çalışma gerilimlerinin 3000V’dan 24 V’a ve 5V DC gerilimlere doğru bir düşüş oluştuğu bilinmektedir. Dolayısı ile süreç içinde hassasiyeti artan elektronik cihazlara doğru bir geçiş söz konusudur. Elektrik enerjisinin anahtarlanması sırasında yük çeşidine bağlı olarak (endüktif yükler) oluşan gerilimlerde veya tabiat olaylarında, yıldırım deşarjında (200 kA’ler) bu gelişmeye paralel boyutlarda küçülmeler ya da indirimler söz konusu olmadığı için, sistemleri ve ekipmanları bu olumsuz etkilerden korumak için gerekli koruma elemanları ile donatmak gerekir.

Eğer elektrik tesisatında iç yıldırımlık sistemleri yoksa, üzerinde ya da 2 kilometre yakınında dış yıldırımlık sistemi bulunan bir yapının içindeki tüm elektronik cihazlar yıldırım düşmesine bağlı oluşan kublaj etkileri sebebiyle tehlike altındadır.

Elektrik enerjisi ile beslenen cihazların olduğu her yerde aşırı gerilim koruyuculara ihtiyaç vardır. Hiçkimse cihaz ya da makinesinin yüksek gerilim nedeniyle zarar görmesini istemez. Bu anlamda hassas bilgi işlem sistemleri, telekomünikasyon ve ağ alt yapı sistemleri ve seri üretim bantları hiçbir şekilde zarar görmeden işlev görmeye devam etmelidirler. Bu tür sistemlerin bir saat bile çalışmaması büyük maddi kayıplara neden olabilir. Bu nedenle küçük bir yatırım ile sistemlerin ve cihazların koruma altına alınması gerekir. Önlem alınmaması sonucunda, her yıl milyonlarca liralık zararlar aşırı gerilim nedeni ile oluşmaya devam etmektedir.

Aşırı gerilimden korunma sistemlerinin kullanım alanı, ana dağıtım şebekesi korumasından hassas korumaya, veri hattından ölçüm ve kontrol sistemlerinin korunmasına ve metal boruların kıvılcım atlama aralığı ile korunmasını da kapsamaktadır. Sistem merkezi veya dağıtılmış olarak kurulmaktadır.

Aşırı gerilim darbelerinin oluşma nedenleri, yıldırım darbeleri, anahtarlama darbeleri, geçici gerilim dalgalanmaları, harmonikler ve gerilim düşmeleridir. Bu darbe türleri kısa süreli olur, bu nedenle sistemlerin korunması için iç yıldırımlık sistemlerine ihtiyaç vardır.

Düşük voltajlı tüketici şebekesinde en büyük voltaj tepe değeri, yıldırım boşalması ile oluşur. Harici yıldırımdan korunma tesisatı veya düşük voltaj havai hat üzerine direkt yıldırım düşmesi halinde, yıldırım geriliminin yüksek enerji miktarı genellikle bağlanmış yüklerin devre dışı kalmasına ve izolasyon hasarına sebep olur.

Anahtarlama(şalt hareketleri) sonucu oluşan aşırı gerilimler, yıldırım boşalmasındaki gibi yüksek voltaj artışına neden olmaz fakat çok sık meydana gelir, bu da tesisatın arızalanmasına sebep olabilir. Anahtarlama (şalt hareketleri), sonucu oluşan aşırı gerilimler, çalışma voltajını 2-3 katına çıkarabilir ve yıldırım gerilimi nominal voltajın 20 katına ulaşabilir.