Enerji Nakil Hatlarının Yıldırımdan Korunması

Enerji nakil hatlarında gerilim çöküntüleri ve kesintilerinin en büyük sebebi hava koşullarıdır. Yıldırım darbelerinden dolayı meydana gelen akımlar elektrik tesislerinde yüksek darbeli gerilimlere yol açabilir.

Yıldırımın Enerji Nakil Hatlarına İsabet Etmesi

Tüm YG ve transformatör direklerinde koruma topraklaması vardır, yıldırım için ayrıca bir topraklama yapmaya gerek yoktur. Yıldırım, direk üzerine düştüğünde yıldırım akımı, direk ve topraklama üzerinden toprağa akar. Direğin topraklama direncine bağlı olarak direk üzerinde çok yüksek bir gerilim oluşur. Bu gerilim darbe gerilimidir ve YG izolatörlerinin darbe dayanma gerilimi olan 170 kV’dan daha büyük bir değere ulaştığında geri (tepme) atlama yaparak direk üzerinden iletkenlere atlar ve bu sırada izolatörlerin arızalanmasına yol açarlar. Bu sebeple direklerin topraklama direncinin bu geri atlamayı önleyecek değere düşürülmesi gerekir. Topraklayıcı üzerinden yıldırım akımının geçmesi sırasında, darbe halinde meydana gelen gerilimin havai hatlarda kullanılan izolatörlerin darbe atlama geriliminden küçük olduğu durumda, izolatörler üzerinden gerilim geri (tepme) atlaması olmaz.

Yıldırımın Enerji Hattı İletkenlerine İsabet Etmesi

Yıldırım, hat iletkenlerine isabet ettiğinde, yıldırım darbe akımı ikiye bölünürerek hattın iki yönüne doğru yürüyen dalgalar biçiminde ve ışık hızında (v=300 m/µs) hareket eder. Yürüyen dalgalar, olaylara ve şebekenin yapısına göre, genlikleri, işletme geriliminin birkaç katına ulaşabilen aşırı gerilimlerin oluşmasına yol açarlar. YG/AG transformatörlerine ulaşan yıldırım darbe akımı buradaki parafudrlar üzerinden toprağa akar. Yıldırım darbe akımı, parafudrun taşıyabileceği akım değerinden fazla olursa, parafudr hasar görür. Eğer parafudr yoksa transformatörün YG sargılarında dinamik ve elektriksel zorlanmaya neden olur ve transformatörlerin hasar görerek devreden çıkmasına neden olur. YG sargılarındaki aşırı gerilim, AG tarafına geçer, buradan da AG şebekesine yayılır.

Parafudr Seçimi

Parafudrlar 5-10 kA darbe boşalma akımına göre yapılmaktadır. Atmosferik boşalmaların yoğun olduğu bölgelerde 10 kA (dağıtım hatları ve bu hatlara bağlı YG kabloları,köy-ilçe-kasaba dağıtım transformatörleri), yıldırım akımlarının az oluştuğu yerlerde ise 5 kA’lik parafudr seçimi uygundur.

Enerji Nakil Hatlarının Yıldırımdan Korunması

Enerji nakil hattının enerji taşıyan tellerinin ve direklerinin tepesinden geçecek şekilde yıldırımdan koruma iletkeni olmalıdır. Enerji nakil hattındaki direklerden birine yıldırım düştüğünde (direğin ortalama direnci 50 ohm ise) direk üzerine düşen gerilim yaklaşık olarak 800 kV olur.

Direk üzerinde oluşan bu gerilimden izolatörler vasıtasıyla faz hattına atlama meydana gelir. Bu gerilim, enerjinin beslediği sistemlere zarar verir. Bu anlamda enerji nakil hattı topraklamaları yapılırken topraklama direncinin küçük olmasına dikkat edilmelidir. Bu direncin maksimum 10 ohm olması gerekir. Bu durumda direk üzerinde oluşabilecek yaklaşık gerilim 475 kV mertebesindedir.

Enerji nakil hatlarında yıldırıma karşı koruyucu olarak iki yöntem uygulanır:

1) Paralel Koruyucu Yöntemi: Bu yöntemde faz ile toprak arasına yüksek gerilimi kısa devre yapacak malzemeler konulur. Bunlar paralel bağlanmış gaz tüplerinden, metal oksit varistörlerden meydana gelir. Bu tür koruma yöntemiyle tam anlamıyla koruma sağlanamamaktadır ancak bunların hatlara tesis edilmesi kolay olduğundan sık olarak kullanılmaktadır.

2) Seri Koruyucu Yöntemi: Koruyucu malzeme faz iletkenine seri olarak bağlanır. Malzemenin içinde yıldırım enerjisini sınırlayan devre elamanları vardır. Enerji hattına seri 1 Mhz frekansa kadar yüksek empedans gösterecek bir bobin bağlanır. Yıldırım bu bobinden geçemeyerek toprağa kısa devre edilir. Bobinden geçen yıldırımın, faz hatlarına bağlanan gerilim sınırlayıcı kontaktörlerle sistemlere ulaşması engellenmiş olur.

Koruma Topraklaması

Yüksek gerilim tesislerinde koruma topraklaması, işletme içindeki görevli personelin ve işletme binalarının dışındaki canlıların temas ve adım gerilimlerine karşı korunmasını sağlar.

Yüksek gerilim tesislerinde insanları yüksek temas gerilimine karşı korumak için yapılan koruma topraklamasının amacı;