TÜRK STANDARDI TURKISH STANDARD

Transkript

1 TÜRK STANDARDI TURKISH STANDARD TS EN Haziran 2007 ICS ; YILDIRIMDAN KORUNMA BÖLÜM 4: YAPILARDA BULUNAN ELEKTRİK VE ELEKTRONİK SİSTEMLER Protection against lightning Part 4: Electrical and electronic systems within structures TÜRK STANDARDLARI ENSTİTÜSÜ Necatibey Caddesi No.112 Bakanlıklar/ANKARA

2 Bugünkü teknik ve uygulamaya dayanılarak hazırlanmış olan bu standardın, zamanla ortaya çıkacak gelişme ve değişikliklere uydurulması mümkün olduğundan ilgililerin yayınları izlemelerini ve standardın uygulanmasında karşılaştıkları aksaklıkları Enstitümüze iletmelerini rica ederiz. Bu standardı oluşturan Hazırlık Grubu üyesi değerli uzmanların emeklerini; tasarılar üzerinde görüşlerini bildirmek suretiyle yardımcı olan bilim, kamu ve özel sektör kuruluşları ile kişilerin değerli katkılarını şükranla anarız. Kalite Sistem Belgesi İmalât ve hizmet sektörlerinde faaliyet gösteren kuruluşların sistemlerini TS EN ISO 9000 Kalite Standardlarına uygun olarak kurmaları durumunda TSE tarafından verilen belgedir. Türk Standardlarına Uygunluk Markası (TSE Markası) TSE Markası, üzerine veya ambalâjına konulduğu malların veya hizmetin ilgili Türk Standardına uygun olduğunu ve mamulle veya hizmetle ilgili bir problem ortaya çıktığında Türk Standardları Enstitüsü nün garantisi altında olduğunu ifade eder. TSEK Kalite Uygunluk Markası (TSEK Markası) TSEK Markası, üzerine veya ambalâjına konulduğu malların veya hizmetin henüz Türk Standardı olmadığından ilgili milletlerarası veya diğer ülkelerin standardlarına veya Enstitü tarafından kabul edilen teknik özelliklere uygun olduğunu ve mamulle veya hizmetle ilgili bir problem ortaya çıktığında Türk Standardları Enstitüsü nün garantisi altında olduğunu ifade eder. DİKKAT! TS işareti ve yanında yer alan sayı tek başına iken (TS 4600 gibi), mamulün Türk Standardına uygun üretildiğine dair üreticinin beyanını ifade eder. Türk Standardları Enstitüsü tarafından herhangi bir garanti söz konusu değildir. Standardlar ve standardizasyon konusunda daha geniş bilgi Enstitümüzden sağlanabilir. TÜRK STANDARDLARININ YAYIN HAKLARI SAKLIDIR.

3 Ön söz - Bu standard, CENELEC tarafından kabul edilen EN : 2006 standardı esas alınarak TSE Elektrik İhtisas Grubu na bağlı Elektroteknik Güvenlik ve Aydınlatma Özel Daimi Komitesi nce hazırlanmış ve TSE Teknik Kurulu nun 05 Haziran 2007 tarihli toplantısında Türk Standardı olarak kabul edilerek yayımına karar verilmiştir. - Bu standardın kabulü ile TS 622 (1990) iptal edilmiştir. - Bu standardda kullanılan bazı kelime ve/veya ifadeler patent haklarına konu olabilir. Böyle bir patent hakkının belirlenmesi durumunda TSE sorumlu tutulamaz.

4 İçindekiler 0 Giriş Kapsam Atıf yapılan standardlar ve/veya dokümanlar Terimler ve tarifler Elektrik sistemi Elektronik sistem İç sistemler Yıldırım elektromanyetik darbesi, LEMP Darbe Beyan darbe dayanım gerilim seviyesi, U W Yıldırımdan korunma seviyesi, LPL Yıldırımdan korunma bölgesi, LPZ LEMP ten korunma tedbirleri sistemi, LPMS Izgara benzeri uzaysal siper Toprak sonlandırma sistemi Kuşaklama şebekesi Topraklama sistemi Parafudur, SPD I imp ile deneye tâbi tutulan SPD I n ile deneye tâbi tutulan SPD Birleşik dalga ile deneye tâbi tutulan SPD Gerilim anahtarlamalı tip SPD Gerilim sınırlamalı tip SPD Birleşik tip SPD Koordineli SPD koruması LEMP ten korunma tedbirleri sisteminin (LPMS) tasarım ve tesisi LPMS nin tasarımı Yıldırımdan korunma bölgeleri (LPZ) LPMS deki temel koruma tedbirleri Topraklama ve kuşaklama Toprak sonlandırma sistemi Kuşaklama şebekesi Kuşaklama baraları LPZ sınırında kuşaklama Kuşaklama bileşenlerine ait malzemeler ve boyutlar Manyetik siperleme ve hat güzergâhı Uzaysal siperleme İç hatların siperlenmesi İç hatların güzergâhı Dış hatların siperlenmesi Manyetik siperlerin malzemeleri ve boyutları Koordineli SPD koruması LPMS nin yönetimi LPMS yönetim plânı LPMS nin muayenesi Bakım Ek A (Bilgi için) - Bir LPZ deki elektromanyetik ortamın değerlendirilmesine yönelik esaslar Ek B (Bilgi için) - Mevcut yapılardaki elektronik sistemler için LEMP ten korunma tedbirlerinin uygulaması Ek C (Bilgi için) - SPD koordinasyonu Ek D (Bilgi için) - Koordineli SPD korumasının seçimi ve tesisi Kaynaklar... 90

5 Yıldırımdan korunma Bölüm 4: Yapılarda bulunan elektrik ve elektronik sistemler 0 Giriş Bir hasar kaynağı olarak görülen yıldırım, çok yüksek enerjinin açığa çıktığı bir tâbiat olayıdır. Yıldırım çakmaları ile yüzlerce mega joule lük enerji açığa çıkar. Bir yapı içinde bulunan elektrik ve elektronik sistemdeki hassas elektronik cihazlarda hasar meydana gelmesi için mili joule ler mertebesinde enerjinin yeterli olabildiği durumla karşılaştırıldığında, bu donanımın bir parçasını korumak için ilâve koruma tedbirlerine ihtiyaç duyulacağı açıktır. Yıldırımdan kaynaklanan elektromanyetik etkilerin sebep olduğu, elektrik ve elektronik sistemlerdeki arızaların maliyetinin artmasından dolayı bu standarda olan ihtiyaç ortaya çıkmıştır. Önemli ölçüde sermaye maliyeti, büyüklük ve karmaşıklığa sahip tesisler (maliyet ve güvenlik nedenlerinden dolayı kesintilerin hiçbir şekilde istenmediği tesisler) için süreç kontrol ve güvenlik te dâhil olmak üzere, veri işlem ve depolama amacıyla kullanılan elektronik sistemlerin özel önemi vardır. Yıldırım, bir yapıda IEC de tanımlandığı gibi, aşağıda belirtildiği şekilde farklı tipte hasarlara sebep olabilir: D1 D2 D3 Dokunma ve adım gerilimlerinden dolayı canlılara zarar vermesi, Mekanik, ısıl, kimyasal ve patlama etkilerinden dolayı fiziki hasarlar meydana getirmesi, Elektromanyetik etkilerinden dolayı elektrik ve elektronik sistemlerde arızalara sebep olması. IEC , fiziki hasar risklerini ve canlılara verilecek zararları azaltmaya yönelik koruma tedbirleri ile ilgili olup, elektrik ve elektronik sistemlerin korunmasını kapsamamaktadır. Bu standard, bu nedenle yapılar içinde bulunan elektrik ve elektronik sistemlerdeki kalıcı arızalara ait riski azalmak için koruma tedbirleri hakkında bilgi sunmaktadır. Elektrik ve elektronik sistemlerdeki kalıcı arızaya, aşağıda belirtildiği şekilde yıldırım elektromanyetik darbesi sebep olmaktadır: a) Darbenin iletken bağlantılar üzerinden cihazlara iletim veya endükleme yoluyla gönderilmesi, b) Cihazların içine doğrudan ışınlanan elektromanyetik alanların etkisi. Yapılardaki darbeler, dışarıda veya içeride meydana gelebilir: - Yapı dışındaki darbeler, yıldırım çakmalarının binaya giren hatlara veya yere yakın çarpması ile meydana gelir ve bu hatlar üzerinden elektrik ve elektronik sistemlere iletilir, - Yapı içindeki darbeler, yıldırım çakmalarının yapıya veya yere yakın çarpması ile meydana gelir. Aşağıda belirtilen farklı mekanizmalardan dolayı kuplaj meydana gelebilir: - Direnç kuplajı (örneğin, toprak sonlandırma sisteminin toprak empedansı veya kablo siper direnci), - Manyetik alan kuplajı (örneğin, elektrik ve elektronik sistemlerdeki iletken bağlantı (kablaj) döngüleri veya kuşaklama iletkenlerinin endüktansı ile oluşan), - Elektrik alan kuplajı (çubuk antenin alması ile oluşan). Not - Elektrik alan kuplajının etkisi, manyetik alan kuplajı ile karşılaştırıldığında genellikle çok küçüktür ve dikkate alınmayabilir. Işıyan elektromanyetik alanlar, aşağıdakiler vasıtasıyla meydana gelebilir: 1

6 - Yıldırım kanalında doğrudan yıldırım akımının akması, - İletkenlerde kısmî yıldırım akımının akması (örneğin, IEC e uygun dış LPS ye ait iniş iletkenlerinde veya bu standarda uygun dış uzaysal zırh). 1 Kapsam Bu standard, bir yapıda bulunan elektrik ve elektronik sistemler için yıldırım elektromanyetik darbesinin sebep olduğu kalıcı arızalara karşı riski azaltma imkânı sağlayan LEMP ten korunma tedbirleri sisteminin (LPMS) tasarım, tesis, muayene bakım ve deneyi ile ilgili bilgileri kapsar Bu standard, elektronik sistemlerin yanlış fonksiyon göstermesine sebep olabilen yıldırım nedeniyle oluşan elektromanyetik girişimlere karşı korunmayı kapsamaz. Ancak, Ek A da verilen bilgiler, bu gibi bozulmaları değerlendirmek için de kullanılabilir. Elektromanyetik girişimlere karşı korunma tedbirleri, IEC ve IEC serisi [1] 1) kapsamındadır. Bu standard, optimum korunma etkinliğini elde etme amacıyla girişimde bulunulmak suretiyle, elektrik ve elektronik sistem tasarımcısı ile korunma tedbirleri tasarımcısı arasında işbirliği sağlamaya yönelik yol gösterici mahiyette bilgiler sağlamaktadır. Bu standard, elektrik ve elektronik sistemlerin ayrıntılı tasarımını kapsamaz. 2 Atıf yapılan standardlar ve/veya dokümanlar Bu standardda, tarih belirtilerek veya belirtilmeksizin diğer standard ve/veya dokümanlara atıf yapılmaktadır. Bu atıflar metin içerisinde uygun yerlerde belirtilmiş ve aşağıda liste hâlinde verilmiştir. Tarih belirtilen atıflarda daha sonra yapılan tâdil veya revizyonlar, atıf yapan bu standardda da tâdil veya revizyon yapılması şartı ile uygulanır. Atıf yapılan standard ve/veya dokümanın tarihinin belirtilmemesi hâlinde en son baskısı kullanılır. EN, ISO, IEC vb. Adı TS No 2) Adı No (İngilizce) (Türkçe) IEC :2001 IEC :2001 IEC :2002 Electrical installations of buildings Part 4-44: Protection for safety Protection against voltage disturbances and electromagnetic disturbances Electrical installations of buildings Part 5:53: Selection and erection of electrical equipment Isolation, switching and control Insulation coordination for equipment within low-voltage systems Part 1: Principles, requirements and tests IEC :1995 Electrical compatibility (EMC) Part 4-5: Testing and measurement techniques Surge immunity test IEC :1993 Electrical compatibility (EMC) Part 4-9: Testing and measurement techniques Pulse magnetic field immunity test TS EN Yalıtım koordinasyonu Alçak gerilim sistemlerinde kullanılan donanımlar için - Bölüm 1: İlkeler, kurallar ve deneyler TS EN * Elektromanyetik uyumluluk (EMU) - Bölüm 4-5: Deney ve ölçme teknikleri - Anî yükselmelere karşı bağışıklık deneyi TS EN Elektromanyetik uyumluluk (EMU) Bölüm 4-9: Deney ve ölçme teknikleri - Darbe şeklinde manyetik alan bağışıklık deneyi 1) Köşeli parantez içindeki rakamlar yararlanılan kaynaklara atıf yapmaktadır. 2) TSE Notu: Atıf yapılan standardların TS numarası ve Türkçe adı 3. ve 4. kolonda verilmiştir. işaretli olanlar bu standardın basıldığı tarihte İngilizce metin olarak yayımlanmış olan Türk Standardlarıdır. 2

7 EN, ISO, IEC vb. No Adı (İngilizce) TS No 2) Adı (Türkçe) IEC :1993 Electrical compatibility (EMC) Part 4-10: Testing and measurement techniques Damped oscillatory magnetic field immunity test IEC/TR :1997 IEC :1998 IEC :2002 IEC :2000 IEC :2004 IEC IEC IEC ITU-T Recommendation K.20:2003 ITU-T Recommendation K.21:2003 Electrical compatibility (EMC) Part 5: Installation and mitigation guidelines Section 2: Earthing and cabling Surge protective devices connecting to low-voltage power distribution systems Part 1: Performance requirements and testing methods Low voltage surge protective devices Part 12: Surge protective devices connected to low-voltage power disribution systems Selection and application principles Low voltage surge protective devices Part 21: Surge protective devices connected to telecommunications and signalling networks Performance requirements and testing methods Low voltage surge protective devices Part 22: Surge protective devices connected to telecommunications and signalling networks Selection and application principles Protection against lightning. Part 1: General principles Protection against lightning. Part 2: Risk management Protection against lightning. Part 3: Physical damage to structures and life hazard Resistibility of telecommunication equipment installed in a telecommunications centre to overvoltages and overcurrents Resistibility of telecommunication equipment installed in customer premises to overvoltages and overcurrents TS EN Elektromanyetik uyumluluk (EMU) - Bölüm 4-10 Deney ve ölçme teknikleri - Sönümlü osilasyonlu manyetik alan bağışıklık deneyi TS EN * TS EN Yıldırımdan korunma - Bölüm 1: Genel kurallar TS EN Yıldırımdan Korunma - Bölüm 2: Risk Yönetimi TS EN Yıldırımdan Korunma - Bölüm 3; Yapılarda fiziksel hasar ve hayatî tehlike Terimler ve tarifler Bu standardın amacı bakımından IEC serisini oluşturan diğer bölümlerinde verilenler de dâhil, aşağıdaki terimler ve tarifler uygulanır. 3.1 Elektrik sistemi Alçak gerilim güç besleme bileşenlerinden oluşan sistem 3

8 3.2 Elektronik sistem Haberleşme cihazları, bilgisayar, kontrol ve enstrümantasyon sistemleri, radyo sistemleri, güç elektroniği tesisleri gibi hassas elektronik bileşenlerden oluşan sistem. 3.3 İç sistemler Bir yapı içindeki elektrik ve elektronik sistemler. 3.4 Yıldırım elektromanyetik darbesi, LEMP Yıldırım akımının elektromanyetik etkisi. Not - LEMP, ışıma yoluyla yayılan darbe elektromanyetik alan etkileri de dâhil iletim yoluyla yayılan darbeleri içerir. 3.5 Darbe LEMP in sebep olduğu aşırı gerilim veya aşırı akım şeklinde ortaya çıkan geçici rejim dalgası. Not - LEMP in sebep olduğu darbeler, (kısmî) yıldırım akımlarından, tesisat döngülerindeki endüksiyon etkilerinden ve SPD nin hemen çıkışında arta kalan tehdit şeklinde ortaya çıkabilir. 3.6 Beyan darbe dayanım gerilim seviyesi, U W Aşırı gerilimlere karşı donanıma ait tesisatın belirtilen dayanma kapasitesini karakterize eden ve imalâtçı tarafından donanıma veya donanımın bir bölümüne tahsis edilen darbe dayanım gerilimi. Not Bu standardın amacı bakımından, sadece gerilimli iletkenlerle toprak arasındaki dayanma gerilimi dikkate alınmıştır. 3.7 Yıldırımdan korunma seviyesi, LPL İlgili en büyük ve en küçük tasarım değerlerinin, doğal olarak meydana gelen yıldırımdakini aşmayacağı ihtimaline göre yıldırım akımı parametre değerleri takımıyla ilgili sayı. Not - Yıldırımdan korunma seviyesi, yıldırım akımı parametrelerine ait ilgili takıma göre korunma tedbirlerini tasarlamak amacıyla kullanılır. 3.8 Yıldırımdan korunma bölgesi, LPZ Yıldırıma ait elektromanyetik ortamın tanımlandığı bölge. Not - Bir LPZ nin bölge sınırlarının, fiziki sınırlar (örneğin, duvarlar, zemin ve tavan) olması gerekli değildir. 3.9 LEMP ten korunma tedbirleri sistemi, LPMS LEMP e karşı iç sistemler için koruma tedbirleri ile ilgili komple sistem Izgara benzeri uzaysal siper Açıklıklar vasıtasıyla karakterize edilen manyetik siper. Not Bir bina veya oda için, ızgara benzeri uzaysal siper, tercihen, yapıdaki doğal metal bileşenlerin birbirlerine bağlanması suretiyle yapılır (örneğin, betondaki takviye çubukları, metal çerçeveler ve metal destekler) Toprak sonlandırma sistemi Dış LPS nin yıldırım akımını iletmeyi ve toprağa dağıtmayı amaçlayan bölümü Kuşaklama şebekesi Yapıya ve iç sistemlere ait bütün iletken bölümlerin (gerilimli iletkenler hariç) oluşturduğu şebeke ile toprak sonlandırma sisteminin birbirlerine bağlanması Topraklama sistemi Hava sonlandırma sistemi ile kuşaklama şebekesini birleştiren komple sistem. 4

9 3.14 Parafudur, SPD Geçici rejim aşırı gerilimlerini sınırlamak ve darbe akımını başka yöne çevirmek amacıyla kullanılan eleman. Bu eleman, en az bir adet doğrusal olmayan bileşen içerir I imp ile deneye tâbi tutulan SPD I imp darbe deney akımına karşılık gelmesi gereken 10/350 µs lik tipik darbe biçimli kısmî yıldırım akımına dayanan SPD ler. Not - Güç hatları için, uygun deney akımı I imp, IEC de Sınıf I e ait deney işlemlerinde tanımlanmıştır I n ile deneye tâbi tutulan SPD I n darbe deney akımına karşılık gelmesi gereken 8/20 µs lik tipik darbe biçimli endüklenen darbe akımına dayanan SPD ler. Not - Güç hatları için, uygun deney akımı I n, IEC de Sınıf II ye ait deney işlemlerinde tanımlanmıştır Birleşik dalga ile deneye tâbi tutulan SPD I SC darbe deney akımına karşılık gelmesi gereken ve 8/20 µs lik tipik darbe biçimli endüklenen darbe akımına dayanan SPD ler. Not - Güç hatları için, uygun birleşik dalga deneyi, 2 Ώ luk birleşik dalga jeneratörünün açık devre gerilimi U oc 1,2/50 µs ve kısa devre akımı I sc 8/20 µs şeklinde belirtilerek, IEC de Sınıf III e ait deney işlemlerinde tanımlanmıştır Gerilim anahtarlamalı tip SPD Darbe mevcut olmadığında yüksek empedansa, ancak bir gerilim darbesine tepki verdiğinde aniden değişen düşük değerdeki bir empedansa sahip olabilen SPD. Not 1- Gerilim anahtarlama elemanları olarak kullanılan bileşenlere ait yaygın örnekler, kıvılcım atlama aralıklarını, gaz deşarjlı lâmbaları (GDL), tristörleri (silikon kontrollü doğrultucular) ve triakları içermektedir. Bu SPD ler, bazen crowbar tipi olarak adlandırılır. Not 2- Bir gerilim anahtarlama elemanı, sürekli olmayan gerilim/akım karakteristiğine sahiptir Gerilim sınırlamalı tip SPD Darbe mevcut olmadığında yüksek empedansa ancak, darbe akım ve geriliminin artması ile sürekli olarak azalan empedansa sahip olabilen SPD. Not 1 - Doğrusal olmayan elemanlar olarak kullanılan bileşenlere ait yaygın örnekler, varistörler ve bastırıcı diyotları içermektedir. Bu SPD ler, bazen kırpıcı tip olarak adlandırılır Not 2 - Bir gerilim sınırlama elemanı, sürekli gerilim/akım karakteristiğine sahiptir Birleşik tip SPD Gerilim anahtarlamalı ve gerilim sınırlamalı tipindeki bileşenleri birlikte bulunduran ve uygulanan gerilime bağlı olarak gerilim anahtarlama, gerilim sınırlama veya hem gerilim anahtarlama ve hem de gerilim sınırlama davranışı gösterebilen SPD Koordineli SPD koruması Elektrik ve elektronik sistemlerdeki arızaları azaltmak için uygun bir şekilde seçilen, koordine edilen ve tesis edilen SPD takımı. 4 LEMP ten korunma tedbirleri sisteminin (LPMS) tasarım ve tesisi Yıldırım elektromanyetik darbesinden (LEMP) dolayı elektrik ve elektronik sistemler hasara uğramaktadır. Bu sebeple, yapı içindeki sistemlerin arızalanmasını önlemek için LEMP ten korunma tedbirlerinin alınmasına ihtiyaç duyulmaktadır. 5

10 LEMP e karşı koruma, yıldırımdan korunma bölgesi (LPZ) kavramına dayanmaktadır. Bu kavramda, korunması gereken sistemlerin bulunduğu hacim LPZ ler şeklinde bölünmelidir. Bu bölgeler, teorik olarak, LEMP şiddet derecesinin mahfaza içine alınan içteki sistemlerin dayanma seviyesi ile uyumlu olduğu uzay hacimlerine tahsis edilir (Şekil 1). Birbirini takip eden bölgeler, LEMP şiddet derecesindeki önemli değişiklikler ile karakterize edilir. LPZ nin sınırı, kullanılan korunma tedbirleri ile tanımlanır (Şekil 2) Not - Bu şekilde, bir yapının iç LPZ lere bölünmesi ile ilgili bir örnek gösterilmiştir. Yapıya giren bütün metal hizmet tesisatları, LPZ 1 e ait sınırda kuşaklama baraları vasıtasıyla kuşaklanmıştır. İlave olarak, LPZ 2 ye giren (örneğin, bilgisayar odası) iletken hizmet tesisatları LPZ 2 ye ait sınırda kuşaklama baraları vasıtasıyla kuşaklanmıştır. Şekil 1 Farklı LPZ lere bölme ile ilgili genel prensip 6

11 Şekil 2a Uzaysal siperler ve koordineli SPD koruması kullanan LPMS İletim yoluyla yayılan darbelere karşı ( U 2 << U 0 ve I 2 << I 0 ) ve ışıma yoluyla yayılan manyetik alanlara karşı ( H 2 << H 0 ) iyi korunan cihazlar. Şekil 2b LPZ 1 e ait uzaysal siper kullanan LPMS ve LPZ 1 e ait girişte SPD koruması İletim yoluyla yayılan darbelere karşı ( U 1 < U 0 ve I 1 < I 0 ) ve ışıma yoluyla yayılan manyetik alanlara karşı ( H 1 < H 0 ) korunan cihazlar. 7

12 Şekil 2c LPZ 1 in girişinde iç hat siperlemesini kullanan LPMS ve SPD koruması İletim yoluyla yayılan darbelere karşı ( U 2 < U 0 ve I 2 < I 0 ) ve ışıma yoluyla yayılan manyetik alanlara karşı ( H 2 < H 0 ) korunan cihazlar. Şekil 2d Sadece koordineli SPD koruması kullanan LPMS İletim yoluyla yayılan darbelere karşı U 2 << U ve I 2 << I 0 ) korunmuş, ancak ışıma yoluyla yayılan manyetik alanlara karşı ( H 0 ) korunan cihazlar. ( 0 Not 1 - SPD ler aşağıdaki noktalara yerleştirilebilir (ayrıca Madde D.1.2 ye bakılmalıdır): - LPZ 1 in sınırında (örneğin, MB ana dağıtım panosunda) - LPZ 2 nin sınırında (örneğin, SB sekonder dağıtım panosunda) - Cihazlarda veya bunlara yakın noktalarda (örneğin, SA priz çıkışlarında) Not 2 - Ayrıntılı tesisat kuralları için ayrıca IEC e bakılmalıdır. Not 3 - Siperli ( ) ve sipersiz ( ) sınır Şekil 2 LEMP e karşı korunma Muhtemel LEMP karşı korunma tedbirleri sistemleri (LPMS) ile ilgili örnekler 8

13 LEMP ten dolayı elektrik ve elektronik sistemlerdeki kalıcı arızalara aşağıdakiler sebep olabilir: - Darbenin iletme ve endükleme yoluyla bağlantı iletkenleri üzerinden cihazlara gönderilmesi, - Işıma yoluyla yayılan elektromanyetik alanların doğrudan cihaza çarpması. Not 1 - Elektromanyetik alanların doğrudan cihaza çarpmasından dolayı meydana gelen arızalar, ilgili EMU ürün standardlarında tanımlandığı gibi donanımın radyo frekans yayılım deneyleri ile bağışıklık deneylerine uygun olması şartıyla, ihmal edilebilir. Not 2 - İlgili EMU ürün standardlarına uygun olmayan donanım için, donanım üzerine doğrudan çarpan elektromanyetik alanlara karşı korunmanın nasıl sağlanacağına dair bilgiler Ek A da verilmiştir. Işıma yoluyla yayılan manyetik alanlara karşı donanımın dayanım seviyesinin, IEC ve IEC a uygun olarak seçilmesi gereklidir. 4.1 LPMS nin tasarımı LPMS, donanımı darbelere ve elektromanyetik alanlara karşı korumak için tasarımlanabilir. Aşağıda açıklananlarla ilgili olarak Şekil 2 de örnekler verilmiştir: Uzaysal siperler ve koordineli SPD koruması kullanan bir LPMS, ışıma yoluyla yayılan manyetik alanlara ve iletim yoluyla yayılan darbelere karşı koruma sağlayacaktır (Şekil 2a). Kaskatlı uzaysal siperler ve koordineli SPD ler, manyetik alan ile darbeleri daha düşük bir tehdit seviyesine kadar azaltabilir. LPZ 1 in uzaysal siperini ve LPZ 1 in girişindeki SPD yi kullanan bir LPMS, ışıma yoluyla yayılan manyetik alana ve iletim yoluyla yayılan darbelere karşı cihazları koruyabilir (Şekil 2b). Not 1 - Manyetik alanın çok yüksek değerde kalması (LPZ 1 in siperleme etkinliğinin düşük olmasından dolayı) veya darbe genliğinin çok yüksek değerde kalması (SPD nin yüksek gerilim koruma seviyesinden ve SPD nin çıkışında iletken bağlantılar üzerindeki endüksiyon etkilerinden dolayı) durumunda, koruma yeterli olmayacaktır. Siperli donanım mahfazaları ile birleştirilen siperli hatlar kullanılarak oluşturulan bir LPMS, ışıyan manyetik alanlara karşı ve LPZ 1 in girişindeki SPD ise iletilen darbelere karşı koruma sağlayacaktır (Şekil 2c). Daha düşük tehdit oluşturan darbe seviyesini elde etmek için, yeterli düşük gerilim koruma seviyesine erişmek amacıyla özel bir SPD gerekli olabilir (örneğin, içerde ek koordineli kademeler) Koordineli SPD koruma sistemi kullanılarak oluşturulan bir LPMS, sadece ışıyan manyetik alanlara duyarlı olmayan donanımı korumak için uygundur. Bunun nedeni, SPD lerin sadece iletilen darbelere karşı koruma sağlayacak olmasıdır (şekil 2d). Koordineli SPD ler kullanılarak daha düşük tehdit oluşturan darbe seviyeleri elde edilebilir. Not 2 - Şekil 2a ila Şekil 2c ye göre çözümler, EMU ürün standartlarına uygun olmayan donanım için özellikle tavsiye edilmektedir. Not 3 - Sadece eş potansiyel kuşaklama SPD lerini kullanan IEC e uygun bir LPS, hassas elektrik ve elektronik sistemlerin arızasına karşı etkin koruma sağlamaz. Kafes boyutlarını azaltmak ve uygun SPD leri seçmek suretiyle LPS de iyileştirme sağlanabilir, böylece LPMS nin etkin bir bileşeni haline getirilmiş olur. 4.2 Yıldırımdan korunma bölgeleri (LPZ) Yıldırım tehdidi ile ilgili olarak, aşağıda belirtilen LPZ tanımları yapılmıştır (IEC ). Dış bölgeler LPZ 0 LPZ 0 A Zayıflatmasız yıldırım elektromanyetik alanlardan dolayı tehdidin meydana geldiği ve iç sistemlerin tam veya kısmî yıldırım darbe akımına maruz kalabildiği alan. LPZ 0 aşağıdaki alt bölgelere ayrılır: Doğrudan yıldırım çakması ve tam yıldırım elektromanyetik alandan dolayı tehdidin meydana geldiği bölge. İç sistemler, tam yıldırım darbe akımına maruz kalabilir. 9

14 LPZ 0 B Doğrudan yıldırım çakmalarına karşı korunan bölge, ancak bu bölgede tehdit oluşturan tam yıldırım elektromanyetik alandır. İç sistemler, kısmî yıldırım darbe akımlarına maruz kalabilirler. İç bölgeler (doğrudan yıldırım çakmalarına karşı korumalı) LPZ 1 Darbe akımının akım paylaşımı ve sınırdaki SPD ler vasıtasıyla sınırlandırıldığı bölge. Uzaysal siperleme yıldırım elektromanyetik alanını zayıflatabilir. LPZ 2..n Darbe akımının akım paylaşımı ve sınırdaki ilâve SPD ler vasıtasıyla daha fazla sınırlandırıldığı bölge. İlave uzaysal siperleme, yıldırım elektromanyetik alanının daha fazla zayıflatılması amacıyla kullanılabilir. LPZ ler, LPMS nin tesis edilmesi (örneğin, koordineli SPD lerin ve/veya manyetik siperlemenin tesis edilmesi) ile oluşturulur (Şekil 2). Korunması gereken donanımın sayısı, tipi ve dayanım seviyesine bağlı olarak uygun LPZ tanımlanabilir. Bunlar küçük yerel bölgeleri (örneğin, donanım mahfazaları) veya geniş yekpare bölgeleri (örneğin, bütün yapının hacmi) içine alabilir (Şekil B.2) Aynı mertebedeki LPZ lerin birbirlerine bağlanması, iki ayrı yapının elektrik veya işaret hatları ile bağlanması veya SDP lerin gereken sayıda azaltılmasının zorunlu olması durumunda gerekli olabilir (Şekil 3). 1,i 2 Not - Şekil 3a da, elektrik veya işaret hatları ile bağlanmış iki LPZ 1 gösterilmiştir. Her iki LPZ 1 in birbirlerinden onlarca veya yüzlerce metre aralıklı, ayrı topraklama sistemlerine sahip ayrı yapıları temsil etmeleri durumunda, özel önlem alınmalıdır. Bu durumda, yıldırım akımının büyük bir bölümü, korunmamış olan bağlantı hatları boyunca akabilir. i kısmî yıldırım akımları Not - Şekil 3b de, siperlerin kısmî yıldırım akımlarını taşıyabilme imkânı olması şartıyla, her iki LPZ 1 i birbirine bağlayan siperli kablolar veya siperli kablo kanalları kullanılarak bu problemin çözülebildiği görülmektedir. Siper boyunca gerilim düşümünün çok yüksek olmaması durumunda SPD ler kullanılmayabilir. Şekil 3a SPD kullanılarak iki LPZ 1 in birbirine bağlanması Şekil 3b Siperli kablolar veya siperli kablo kanalları kullanılarak iki LPZ 1 in birbirine bağlanması 10

15 Not - Şekil 3c de, elektrik veya işaret hatları ile bağlanmış iki LPZ 2 gösterilmiştir. Çünkü, hatlar LPZ 1 in tehdit seviyesine maruz kalmıştır. Her LPZ 2 girişine SPD gereklidir. Not - Şekil 3d de, her iki LPZ 2 yi birbirine bağlayan siperli kablolar veya siperli kablo kanallarının kullanılması durumunda,. bu gibi girişimlerin önlenebildiği ve SPD lerin kullanılmayabildiği görülmektedir. Şekil 3c SPD kullanılarak iki LPZ 2 nin birbirine bağlanması Şekil 3d Siperli kablolar veya siperli kablo kanalları kullanılarak iki LPZ 2 nin birbirine bağlanması Şekil 3 Birbirlerine bağlanmış LPZ örnekleri Özel hallerde bir LPZ nin bir başka LPZ nin içine doğru genişletilmesine ihtiyaç olabilir veya gerekli SPD sayısı azaltılarak kullanılabilir (Şekil 4). Bir LPZ deki elektromanyetik ortamın ayrıntılı değerlendirilmesi, Ek A da açıklanmıştır. 11

16 Not - Şekil 4a da, bir transformatör vasıtasıyla beslenen bir yapı gösterilmektedir. Transformatörün yapının dışına yerleştirilmiş olması durumunda, sadece yapıya giren alçak gerilim hatlarının SPD ler vasıtasıyla korunması gerekir. Transformatörün binanın içine yerleştirilmesi durumunda, yapı sahibinin genellikle, yüksek gerilim tarafında koruma tedbirlerinin almasına izin verilmez. Şekil 4a Transformatör yapı dışında Not - Şekil 4b de, LPZ 0 ı LPZ 1 içinde genişletmek suretiyle problemin çözülebileceği gösterilmiştir. Bu durumda sadece alçak gerilim tarafında tekrar SPD lere gerek duyulur. Şekil 4b Transformatör yapı içinde (LPZ 0, LPZ 1 içinde genişletilmiş) Not - Şekil 4c de, bir elektrik veya işaret hattı ile beslenen LPZ 2 gösterilmiştir. Bu hat için, birisi LPZ 1 in sınırında ve diğeri ise LPZ 2 nin sınırında olan iki adet koordineli SPD ye ihtiyaç vardır. Not - Şekil 4d de, siperli kablolar veya kablo kanalları kullanılarak LPZ 2 nin LPZ 1 içinde genişletilmesi durumunda, hattın LPZ 2 içine doğrudan doğruya girebildiği ve sadece bir SPD ye ihtiyaç olduğu gösterilmektedir. Ancak, bu SPD, tehdidi hemen LPZ 2 nin seviyesine düşürecektir. Şekil 4c İki adet koordineli SPD (0/1) ve SPD (1/2) ye ihtiyaç duyulması Şekil 4d Sadece bir adet SPD ye (0/1/2) ihtiyaç duyulması (LPZ 2, LPZ 1 içinde genişletilmiş) Şekil 4 Genişletilmiş yıldırımdan korunma bölgeleri için örnekler 12

17 4.3 LPMS deki temel koruma tedbirleri LEMP e karşı korunma tedbirleri aşağıdakileri kapsamaktadır: Topraklama ve kuşaklama (Madde 5) Topraklama sistemi, yıldırım akımlarını toprağa iletmeli ve dağıtmalıdır. Kuşaklama şebekesi, potansiyel farklarını en düşük seviyeye indirmeli ve manyetik alanları azaltabilmelidir. Manyetik siperleme ve hat güzergâhı (Madde 6) Uzaysal siperleme, binaya doğrudan veya yakınına çakan yıldırımdan meydana gelen LPZ içindeki manyetik alanları zayıflatır ve içteki darbeleri azaltır. Siperli kablolar veya kablo kanalları kullanılarak iç hatların siperlenmesi, içte endüklenen darbeleri en düşük seviyeye indirir. İç hatların takip ettiği güzergâh, endüksiyon döngülerini en aza indirebilir ve içteki darbeleri azaltır. Not 1 - Uzaysal siperleme, içteki hatların siperlenmesi ve güzergâhının belirlenmesi birleştirilmiş olabilir veya ayrı ayrı kullanılabilir. Yapıya giren dıştaki hatların siperlenmesi, iç sistemler üzerinde iletim yoluyla meydana gelen darbeleri azaltır. Koordineli SPD koruması (Madde 7) Koordineli SPD koruması, dıştaki ve içteki darbelerin etkilerini sınırlar. Topraklama ve kuşaklama, yapıya her giriş noktasında, özellikle, her iletken hizmet tesisatının doğrudan veya bir eş potansiyel kuşaklama SPD si üzerinden kuşaklanarak sürekli sağlanmalıdır. Not 2 - IEC e uygun yıldırım eş potansiyel kuşaklaması, sadece tehlikeli kıvılcım atlamalarına karşı koruma sağlamaktadır. Darbelere karşı iç sistemlerin korunması, bu standarda göre koordineli SPD korumasını gerektirir. Diğer LEMP ye karşı korunma tedbirleri, kendi başına veya birleşik olarak kullanılabilir. LEMP e karşı korunma tedbirleri, tesisatın bulunduğu yerdeki beklenen operasyonel zorlamalara dayanmalıdır (örneğin, sıcaklık, nem, korozyona sebep olan atmosfer, titreşim, gerilim ve akım zorlamaları). LEMP ye karşı korunma tedbirlerinin en uygun olanının seçimi, teknik ve ekonomik faktörler göz önünde bulundurularak ve IEC ye uygun risk değerlendirmesi kullanılarak yapılmalıdır. Mevcut yapılardaki elektronik sistemlerle ilgili LEMP ye karşı korunma tedbirlerinin uygulanması hakkında pratik bilgiler Ek B de verilmiştir. Not 3 - LEMP ye karşı korunma tedbirlerinin uygulanmasına yönelik daha fazla bilgi IEC te bulunabilir. 5 Topraklama ve kuşaklama Uygun topraklama ve kuşaklama, aşağıdakilerle birleştirilen komple bir topraklama sistemine dayanmaktadır (Şekil 5): - Toprak sonlandırma sistemi (yıldırım akımını toprağa dağıtan) ve - Kuşaklama şebekesi (potansiyel farklarını en düşük seviyeye indiren ve manyetik alanı azaltan). 13

18 Not - Çizilen bağlantıların tümü, kuşaklanmış yapı metal elemanları veya kuşaklama bağlantılarıdır. Bunlardan bazıları, ayrıca yıldırımı yakalamaya, yıldırım akımını iletmeye ve toprağa dağıtmaya yardım edebilir. Şekil 5 Toprak sonlandırma sistemi ile birbirlerine bağlanmış kuşaklama şebekesinden oluşan üç boyutlu topraklama sistemine ait örnek 5.1 Toprak sonlandırma sistemi Yapının toprak sonlandırma sistemi, IEC e uygun olmalıdır. Sadece elektrik sistemlerinin bulunduğu yapılarda, A tipi bir toprak düzenlemesi kullanılabilir, ancak, B tipi topraklama düzenlemesi tercih edilir. Elektronik sistemlerin bulunduğu yapılarda B tipi topraklama düzenlemesi tavsiye edilir. Yapı etrafındaki halka toprak elektrodu veya temel çevresinde beton içindeki halka toprak elektrodu, yapının altında ve etrafında kafes biçimli şebeke (tipik olarak 5 m aralıklı kafes genişliğine sahip) ile birleştirilmelidir. Bu durum, toprak sonlandırma sisteminin performansını büyük ölçüde artırır. Bodrumun betonarme zemini, iyi tanımlanmış birbirine bağlı bir kafes oluşturması ve tipik olarak her 5 m de bir toprak sonlandırma sistemine bağlanmış olması durumunda, betonarme zemin ayrıca uygundur. Bir tesisin kafes biçimli toprak sonlandırma sistemine ait bir örnek Şekil 6 da verilmiştir. 14

19 Açıklamalar: 1 Kafes biçimli takviye şebekesine sahip bina 2 Tesis içindeki kule 3 Kendi başına bulunan donanım 4 Kablo tavası Şekil 6 Bir tesisteki kafes biçimli toprak sonlandırma sistemi Ayrı topraklama sistemlerine bağlanmış içteki iki sistem arasındaki potansiyel farklarını azaltmak için, aşağıdaki metotlar uygulanabilir: - Elektrik kabloları gibi aynı yollardan geçirilen muhtelif paralel kuşaklama iletkenleri veya her iki topraklama sistemi içinde tümleştirilmiş ızgara benzeri betonarme kanallarda mahfaza içine alınmış kablolar (veya sürekli olarak kuşaklanmış metal borular) - Yeterli kesite sahip siperlerle siperlenmiş ve her iki ucunda ayrı topraklama sistemlerine kuşaklanmış kablolar 5.2 Kuşaklama şebekesi İçteki LPZ içinde bütün donanımlar arasındaki tehlikeli potansiyel farklarını önlemek için düşük empedanslı kuşaklama şebekesine ihtiyaç vardır. Bundan başka, bir kuşaklama şebekesi ayrıca manyetik alanı da azaltır (Ek A). Bu durum, yapının iletken bölümlerini veya içteki sistemlere ait bölümleri birleştiren kafes biçimli kuşaklama şebekesi ve her LPZ nin sınırında doğrudan metal bölümler veya iletken tesisatın kuşaklanması veya uygun SPD ler kullanılması suretiyle gerçekleştirilebilir. 15

20 Kuşaklama şebekesi, tipik olarak 5 m lik kafes genişliğine sahip üç boyutlu kafes biçimli yapı olarak düzenlenebilir (Şekil 5). Bu durum, yapı içinde veya üzerindeki metal bileşenlerin (beton takviye, asansör rayları, vinçler, metal çatılar, metal ön cepheler, pencereler ve kapıların metal çerçeveleri, metal zemin çerçeveleri, hizmet tesisat boruları ve kablo tavaları gibi) birbirlerine birden fazla bağlantı yapılmasını gerektirir. Kuşaklama baraları (örneğin, halka kuşaklama baraları, yapının farklı seviyelerindeki muhtelif kuşaklama baraları) ve LPZ nin manyetik siperleri aynı şekilde entegre edilmelidir. Kuşaklama şebekeleri ile ilgili örnekler Şekil 7 ve şekil 8 de gösterilmiştir. Açıklamalar: 1 Hava sonlandırma iletkeni 2 Çatı parapetinin metal kaplaması 3 Çelik takviye çubukları 4 Takviye üstüne konmuş kafes iletkenler 5 Kafes iletkene ait ek yeri 6 İçteki kuşaklama barasına ait ek yeri 7 Kaynak veya sıkıştırma ile yapılan bağlantı 8 Rasgele bağlantı 9 Betondaki çelik takviye (kafes iletkenle üst üste konmuş) 10 Halka toprak elektrodu (varsa) 11 Temel toprak elektrodu a b Üst üste konmuş metal iletkenler için 5 m lik tipik mesafe Bu kafesi takviyeye bağlamak için 1 m lik tipik mesafe Şekil 7 Eş potansiyel kuşaklama için bir yapıdaki takviye çubuklarının kullanılması 16

21 Açıklamalar: 1 Elektrik güç donanımı 2 Çelik kiriş 3 Dış cephedeki metal kaplama 4 Kuşaklama ek yeri 5 Elektrik veya elektronik donanım 6 Kuşaklama barası 7 Betondaki çelik takviye (kafes iletkenlerle üst üste konmuş) 8 Temel topraklama elektrodu 9 Farklı hizmet tesisatları için ortak giriş yeri Şekil 8 Çelik takviyeli bir yapıda eş potansiyel kuşaklama 17

22 İç sistemlere ait iletken bölümler (örneğin, dolaplar, mahfazalar, raflar) ve koruyucu toprak iletkenleri, aşağıdaki konfigürasyonlara uygun olarak kuşaklama şebekesine bağlanmalıdır (Şekil 9): Kuşaklama şebekesi Kuşaklama iletkeni Donanım Kuşaklama şebekesine kuşaklama noktası ERP Topraklama referans noktası S s Yıldız noktası ile entegre edilmiş yıldız nokta konfigürasyonu Kafesle entegre edilmiş kafes biçimli konfigürasyon M m Şekil 9 Kuşaklama şebekesi içinde elektronik sistemlerin entegrasyonu 18

23 S konfigürasyonunun kullanılması durumunda, iç sistemlerin bütün metal bileşenleri (örneğin dolaplar, mahfazalar, raflar), topraklama sisteminden izole edilmelidir. S konfigürasyonu, S s tipini meydana getirmek üzere, toprak referans noktası (ERP) olarak davranan tek bir kuşaklama barası vasıtasıyla topraklama sistemine entegre edilmelidir. S konfigürasyonu kullanıldığında, münferit donanımlar arasındaki bütün hatlar, endüksiyon döngülerini önlemek için yıldız konfigürasyonunu izleyen kuşaklama iletkenleri ile paralel gitmelidir. İç sistemlerin bağıl olarak küçük bölgelere yerleştirilmesi ve bütün hatların sadece bir noktada bölgeye girmesi durumunda, S konfigürasyonu kullanılabilir. M konfigürasyonunun kullanılması durumunda, iç sistemlerin bütün metal bileşenleri (örneğin dolaplar, mahfazalar, raflar), topraklama sisteminden izole edilmemeli, ancak M m tipini meydana getirmek üzere, birden fazla kuşaklama noktaları vasıtasıyla topraklama sistemine entegre edilmelidir. M konfigürasyonu, pek çok hattın donanıma ait münferit parçaları arasından geçmesi ve hatların yapıya muhtelif noktalardan girmesi durumunda, bağıl olarak geniş bölgeler veya tüm yapı üzerine yayılmış iç sistemler için tercih edilir. Karmaşık sistemlerde, her iki konfigürasyona (M ve S konfigürasyonu) ait avantajlar, birleşim 1 i (S s nin M ile birleşimi) veya birleşim 2 yi (M s nin M m ile birleşimi) meydana getirmek üzere, Şekil 10 da gösterildiği gibi birleştirilebilir. Kuşaklama şebekesi Kuşaklama iletkeni Donanım Kuşaklama şebekesine kuşaklama noktası ERP Topraklama referans noktası S s Yıldız nokta ile entegre edilmiş yıldız nokta konfigürasyonu M m Kafesle entegre edilmiş kafes biçimli konfigürasyon Yıldız noktası ile entegre edilmiş kafes biçimli konfigürasyon M s Şekil 10 Kuşaklama şebekesi içinde elektronik sistemlerin entegrasyon metodu ile ilgili birleşimler 19

24 5.3 Kuşaklama baraları Kuşaklama baraları aşağıdakileri kuşaklamak için tesis edilmelidir: - Bir LPZ ye giren bütün iletken hizmet tesisatları (doğrudan veya uygun SPD ler kullanılmak suretiyle), - PE, koruyucu toprak iletkeni, - İç sistemlere ait metal bileşenler ( örneğin dolaplar, mahfazalar, raflar), - Binanın çevresi ve içinde LPZ ye ait manyetik siperler. Verimli kuşaklama için aşağıda verilen tesisat kuralları önemlidir: - Bütün kuşaklama tedbirleri ile ilgili temel ilke kuşaklama şebekesinin düşük empedanslı olmasıdır, - Kuşaklama baraları, mümkün olan en kısa güzergâh takip edilmek suretiyle (0,5 m den daha uzun olmayan kuşaklama iletkenleri kullanılmak suretiyle), topraklama sistemine bağlanmalıdır, - Kuşaklama baraları ve kuşaklama iletkenlerinin malzeme ve boyutları Madde 5.5 e uygun olmalıdır, - SPD, endüktif gerilim düşümlerini en düşük seviyeye indirmek için gerilimli iletkenlerde dâhil olmak üzere, kuşaklama baralarına mümkün olan en kısa bağlantılar yapılarak bağlanmalıdır, - Devrenin korunmalı tarafında (bir SPD den sonra), karşılıklı endüksiyon etkileri döngü alanlarını en aza indirmek veya siperli kablolar veya kablo kanalları kullanılmak suretiyle en az seviyeye indirilmelidir. 5.4 LPZ sınırında kuşaklama Bir LPZ tanımlandığında, LPZ sınırından geçen bütün metal bölümler ve ve hizmet tesisatları (örneğin, metal borular, güç hatları ve işaret hatları) için kuşaklama yapılmalıdır. Not - LPZ 1 e giren hizmet tesisatlarının kuşaklanmasında, isteklerde uyuşmazlık olabilme ihtimali dikkate alınarak, sorumlu hizmet tesisat şebeke sağlayıcılarla (örneğin elektrik güç veya haberleşme yetkilileri) müzakere edilmelidir. Kuşaklama, sınırda giriş noktasına mümkün olduğunca yakın olarak tesis edilen kuşaklama baraları üzerinden yapılmalıdır. Mümkün olması durumunda, yapıya giren servis tesisatları aynı yerden LPZ ye girmeli ve aynı kuşaklama barasına bağlanmalıdır. Hizmet tesisatlarının farklı yerlerden LPZ ye girmesi durumunda, her hizmet tesisatı bir kuşaklama barasına bağlanmalı ve bu kuşaklama baraları ise birbirlerine bağlanmalıdır. Bu ucun, bir halka kuşaklama barasına (halka iletken) kuşaklanması tavsiye edilir. Eş potansiyel kuşaklama SPD/SPD ler, LPZ içinde bulunan iç sistemlere bağlı gelen hatları kuşaklama baralarına kuşaklamak için LPZ girişinde daima gereklidir. Birbirlerine bağlı veya genişletilmiş LPZ kullanılarak gerekli görülen SPD lerin sayısı azaltılabilir. Her LPZ sınırında kuşaklanmış siperli kablolar veya birbirlerine bağlı metal kablo kanalları, aynı mertebedeki bir kaç LPZ yi bir LPZ ek yerinde birbirlerine bağlamak için veya LPZ yi bir sonraki sınıra kadar genişletmek için kullanılabilir. 5.5 Kuşaklama bileşenlerine ait malzemeler ve boyutlar Kullanılan malzemeler, boyutlar ve şartlar IEC e uygun olmalıdır. Kuşaklama bileşenlerine ait en küçük kesit Çizelge 1 e uygun olmalıdır. Sıkıştırma elemanları LPL ye ait (IEC ) yıldırım akımının değerlerine ve akım paylaşım analizine (IEC , Ek B) uygun boyutlarda olmalıdır. SPD Madde 7 ye uygun olarak boyutlandırılmalıdır. 20

25 Çizelge 1 - Kuşaklama bileşenleri için en küçük kesitler Kuşaklama bileşeni Malzeme Kesit mm 2 Kuşaklama baraları (bakır veya galvanizli çelik) Cu, Fe 50 Cu 14 Kuşaklama baralarından topraklama sistemine veya diğer Al 22 kuşaklama baralarına bağlantıyı sağlayan iletkenler Fe 50 İçteki metal tesisatlardan kuşaklama baralarına bağlantıyı sağlayan iletkenler SPD için bağlantı iletkenleri Sınıf I Sınıf II Sınıf III Not - Kullanılan diğer malzemeler, eşdeğer direnci sağlayan kesitlere sahip olmalıdır. 6 Manyetik siperleme ve hat güzergâhı Manyetik siperleme, içte endüklenen darbelerin genlikleri de dâhil elektromanyetik alanı azaltır. İç hatların uygun bir güzergâh takip etmesi, ayrıca içte endüklenen darbelerin genliklerini en aza indirebilir. Her iki tedbir, iç sistemlerde kalıcı arızaların azaltılmasında etkili olmaktadır. 6.1 Uzaysal siperleme Uzaysal siperler, bütün yapıyı, yapının bir bölümünü, bir tek odayı veya donanım mahfazasını kapsayabilen korunan bölgeleri tanımlar. Bunlar, ızgara benzeri veya sürekli metal siperler olabilir veya yapının kendisine ait doğal bileşenler den meydana gelebilir (IEC ). Uzaysal siperler, donanımın bazı münferit parçaları yerine yapının tanımlı bir bölgesini korumak için daha pratik ve faydalı ise tavsiye edilir. Uzaysal siperler, yeni bir yapının veya içerdeki yeni bir sistemin ilk plânlama aşamasında yapılmalıdır. Mevcut tesisatların yenilenmesi, yüksek maliyeti gerektirir ve daha büyük teknik zorluklar doğurur. 6.2 İç hatların siperlenmesi Siperleme, korunacak sistemdeki iletken bağlantılara ve donanıma sınırlama getirebilir. Kabloların metal siperleri, kapalı metal kablo kanalları ve donanıma ait metal mahfaza bu amaç için kullanılır. 6.3 İç hatların güzergâhı İç hatların uygun güzergâhı takip etmesi, endüksiyon döngülerini en aza indirir ve yapı içinde darbe gerilimlerinin meydana gelmesini azaltır. Döngü alanı, yapıdaki topraklanmış doğal bileşenlere yakın kabloların seçilen güzergâhı ve/veya elektrik ve işaret hatlarının birlikte seçilen güzergâhı takip etmesi suretiyle en aza indirilebilir. Not - Güç hatları ile sipersiz işaret kabloları arasında girişimi önlemek için ayırma mesafesine ihtiyaç duyulabilir. 6.4 Dış hatların siperlenmesi Yapıya giren dış hatların siperlenmesi, bu kabloları kablo siperleri, kapalı metal kablo kanalları ve takviye çelikleri ile birbirlerine bağlı beton kablo kanalları içine yerleştirilmesiyle sağlanır. Dış hatların siperlenmesi faydalıdır, ancak genellikle LPMS plânlayıcısının sorumluğunda değildir (normal olarak, dış hatların sahibinin şebeke sağlayıcıları olması nedeniyle). 6.5 Manyetik siperlerin malzemeleri ve boyutları LPZ O A ve LPZ 1 in sınırında, manyetik siperlere (örneğin ızgara benzeri uzaysal siperler, kablo siperleri ve donanım mahfazaları) ait malzemeler ve boyutlar, hava sonlandırma iletkenleri ve/veya iniş iletkenleri için IEC te belirtilen kurallara uygun olmalıdır. Özellikle; - Levha metal bölümler, metal kanallar, boru sistemleri ve kablo siperlerine ait en küçük kalınlıklar, IEC , Çizelge 3 e uygun olmalı, - Izgara benzeri uzaysal ekranların düzenleri ve bu düzenlerdeki iletkenlerin en küçük kesitleri, IEC , Çizelge 6 ya uygun olmalıdır. Cu Al Fe Cu

26 Yıldırım akımlarını taşıma amacıyla kullanılmayan manyetik siperlerde, bu siperlerin IEC , Çizelge 3 ve Çizelge 6 ya uygun olarak boyutlandırılmasına; - Manyetik siperler ile LPS arasındaki s ayırma mesafesinin karşılanması şartıyla (IEC , Madde 6.3), LPZ 1/2 bölgesinin veya daha yüksek olanlara ait bölgelerin sınırında, - Yapıya yıldırım çakmasından dolayı meydana gelen R D risk bileşeninin (IEC ) ihmal edilebilir olması durumunda, gerek yoktur. 7 Koordineli SPD koruması Darbelere karşı iç sistemlerin korunması, güç ve işaret hatlarının her ikisi için koordineli SPD lerden oluşan sistematik bir yaklaşım gerektirebilir. SPD lerin koordinasyonundaki temel yaklaşım (Ek C), her iki durum için de aynıdır. Ancak, elektronik sistemler ve bunların karakteristiklerindeki (analog veya sayısal, d.a. veya a.a., alçak veya yüksek frekans) aşırı çeşitlilikten dolayı koordineli SPD koruma sisteminin seçimi ve tesisine yönelik kurallar, sadece elektrik sistemleri için SPD lerin seçimine uygulananlara nazaran farklıdır. Birden fazla LPZ li (LPZ 1, LPZ 2 ve daha yüksek) yıldırımdan korunma bölgeleri kavramını kullanan bir LPMS de, SPD/SPD ler her LPZ nin hat girişine yerleştirilmelidir (Şekil 2). Sadece LPZ 1 i kullanan LPMS de, SPD en azından LPZ 1 in hat girişine yerleştirilmelidir. Her iki durumda ise, SPD nin yeri ile korunmakta olan donanım arasındaki mesafenin uzun olması durumunda (Ek D), ilâve SPD lere ihtiyaç duyulabilir. SPD lere ait deney kuralları aşağıdakilere uygun olmalıdır: - Güç sistemleri için IEC , - Haberleşme ve işaretleşme için IEC Koordineli SPD korumasının seçim ve tesisi aşağıdakilere uygun olmalıdır: - Güç sistemlerini korumak için IEC ve IEC , - Haberleşme ve işaretleşme sistemlerini korumak için IEC Koordineli SPD korumasının seçimi ve tesisi hakkında bazı temel bilgiler Ek D de verilmiştir. Bir yapıda farklı tesisat noktalarında, SPD lerin boyutlandırılması amacı bakımından yıldırım tarafından meydana getirilen darbelerin genliğine ait bilgiler, IEC , Ek E de verilmiştir. 8 LPMS nin yönetimi Maliyet etkin ve verimli koruma sistemlerini elde etmek için, iç sistemlerle ilgili koruma sisteminin tasarımı, binanın tasarım aşaması sırasında ve inşaattan önce yapılmalıdır. Bu durum, yapının doğal bileşenlerinin kullanılmasının optimize edilmesine ve bağlantı iletkenleri düzeni ile donanımın yeri için en uygun olanın şeçilmesine izin vermektedir. Mevcut yapılara yeni sistemler konduğunda, LPMS maliyeti genellikle yeni yapılardaki maliyetten daha yüksektir. Bununla birlikte, uygun LPZ seçimi ile ve mevcut tesisatların kullanılması veya bunların tadil edilmesi suretiyle yatırım maliyetini en aza indirmek mümkündür. Sadece aşağıdaki hususların yerine getirilmesi durumunda uygun koruma sağlanabilir: - Yıldırımdan korunma uzmanı tarafından şartların tanımlanması, - Binanın inşası ile LPMS den sorumlu farklı uzmanlar arasında (örneğin inşaat ve elektrik mühendisleri) iyi bir koordinasyon sağlanması, - Madde 8.1 deki yönetim plânının izlenmesi. 22

27 LPMS, muayene edilerek ve bakımı yapılarak idame ettirilmelidir. Binada ve koruma tedbirlerindeki ilgili değişikliklerden sonra yeni bir risk değerlendirmesi yapılmalıdır. 8.1 LPMS yönetim plânı Bir LPS nin plânlanması koordinasyonu, riski karşılanabilir bir seviyeye düşürmek için ihtiyaç duyulan gerekli koruma seviyesini tayin etmek amacıyla bir başlangıç risk değerlendirmesi (IEC ) ile başlayan bir yönetim plânını gerektirir (Çizelge 2). Bunun gerçekleştirilmesi için, yıldırımdan korunma bölgeleri belirlenmelidir. Çizelge 2 Yeni binalar ve binaların inşaatında veya kullanımında çok fazla değişiklik için LPMS yönetim plânı Aşama Başlangıç risk analizi 1) Nihai risk analizi 1) Hedef LEMP ten korunmaya yönelik ihtiyacı kontrol etmek. İhtiyaç olması durumunda, risk değerlendirme metodu kullanılarak uygun LPMS yi seçmek. Seçilen koruma tedbirleri için maliyet/fayda oranının, risk değerlendirme metodu tekrar kullanılarak optimize edilmelidir. Faaliyetin kimler tarafından yürütüleceği Yıldırımdan korunma uzmanı 2) Yapının sahibi Yıldırımdan korunma uzmanı 2) Yapının sahibi LPMS plânlaması LPMS tasarımı Denetleme dâhil LPMS nin tesisi LPMS nin onayı Periyodik muayene 1) 2) Sonuç olarak şunlar belirlenir: - LPL ve yıldırım parametreleri - LPZ ve bunların sınırları LPMS nin tanımlanması: - Uzaysal siperleme tedbirleri - Kuşaklama şebekeleri - Toprak sonlandırma sistemleri - Hat siperlemesi ve güzergâhı - Gelen hizmet tesisatlarının siperlenmesi - Koordineli SPD koruması Genel çizimler ve açıklamalar Teklif verenler için listelerin hazırlanması Tesisatla ilgili ayrıntılı çizimler ve zaman çizelgeleri Tesisatın kalitesi Dokümantasyon Ayrıntılı çizimlere ait ihtimal dahilinde olan revizyonlar Sistemin durumunun kontrol ve dokümante edilmesi LPMS nin yeterliliğinden emin olunması IEC ye bakılmalıdır. EMU konusunda ve tesisat uygulamalarında geniş bilgiye sahip olan. Yıldırımdan korunma uzmanı Yapının sahibi Mimar İç sistem plânlayıcıları İlgili tesisat plânlayıcıları Mühendislik bürosu veya eş değeri Yıldırımdan korunma uzmanı LPMS tasarımcısı Mühendislik bürosu Denetleyici Bağımsız yıldırımdan korunma uzmanı Denetleyici Yıldırımdan korunma uzmanı Denetleyici IEC de tanımlanan LPL ye ve seçilmesi gereken koruma tedbirlerine uygun olarak, aşağıdaki aşamalar gerçekleştirilmelidir: - Bir kuşaklama şebekesi ve bir toprak sonlandırma sisteminden meydana gelen topraklama sistemi sağlanmalıdır, - Dışarıdaki metal bölümler ile yapıya gelen hizmet tesisatları doğrudan veya uygun SPD ler üzerinden kuşaklanmalıdır, - İç sistemler, kuşaklama şebekesine entegre edilmelidir, 23

28 - Hat güzergâhı ve hat siperlemesi ile birleştirilen uzaysal siperleme uygulanabilir, - Koordineli SPD koruması ile ilgili kurallar belirlenmelidir, - Mevcut yapılarda, özel korumalara ihtiyaç duyulabilir (Ek B). Bundan sonra, seçilen koruma sistemine ait maliyet/fayda oranı, risk değerlendirme metodu tekrar kullanılarak yeniden değerlendirilmeli ve optimize edilmelidir. 8.2 LPMS nin muayenesi Muayene, teknik dokümantasyonun kontrol edilmesini, gözle muayeneleri ve deney ölçmelerini kapsar. Muayenenin amacı, aşağıdakileri doğrulamaya yöneliktir: - LPMS nin tasarımına uygun olması, - LPMS in kendine ait tasarım fonksiyonunu yerine getirme yeteneğine sahip olması, - Yeni ilâve edilen herhangi bir koruma tedbirinin LPMS ye doğru olarak entegre edilmesi. Muayeneler; - LPMS nin tesisi sırasında, - LPMS nin tesisinden sonra, - Periyodik olarak, - LPS ye ait herhangi bir bileşenin değiştirilmesinden sonra, - Yapıya olası bir yıldırım çakmasından sonra (örneğin bir yıldırım çakma sayacı vasıtasıyla gösterilmesi veya yapıya yıldırım çakması ile ilgili görgü tanığının rapor etmesi ve yapıdaki yıldırımla ilişkili hasarın gözle görülür kanıtının olması durumunda). Periyodik muayenelerin sıklığı, aşağıdaki hususlar dikkate alınarak belirlenmelidir: - Korozif topraklar ve korozif atmosfer şartları gibi, yerel ortam, - Kullanılan koruma tedbirlerinin tipi Muayene işlemleri Teknik dokümantasyonun kontrol edilmesi Yeni bir LPMS nin tesisinden sonra, teknik dokümantasyon ilgili standardlara uygunluk ve tamam olması bakımından kontrol edilmelidir. Sonuç olarak, teknik dokümantasyon sürekli güncellenmelidir (örneğin, LPMS de değişiklikler yapılması veya genişletilmesinden sonra) Gözle muayene Aşağıdaki hususları doğrulamak için gözle muayene yapılmalıdır: - İletkenler ve ek yerlerinde gevşek bağlantıların ve kazara meydana gelen kopmaların bulunmadığını, - Sisteme ait herhangi bir bölümde, özellikle toprak seviyesinde, korozyondan dolayı zayıflama meydana gelmediğini, - Kuşaklama iletkenlerinin ve kablo siperlerinin sağlam olduğunu, - Daha fazla koruma tedbirleri gerektiren ilâvelerin veya değişikliklerin yapılmamış olduğunu, - SPD lerde ve SPD leri koruyan sigortalarda veya ayırıcılarda arıza belirtisi görülmediğini, - Uygun hat güzergâhlarının muhafaza edildiğini, - Uzaysal siperlere olan güvenlik mesafelerinin muhafaza edildiğini. 24

29 Ölçmeler Muayenede, topraklama sistemine ve kuşaklama şebekesine ait görünmeyen bölümler için elektriksel süreklilik ölçmeleri yapılmalıdır Muayene dokümantasyonu İşlemi kolaylaştırmak için bir muayene kılavuzu hazırlanmalıdır. Bu kılavuz, tesisata ve tesisata ait, bileşenlere, deney metotlarına ve kaydedilen deney verilerine ait bütün hususların dokümante edilebilmesi için muayeneyi yapacak kişiye görevini yapmada yardımcı olmak amacıyla yeterli bilgileri içermelidir. Muayene yapan kişi, teknik dokümantasyonu ve önceki raporları da içeren bir rapor hazırlamalıdır. Muayene raporu aşağıdaki bilgileri içermelidir: - LPMS nin genel durumu, - Teknik dokümantasyondan sapma/sapmalar, - Yapılan ölçmelerin sonuçları. 8.3 Bakım Muayeneden sonra, kaydedilen bütün kusurlar gecikmeksizin düzeltilmelidir. Gerekli olması durumunda, teknik dokümantasyon sürekli olarak güncellenmelidir 25

30 Ek A (Bilgi için) Bir LPZ deki elektromanyetik ortamın değerlendirilmesine yönelik esaslar Bu ekte, LEMP ye karşı korunma amacıyla kullanılabilen bir LPZ nin içindeki elektromanyetik ortamın değerlendirilmesi için gerekli bilgiler verilmektedir. Ayrıca, bu ek elektromanyetik girişimlere karşı korunma için de uygundur. A.1 Yıldırımından dolayı elektrik ve elektronik sistemler üzerinde oluşan hasar verici etkiler A.1.1 Hasar kaynağı Hasarın ana kaynağı, yıldırım akımı ile yıldırım akımındaki gibi aynı dalga biçimine sahip ve bu akımla birlikte oluşan manyetik alandır. Not - Koruma bakımından, yıldırım elektrik alanının etkisi genellikle daha az önemlidir. A.1.2 Hasar gören sistemler Darbelere ve manyetik alanlara karşı sadece sınırlı dayanma seviyesine sahip olan ve bir yapının içine veya üzerine tesis edilen iç sistemler, yıldırımın ve sonra manyetik alanların etkilerine maruz kaldığında, hasara uğrayabilir veya doğru bir şekilde çalışmayabilir. Bir yapının dışına monte edilmiş sistemler, zayıflatılmamış manyetik alandan ve açıkta konumlandırılması durumunda, doğrudan yıldırım çakmasından oluşan tam yıldırım akımına karşılık gelen darbelerden dolayı risk altında olabilir. Bir yapı içinde tesis edilen sistemler, arta kalan zayıflatılmış manyetik alandan ve içte iletilen veya endüklenen darbelerden dolayı ve yapıya giren hatlar tarafından iletilen dış darbeler nedeniyle risk altında olabilir. Donanımın dayanım seviyelerine ilişkin ayrıntılar için uygun standardlar aşağıda verilmiştir: - Güç tesisatının dayanım seviyesi IEC de tanımlanmıştır, - Haberleşme donanımının dayanım seviyesi ITU-T K.20 ve K.21 de tanımlanmıştır, - Genel donanımın dayanım seviyesi kendi ürün sipesifikasyonlarında tanımlanır veya IEC deki 1,2/50 µs lik gerilim dalga biçimli 0, k V luk ve 8/20 µs akım dalga biçimli 0,25 0, ka lik deney seviyeleri kullanılarak iletilen darbelere karşı, Not - Bazı donanımlar, yukarıdaki standardın kurallarını karşılaması için içteki SPD lerle birlikte olabilirler. İçteki bu SPD lerin karakteristikleri koordinasyon kurallarını etkileyebilir. IEC daki 8/20 µs lik dalga biçimli A/m lik ve IEC daki 1 MHz de A/m lik deney seviyeleri kullanılarak manyetik alanlara karşı deneye tâbi tutulabilir. İlgili EMU ürün standardlarında tanımlandığı gibi, ışıma yoluyla yayınım ve bağışıklık deneylerinde radyo frekanslarına uygun olmayan donanım, kendi içine doğrudan ışıyan manyetik alanlardan dolayı risk altında olabilir. Diğer taraftan, bu standardlara uygun donanımdaki kusur ihmal edilebilir. A.1.3 Hasar kaynağı ile hasar gören sistemler arasındaki kuplaj mekanizmaları Donanımın dayanım seviyesi, hasar kaynağı ile uyumlu olmasını gerektirmektedir. Bunu sağlamak amacıyla, yıldırımdan korunma bölgelerinin (LPZ) uygun bir şekilde oluşturulması suretiyle yeterince kontrol edilmesi için kuplaj mekanizmalarına ihtiyaç vardır. 26

31 A.2 Uzaysal siperleme, hat güzergâhını belirleme ve hat siperleme A.2.1 Genel Binaya veya zemine yakın bir yere yıldırım çakmasından dolayı bir LPZ içinde meydana gelen manyetik alan, sadece LPZ nin uzaysal siperlenmesi ile azaltılabilir. Elektronik sistemler içinde endüklenen darbeler, uzaysal siperleme veya hat güzergâhını belirleme ve siperleme veya her iki metodun birleşimi ile en düşük seviyeye indirilebilir. Şekil A.1 de, LPZ 0, LPZ 1 ve LPZ 2 yıldırımdan korunma bölgelerinin gösterildiği yapıya yıldırım çakması durumu için LEMP ye ait bir örnek verilmiştir. Korunması gereken elektronik sistem LPZ 2 içine tesis edilir. 27

32 1. Primer hasar kaynağı LEMP LPL I IV e uygun parametrelerden tanımlandığı şekilde: IEC I 0 10/350 µs lik darbe (ve 0,25/100 µs lik) H 0 10/350 µs lik darbe (ve 0,25/100 µs lik) I O dan elde edilen ka 2. Güç tesisatının dayanım seviyesi 230/400 V ve 277/480 V luk anma gerilimlerinde I IV aşırı gerilim kategorisi için tanımlandığı şekilde: IEC U Aşırı gerilim kategorisi I - IV 6 4-2,5-1,5 kv 3. Haberleşme tesisatının dayanım seviyesi ITU Recommendation K.20 veya K Uygun ürün standardları olmayan donanım için deneyler Cihazların dayanım seviyesi (hasar gören sistem) İletim yoluyla yayılan(u,i) yıldırım etkileri için tanımlandığı şekilde: IEC U 0C 1,2/50 µs lik darbe I CS 8/20 µs lik darbe ,5 kv 2 1 0,5 0,25 ka 5. İlgili EMU ürün standardlarını uygun olmayan donanım için deneyler Cihazların dayanım seviyesi (hasar gören sistem) Işıma yoluyla yayılan (H) yıldırım etkileri için tanımlandığı şekilde: IEC IEC H 8/20 µs lik darbe (25 khz sönümlü salınım), T P = 10 µs H 0,2/0,5 µs lik darbe (1 MHz sönümlü salınım), T P = 0,25 µs A/m A/m Şekil A.1 Yıldırım çakmasından dolayı LEMP in durumu 28

33 Elektronik sistemlerde hasara sebep olan primer elektromanyetik kaynak, I 0 yıldırım akımı ve H 0 manyetik alanıdır. Kısmî yıldırım akımları, yapıya gelen hizmet tesisatları üzerinde akar. Manyetik alanlarda dâhil olmak üzere bu akımlar, aynı dalga biçimine sahiptir. Burada dikkate alınması gereken yıldırım akımı, uygulanan ilk darbe olan I f (tipik olarak uzun kuyruklu 10/350 µs dalga biçimine sahip) ve uygulanan ardışık darbeler I S den (0,25/100 µs dalga biçimine sahip) meydana gelmektedir. I f ilk darbe akımı H f manyetik alanını ve ardışık gelen I S darbeleri ise H s manyetik alanlarını meydana getirmektedir. Manyetik endüksiyon etkileri, esas itibariyle manyetik alanın önünün yükselmesi suretiyle ortaya çıkar. Şekil A.2 de görüldüğü gibi, H f nin önünün yükselmesi, en büyük değeri H f/max olan ve bu değere, en büyük değeri 10 µs olan T p/f süresinde erişilen 25 khz lik sönümlü bir salınımla karakterize edilebilir. Aynı şekilde, H s nin önünün yükselmesi de en büyük değeri H s/max olan ve bu değere, en büyük değeri 0,25 µs olan T p/s süresinde erişilen 1 MHz lik sönümlü bir salınımla karakterize edilebilir. Bunu, tipik 25 khz lik frekansla karakterize edilebilen ilk darbenin manyetik alanı ve 1 MHz lik frekansla karakterize edilebilen ardışık gelen darbelerin manyetik alanları takip eder. Bu frekanslardaki sönümlü manyetik alan salınımları, deney amaçları için IEC ve IEC da tanımlanmıştır. LPZ ara yüzlerinde manyetik siperler ve SPD ler tesis edilmek suretiyle I 0 ve H 0 ile tanımlanan zayıflatılmamış yıldırım etkileri, hasar gören sistemin dayanım seviyesine kadar düşürülebilir. Şekil A.1 de gösterildiği gibi, hasar gören sistem etrafındaki H 2 manyetik alana ve iletilen I 2 yıldırım akımı ile U 2 gerilimine dayanacaktır. I 1 in I 2 ve U 1 in U 2 seviyesine düşürülmesi, Ek C nin konusudur. Halbuki, H o ın yeterince küçük H 2 değerine kadar düşürülmesi aşağıda belirtildiği gibi burada dikkate alınmıştır: Izgara benzeri uzaysal siperler olması durumunda, LPZ ler içindeki manyetik alanların (H 1, H 2 ) dalga biçimlerinin dışarıdaki manyetik alanın alanın (H 0 ) dalga biçimi ile aynı olduğu kabul edilir. Şekil A.2 de görülen sönümlü salınım dalga biçimleri, IEC ve IEC da tanımlanan deneye uygundur ve ilk darbe H f ve ardışık H s darbelerinin manyetik alanın yükselmesi ile meydana gelen manyetik alanlara karşı donanımın dayanım seviyesini belirlemek için kullanılabilir. Endüksiyon döngüsüne kuple edilen manyetik alan tarafından meydana getirilen endüklenmiş darbeler (Madde A.4), donanımın dayanım seviyesinden daha düşük veya eşit olmalıdır. 29

34 Temel Standard: IEC Şekil A.2a 8/20 µs lik tek bir darbe (25 khz sönümlü salınım) tarafından meydana getirilen ilk darbe (10/350 µs) alanına ait artışın simülasyonu Temel Standard: IEC Şekil A.2b 1 MHz lik sönümlü salınımlar (0,2/0,5 µs lik çoklu darbeler) tarafından meydana getirilen ardışık darbelerin (0,25/100 µs) alanlarına ait artışın simülasyonu Not 1 - T p en büyük değerine ait süre ile T 1 cephe süresinin tanımlarının faklı olmasına rağmen, burada bunların sayısal değerlerinin eşit olarak alınması uygun bir yaklaşımdır. Not 2 - En büyük değerlerinin oranı H f/max /H s/max = 4:1 dir. Şekil A.2 Sönümlü salınımlar ile manyetik alanın artışının simülasyonu A.2.2 Izgara benzeri uzaysal siperler Uygulamada; tavanlar, duvarlar ve zeminler, metal iskelet, metal çatılar ve metal dış cephelerdeki metal takviyeler gibi yapının doğal bileşenleri, genellikle LPZ nin büyük hacim siperlerini meydana getirir. Bu bileşenler bir arada ızgara benzeri uzaysal siper oluşturur. Etkin siperleme yapabilmek için kafes genişliğinin tipik olarak 5 m den daha küçük olması gerekir. Not 1- LPZ 1 in, kafes genişlikleri 5 m den büyük tipik mesafelere sahip IEC e uygun normal bir dış LPS tarafından meydana getirilmesi durumunda, bu siperleme etkisi ihmal edilebilir. Aksi taktirde, yapıdaki pek çok çelik desteklerle yapılan büyük çelik çerçeve, önemli ölçüde siperleme etkisi sağlar. 30

35 Not 2- Birbirini takip eden içteki LPZ lerde siperleme işlemi, uzaysal siperleme tedbirlerini benimsemek kapalı metal çekmeceler veya dolaplar kullanmak veya donanımın metal mahfazası kullanılmak suretiyle gerçekleştirilebilir. Şekil A.3 te uygulamada betondaki metal takviyelerin ve metal çerçevelerin (metal kapılar ve muhtemelen siperli pencerelere ait) bir oda veya binayla ilgili büyük bir hacim siperi meydana getirmek için nasıl kullanılabildiği gösterilmiştir. Her çubukta ve kesişme yerlerinde kaynak yapılmış veya sıkıştırılmış Not - Uygulamada, genişletilmiş yapılarda her noktada kaynak veya sıkıştırma yapılması mümkün değildir. Ancak, noktaların çoğu, doğrudan temas ettirilerek veya ilâve iletken bağlantı kullanılmak suretiyle doğal olarak bağlanır. Bu sebeple, yaklaşık her 1 m de bir bağlantı yapılması pratik bir yaklaşım olabilir. Şekil A.3 Metal takviye ve metal çerçeveler tarafından oluşturulan büyük hacim siperi 31

36 Elektronik sistemler, LPZ nin siperinden itibaren güvenli bir mesafede yer alan güvenli hacim içine yerleştirilmelidir (Şekil A.4). Bunun sebepi, siperde akan kısmî yıldırım akımları nedeniyle (özellikle LPZ 1 için), meydana gelen bağıl yüksek manyetik alanların sipere yakın yerlerde olmasıdır. Not- V s hacmi, LPZ n ye ait siperden itibaren d s/1 veya d s/2 mesafede tutulur. Şekil A.4 Bir iç LPZ n içindeki elektrik ve elektronik sistemler için hacim 32

37 A.2.3 Hat güzergâhı belirleme ve hat siperleme Elektronik sistemlerde endüklenen darbeler, uygun hat güzergâhını belirlemek (endüksiyon döngü alanlarını en aza indirme) veya siperli kablolar veya metal kablo kanalları kullanmak (içteki endüksiyon etkilerini en aza indirme) veya her ikisinin bir birleşimini kullanmak suretiyle azaltılabilir (Şekil 5). Elektronik sistemlere bağlı iletken kablolar, kuşaklama şebekesi metal elemanlarına mümkün olduğunca yakın geçirilmelidir. Bu kabloların kuşaklama şebekesine ait mahfaza içinden (örneğin, U biçimli tesisat boruları veya.donanımlı metal kablo kanalları) geçmesi yararlıdır (ayrıca IEC ye bakılmalıdır). Kablolar, manyetik alanların LPZ ekranında yüksek değerde olmasından dolayı, bir LPZ nin (özellikle LPZ 1) siperine yakın tesis edilirken özellikle dikkat edilmelidir. Ayrı yapılar arasına döşenen kabloların korunmasına ihtiyaç duyulduğunda, bunlar metal kablo kanalları içinden geçirilmelidir. Bu kanallar, her iki ucunda ayrı yapılara ait kuşaklama baralarına kuşaklanmalıdır. Kablo siperlerinin (her iki ucunda kuşaklanmış) muhtemel kısmî yıldırım akımını taşıyabilme imkânına sahip olması durumunda, ilâve metal kablo kanallarının kullanılmasına gerek yoktur. Tesisat tarafından oluşturulan döngülerde endüklenen gerilimler ve akımlar, elektronik sistemlerde ortak modlu darbeler meydana getirir. Endüklenen bu akımlar ve gerilimlerin nasıl hesaplanacağı, Madde A.4 te açıklanmıştır. Şekil A.6 da büyük bir ofis binasına ait örnek verilmiştir: - Siperleme, LPZ 1 için çelik takviye ve metal dış cepheler, LPZ 2 de hassas elektronik sistemler için kullanılan siperli mahfazalar vasıtasıyla elde edilir. Dar kafes biçimli kuşaklama sisteminin tesisine imkân sağlayabilmek için, her odada birkaç kuşaklama bağlantı uçları sağlanmalıdır kv luk bir güç beslemesini mahfaza içine almak için LPZ 0, LPZ 1 in içinde genişletilmiştir. Bunun nedeni, hemen girişteki yüksek gerilim güç tarafı üzerine SPD lerin tesis edilmesinin bu özel durum için mümkün olmamasıdır. 33

38 Şekil A.5a Korunmamış sistem Şekil A.5b Uzaysal siper vasıtasıyla içteki bir LPZ nin içindeki manyetik alanın azaltılması Şekil A.5c Hattın siperlenmesi suretiyle hatlar üzerinde alan etkisinin azaltılması Şekil A.5d Uygun hat güzergâhının belirlenmesi suretiyle endüksiyon döngü alanının azaltılması Açıklamalar: 1 Metal mahfaza içindeki eleman 2 Güç hattı 3 Veri hattı 4 Endüksiyon döngüsü 5 Dış uzaysal siperleme 6 Hattın metal siperi Şekil A.5 Hat güzergâhını belirleme ve siperleme tedbirleri vasıtasıyla endüksiyon etkilerinin azaltılması 34

39 Eş potansiyel kuşaklama o Parafudur Şekil A.6 Bir ofis binasındaki LPMS ye ait örnek 35

40 A.3 LPZ ler içindeki manyetik alan A.3.1 LPZ ler içindeki manyetik alanla ilgili yaklaştırma Siperleme etkinliğinin teorik (Madde A.3.2) veya deneysel (Madde A.3.3) incelenmesinin yapılmaması durumunda, zayıflatma aşağıda belirtildiği gibi değerlendirilmelidir. A Doğrudan yıldırım çakması halinde LPZ ye ait ızgara benzeri uzaysal siper Bir binanın siperi (LPZ 1 i çevreleyen siper), dış LPS ve doğrudan yıldırım çakmalarından dolayı üzerinde akımların akacağı bölüm olabilir. Bu durum, yıldırımın çatının herhangi bir yerinde binaya çarptığı var sayılarak Şekil A.7a daki gibi tasvir edilir. LPZ 1 içinde H k i. w /( d. d ) 1 = H. 0 1 w r Not- d ve d mesafeleri, dikkate alınan nokta için belirlenir. w r Şekil A.7a LPZ 1 içindeki manyetik alan 36

41 LPZ 2 içinde H = H 2 1 /10 2 SF / 20 Not- d ve d mesafeleri, LPZ 2 nin sınırı için belirlenir. w r Şekil A.7b LPZ 2 içindeki manyetik alan Şekil A.7 Doğrudan bir yıldırım çakması halinde manyetik alan değerlerinin hesaplanması LPZ içinde gelişigüzel seçilen bir noktada manyetik alan şiddetinin hesaplanması için aşağıdaki formül kullanılır: H 1 = k H. i 0. w /( d w. d r ) (A/m) (A.1) Burada; d r Dikkate alınan nokta ile siperli LPZ 1 in çatısı arasındaki, metre cinsinden en kısa mesafe, d w Dikkate alınan nokta ile siperli LPZ 1 in duvarı arasındaki, metre cinsinden en kısa mesafe, i 0 A cinsinden, LPZ 0 A daki yıldırım akımı, k H Konfigürasyon faktörü, ( 1 / m ), tipik olarak k H = 0,01 ( 1 / m ), w dir. Metre cinsinden, LPZ 1 in ızgara benzeri siperine ait kafes genişliği Bu formülden elde edilen sonuç, LPZ 1 deki manyetik alanın en büyük değeridir (aşağıdaki Not dikkate alınarak): - İlk darbenin neden olduğu: H f k H. i. 1 / / max = f / max w /( d w. d r ) (A/m) (A.2) - Ardışık darbelerin neden olduğu: H k. i. max w /( d. d ) 1 / s / max = H s / w r (A/m) (A.3) Burada; i Koruma seviyesine uygun olarak ilk darbe akımının, A cinsinden, en büyük değeri, f / max i s / max Koruma seviyesine uygun olarak ardışık gelen darbelere ait akımların, A cinsinden en büyük değeri dir. 37

42 Not - Bu alan, kafes biçimli kuşaklama şebekesinin Madde 5.2 ye uygun olarak tesis edilmesi durumunda, 2 faktörü ile azalır. Bu manyetik alan değerleri, aşağıda belirtildiği üzere sadece siperden itibaren s / 1 güvenlik mesafesindeki ızgara benzeri bir siper içindeki bir V s güvenlik hacmi için geçerlidir (Şekil A.4). ÖRNEKLER d s = 1 w / (m) (A.4) Çizelge A.1 de verilen boyutlara sahip üç adet bakır ızgara benzeri siper (ortalama ızgara genişliği w = 2 m olan) bir örnek olarak dikkate alınır (Şekil A.10). Bu, d s / 1 = 2 m güvenlik mesafesinde tanımlanan V s güvenlik hacmini meydana getirmektedir. V s içinde geçerli H1/ max ile ilgili değerler, i0 / max = 100 ka için hesaplanmış ve Çizelge A.1 de gösterilmiştir. d Çizelge A.1 - i0 / max = 100 ka ve = 2 w için örnekler Siper tipi (Şekil A.10) L xw x H H 1/ max (merkez) H 1/ max ( d s 1 = w m A/m A/m 1 10 x 10 x x 50 x x 10 x / ) A Yakına yıldırım çakması halinde LPZ 1 in ızgara benzeri uzaysal siperi Yakına yıldırım çakma durumu Şekil A.8 de gösterilmiştir. LPZ 1 in siperli hacmi civarına gelen manyetik alan yaklaşık olarak bir düzlem dalga olarak alınabilir. 38

43 Siper yok H = i /(2πs ) 0 0 a LPZ 1 içinde LPZ 2 içinde H = H 1 H = H /10 /10 SF SF 1 / 20 2 / 20 Şekil A.8 Yakına yıldırım çakması hali için manyetik alan değerlerinin hesaplanması 39

44 Bir düzlem dalga için ızgara benzeri uzaysal siperlere ait SF siperleme faktörü, Çizelge A.2 de verilmiştir. Çizelge A:2 - Bir düzlem dalga için ızgara benzeri uzaysal siperlere ait manyetik zayıflama Malzeme Bakır veya alüminyum Çelik (Not 3) log ( 8,5/ w) SF (db) (Not 1 ve Not 2) 1 MHz (ardışık darbeler için 25 khz (ilk darbe için geçerli) geçerli 20 log (8,5/w) 20 log (8,5/w) 2 [ / ] 6 / 20 + r 20 log (8,5/w) w Izgara benzeri siperin kafes genişliği (m) r Izgara benzeri siperdeki çubuğun yarı çapı Not 1- Formüllerden eksi sonuçlar elde edilmesi halinde SF = 0 dır. Not 2- Madde 5.2 ye uygun olarak kafes biçimli kuşaklama şebekesinin tesis edilmesi durumunda, SF 6 db e kadar artar. Not 3- Manyetik geçirgenlik µ r = 200 dür. Gelen manyetik alan H 0 aşağıdaki formülden hesaplanır: Burada; ( 2 ) H =. (A/m) (A.5) 0 i0 / π s a i 0 A cinsinden, LPZ 0 A daki yıldırım akımı, s a dir. metre cinsinden, çakma noktası ile siperli hacmin merkezi arasındaki mesafe Buradan LPZ 0 daki manyetik alanın en büyük değeri ile ilgili olarak aşağıdakiler elde edilir: - İlk darbenin neden olduğu: H i /( 2.. s ) = (A/m) (A.6) 0 / f / max f / max π - Ardışık gelen darbelerin neden olduğu: H i /( 2.. s ) Burada; 0 / s / max s / max π a = (A/m) (A.7) a i Seçilen koruma seviyesine uygun olarak ilk darbe yıldırım akımının, A cinsinden, en büyük değeri, f / max i s / max Seçilen koruma seviyesine uygun olarak ardışık gelen darbelere ait yıldırım akımlarının, A cinsinden, en büyük değeri dir. LPZ 1 içinde H 0 ın H 1 e düşürülmesi, Çizelge 2 de verilen SF değerleri kullanılarak aşağıdaki formülden elde edilebilir: 40 1 / 10 SF / 20 H / max = H 0 / max (A/m) (A.8) Burada; SF Çizelge A.2 deki formülden elde edilen siperleme faktörü, max 0 / H A/m cinsinden, LPZ 0 içindeki manyetik alan dır.

45 Buradan, LPZ 1 deki manyetik alanın en büyük değeri ile ilgili olarak aşağıdakiler elde edilir: - İlk darbe un neden olduğu: 1 / 10 SF / 20 H / f / max = H 0 / f / max (A/m) (A.9) - Ardışık gelen darbelerin neden olduğu: 1 / 10 SF / 20 H / s / max = H 0 / s / max (A/m) (A.10) Bu manyetik alan değerleri, sadece siperden itibaren d s / 2 güvenlik mesafesindeki (aşağıdaki formüllerden hesaplanan) V s güvenlik hacmi için geçerlidir (Şekil A.4): Burada; SF 10 için, d s / 2 = w. SF / 10 (m) (A.11) SF < 10 için, d s / 2 = w (m) (A.12) SF w dir. Çizelge A.2 deki formülden elde edilen siperleme faktörü, db cinsinden, Izgara benzeri sipere ait kafes genişliği, metre cinsinden Yakına yıldırım çakması halinde ızgara benzeri siperler içinde manyetik alan şiddetinin hesaplanması ile ilgili ilâve bilgi için Madde A.3.3 e bakılmalıdır. ÖRNEKLER Yakına yıldırım çakması halinde, LPZ 1 içindeki H1/ max manyetik alan şiddeti; i0 / max yıldırım akımına, LPZ 1 e ait siperin SF siperleme faktörüne ve yıldırım kanalı ile LPZ 1 in merkezi arasındaki s a mesafesine bağlıdır (Şekil A.8) i0 / max yıldırım akımı, seçilen LPL ye bağlıdır (IEC ). SF siperleme faktörü (Çizelge A.2), esas itibariyle izgara benzeri siperin kafes genişliğinin bir fonksiyonudur. s a mesafesi ise aşağıdakilerden biriyle elde edilir: - Yakındaki bir nesneye yıldırım çakması hali için, bu nesne (örneğin bir direk) ile LPZ 1 in merkezi arasında verilen bir mesafe, veya - LPZ 1 e yakın toprağa yıldırım çakması hali için, LPZ 1 in merkezi ile yıldırım kanalı arasındaki en küçük mesafe. Böylece, en yakın s a mesafesi ile en yüksek i0 / max yıldırım akımının birlikte olma ihtimali en kötü durum şartını oluşturur. Şekil A.9 da görüldüğü gibi, bu en küçük s a mesafesi, yapının (LPZ 1) H yüksekliğinin ve L uzunluğunun (ayrıca W genişliğinin) ve elektro geometrik modelden tanımlanan i 0 / max a karşılık gelen yuvarlanan kürenin r yarı çapının (Çizelge A.3) bir fonksiyonudur (IEC , Madde A.4). 41

46 Şekil A.9 Yuvarlanan küre yarı çapına ve yapının boyutlarına bağlı s a mesafesi Mesafe aşağıdaki biçimde hesaplanabilir: 2 H < r için s a = 2. r. H H + L / 2 (A.13) H r için s a = L / 2 (A.14) Not - En küçük değerden daha küçük mesafeler için yıldırım yapıya doğrudan çakar Çizelge A.4 te verilen boyutlara sahip, üç tipik siper tanımlanabilir. w = 2 m lik ortalama kafes genişliği olan bakırdan yapılmış ızgara benzeri bir siper var sayılmıştır. Bu siperle, V s güvenlik hacmini tanımlayan SF = 12,6 db siperleme fakrörü ve d / 2 = 2,5 m güvenlik mesafesi elde edilir. V s içinde her yerde geçerli olduğu kabul edilen gösterilmiştir. H 0 / max ve 1/ max s H ile ilgili değerler, i 0 / max = 10 ka için hesaplanmış ve Çizelge A.4 te Çizelge A.3 En büyük yıldırım akımına karşılık gelen yuvarlanan küre yarı çapı Koruma seviyesi En büyük yıldırım akımı i 0 / max Yuvarlanan küre yarı çapı r ka m I II III - IV

47 Çizelge A.4 SF = 12,6 db e karşılık gelen Siper tipi (Şekil A.10) LxWxH m i 0 / max = 100 ka ve w = 2 m için örnekler S a H 0 / max H 1/ max A/m m A/m 1 10 x 10 x x 50 x x 10 x A LPZ 2 ve daha yüksek mertebede olanlar için ızgara benzeri uzaysal siperler LPZ 2 ve daha yüksek mertebede olanlara ait ızgara benzeri siperlerde, önemli ölçüde kısmî yıldırım akımları akmayacaktır. Bu nedenle, ilk yaklaşım olarak, LPZ n+1 içinde H n nin H n+ 1 e düşürülmesi, yakına yıldırım çakmaları ile ilgili olarak Madde A de verildiği şekilde, aşağıdaki formülden hesaplanabilir: H 1 = / 10 n H n SF / 20 + (A/m) (A.15) Burada; SF db cinsinden, Çizelge A.2 den elde edilen siperleme faktörü, H n dır. A/m cinsinden, LPZ n içindeki manyetik alan H n = H 1 olması durumunda, alan şiddeti aşağıdaki gibi hesaplanabilir: - LPZ 1 in ızgara benzeri siperine doğrudan yıldırım çakmaları olması halinde, d w ve d r, LPZ 2 siperi ile duvar ve sırasıyla çatı arasındaki mesafeler olduğundan, Madde A ve Şekil A.7b ye bakılmalıdır, - LPZ 1 yakınına yıldırım çakmaları olması halinde, Madde A ve Şekil A.8 e bakılmalıdır. Bu manyetik alan değerleri, sadece Madde A de tanımlandığı şekilde siperden itibaren s / 2 güvenlik mesafesi olan ızgara benzeri siper içindeki V s güvenlik hacmi için geçerlidir (Şekil A.4). A.3.2 Doğrudan yıldırım çakmalarından meydana gelen manyetik alanın teorik olarak değerlendirilmesi Madde A deki manyetik alan şiddetinin değerlendirilmesi amacıyla kullanılan formüller, Şekil H 1/ max A.10 da gösterildiği gibi üç tipik ızgara benzeri siperlerle ilgili sayısal olarak manyetik alan hesaplamalarında esas alınmıştır. Bu hesaplamalarda, çatı kenarlarından birisine bir yıldırımın çaktığı var sayılmıştır. Yıldırım kanalı, çatı üstünde bulunan 100 m uzunluğunda düşey bir iletken çubuk ile simüle edilmiştir. İdeal bir iletken levha toprak düzlemini simüle etmektedir. d 43

48 Şekil A.10 Izgara benzeri büyük hacim siperleri ile ilgili tipler Hesaplamada, bütün diğer çubuklar ve simüle edilen yıldırım akım kanalı da dâhil ızgara benzeri siper içindeki her çubuğun manyetik alanla kuplaj yaptığı kabul edilir ve ızgarada yıldırım akımı dağılımını hesaplamak için bir denklemler takımının elde edilmesi sonucunu doğurur. Bu akım dağılımından hareket edilerek, siper içindeki manyetik alan şiddeti elde edilir. Çubukların direnci ihmal edilmiştir. Bu nedenle, ızgara benzeri siperdeki akım dağılımı ve manyetik alan şiddeti frekanstan bağımsızdır. Ayrıca, geçici rejim etkilerini önlemek için kapasitif kuplaj ihmal edilmiştir. Tip 1 siper durumu için (Şekil A.10) bazı sonuçlar Şekil A.11 ve Şekil A.12 de verilmiştir. 44

49 Şekil A.11 Izgara benzeri siper Tip 1 içinde H1/ max manyetik alan şiddeti Şekil A.12 Izgara benzeri siper Tip 1 içinde H1/ max manyetik alan şiddeti 45

50 Her durumda en büyük yıldırım akımı i 0 / max = 100 ka olarak kabul edilmiştir. Her iki şekildeki H 1/ max, alana ait H x, H y ve H z bileşenlerinden aşağıdaki formül kullanılarak elde edilen bir noktadaki en büyük manyetik alan şiddetidir: H H + H + H = (A.16) / max x y z H 1/ max, çakma noktasından başlayarak (x = y = 0, z = 10 m) düz bir hat boyunca hesaplanır Şekil A.11 deki ve hesaplama işlemine hacmin merkezinde (x = y = 5 m, z = 5 m) son verilir. H 1/ max, ızgara benzeri siperin w kafes genişliği parametre alınarak, bu hat üzerindeki her nokta için x koordinatının bir fonksiyonu olarak çizilir. Şekil A.12 deki H 1/ max,siper içinde bulunan iki nokta için (A noktası: x = y = 5 m, z = 5 m, B noktası: x = y = 7 m, z = 7 m) hesaplanır. Sonuç, w kafes genişliğinin fonksiyonu olarak çizilir. Her iki şekilde de ızgara benzeri siper içindeki manyetik alan dağılımına yön veren ana parametrelerin etkileri görülmektedir. Bu ana parametreler, duvar veya çatıdan olan mesafe ve kafes genişliğidir. Şekil A.11 de siper hacmi içinde bulunan diğer çizgiler boyunca absis ekseni ile kesişmelerin ve manyetik alan şiddetine ait bileşenlerin işaretlerinde değişme olabileceği gözlenmelidir. Bu nedenle H 1/ max Madde A de verilen formüller, ızgara benzeri siper içindeki gerçek ve daha karmaşık olan manyetik alan dağılımının birinci mertebeden yaklaştırmalarıdır. A.3.3 Doğrudan bir yıldırım çakmasından meydana gelen manyetik alanın teorik olarak değerlendirilmesi Siperli yapılar içindeki manyetik alanlar, deneysel ölçmeler yapmak suretiyle de belirlenebilir. Şekil A.13 te, bir yıldırım akım jeneratörü kullanılarak, siperli bir yapının herhangi bir noktasına doğrudan yıldırım çakmasının simülasyonu için bir teklif görülmektedir. Normal olarak bu gibi deneyler, ancak simüle edilen yıldırım akımının dalga biçiminin gerçek yıldırım boşalma akımına özdeş olması durumunda, düşük akım seviyesi deneyleri olarak yapılabilir. 46

51 Şekil A.13a Deney düzeni Açıklamalar: U Tipik olarak, yaklaşık 10 kv C Tipik olarak, yaklaşık 10 nf Şekil A.13b - Yıldırım akım jeneratörü Şekil A.13 Siperlenmiş bir yapı içindeki manyetik alanı değerlendirmek için düşük seviyeli deney A.4 Endüklenen gerilim ve akımların hesaplanması Sadece Şekil A.14 e uygun dikdörtgen biçimindeki döngüler dikkate alınmıştır. Başka biçimde olan döngüler, aynı döngü alanına sahip dikdörtgen konfigürasyonlara dönüştürülmelidir. 47

52 Şekil A.14 Hatların meydana getirdiği bir döngü içindeki gerilimler ve akımlar A.4.1 Doğrudan bir yıldırım çakması halinde LPZ 1 içindeki durum Bir LPZ 1 in V s hacmi içindeki H 1 manyetik alanı hesaplamak için aşağıdaki formül kullanılır ( Madde A.3.1.1): H ( d d ) H 1 = k. i 0. w /. (A/m) (A.17) w r uoc açık devre gerilimi aşağıdaki formülden elde edilir: u oc 0. + ı / w H l / r 0 / = µ b.ln(1 l / d ). k ( w / d ). di dt (V) (A.18) uoc / max tepe değer, T 1 darbe cephe süresi sırasında oluşur: u oc / max 0 b.ln(1 + l / dl / w ). k H ( w / d l / r. i0 / max / = µ. T (V) (A.19) 1 48

53 Burada; µ 0 Vs/Am cinsinden, 4π 10-7 ye eşittir, b m cinsinden, döngü genişliğidir, d l / w l / w d s / 1 d ise, m cinsinden, siper duvarından itibaren döngünün mesafesidir, d / m cinsinden, siper çatısından itibaren döngünün ortalama mesafesidir, l r i 0 A cinsinden, LPZ 0 A daki yıldırım akımıdır, i 0 / max A cinsinden, LPZ 0 A daki yıldırım akım darbesinin en büyük değeridir, k H ( 1/ m) konfigürasyon faktörü olan k H = 0,01.(1/ m) dir, l T 1 w m cinsinden, döngünün uzunluğudur, s cinsinden, LPZ 0 A daki yıldırım akım darbelerinin darbe cephe süresidir, m cinsinden, ızgara benzeri siperin kafes genişliğidir. I sc kısa devre akımı aşağıdaki bağıntıdan elde edilir: I sc 0. + l / w H l / r 0 / = µ b.ln(1 l / d ). k ( w / d. i L (A) (A.20) Burada telin omik direnci ihmal edilmiştir (en kötü durum). En büyük değer I sc / max aşağıdaki formülden elde edilir: Buradaki L, H cinsinden, L nin öz endüktansıdır. I sc / max 0. + l / w H l / r 0 / max / = µ b.ln(1 l / d ). k ( w / d. i L (A) (A.21) L = Dikdörtgen biçimindeki döngülerde, L nin öz endüktansı, H cinsinden, aşağıdaki formülden hesaplanır: 0,8. l 2 + b [ 2b/r / ( b / l )] + 0,4.b. ln ( 2l / r )/ ((l / b).10 ( ) ( ) ( ) 0,8. l + b) + 0,4.l.ln Burada r, m cinsinden telin yarı çapıdır. (A.22) İlk darbenin (T 1 =10 µs) oluşturduğu manyetik alan tarafından endüklenen gerilim ve akım aşağıdaki bağıntılardan elde edilir: U + oc / f / max 1,26. b.ln(1 l / dl / w ).( w / dl / r ). i f / max = (V) (A.23) 6 I SC / f / max = 12,6.10. b.ln(1 + l / d l / w ).( w / d l / r ). i f / max / L (A) (A.24) Ardışık gelen darbelerin (T 1 = 0,25 µs) oluşturduğu manyetik alan tarafından endüklenen gerilim ve akım aşağıdaki bağıntılardan elde edilir: 49

54 U oc / s / max 50,4. b.ln(1 + l / d l / w ).( w / d l / r ). i f = (V) (A.25) / max 6 I SC / s / max = 12,6.10. b.ln(1 + l / d l / w ).( w / d l / r ). is / max / L (A) (A.26) Burada; i ka cinsinden, ilk darbe akımının en büyük değeri, f / max i s / max ka cinsinden, ardışık darbelere ait akımın en büyük değeri dir. A.4.2 Yakına bir yıldırım çakması halinde LPZ 1 içindeki durum LPZ 1 in V s hacmi içindeki H 1 manyetik alanın homojen olduğu kabul edilmiştir (Madde A.3.1.2) U oc açık devre gerilimi aşağıdaki bağıntıdan elde edilir: Aşağıda belirtilen tepe değer U oc µ 0. b. l. dh1 / dt = (V) (A.27) U oc / max, T 1 darbe önü süresi sırasında oluşur: U oc µ. T / max 0 b. l. H1/ max / = (V) (A.28) 1 µ 0 Vs/Am cinsinden, 4π 10-7 ye eşittir, b H 1 m cinsinden, döngü genişliğidir, A/m cinsinden, LPZ 1 içindeki zamana bağımlı manyetik alandır, H 1/ max A/m cinsinden, LPZ 1 içindeki manyetik alanın en büyük değeridir, l m cinsinden, döngünün uzunluğudur, T 1 s cinsinden, yıldırım akım darbesinin darbe cephe süresi ile özdeş olan, manyetik alan darbesinin ön süresidir. I sc kısa devre akımı aşağıdaki bağıntıdan elde edilir: I sc µ 0. b. l. H1 / L = (A) (A.29) Burada telin omik direnci ihmal edilmiştir (en kötü durum) En büyük değer I sc / max aşağıdaki bağıntıdan elde edilir: I sc = b. l. H / L (A) (A.30) / max µ 0. 1/ max Burada; L, H cinsinden bobinin öz endüktansıdır (L nin hesaplanması için Madde A.4.1 e bakılmalıdır). İlk darbenin (T 1 = 10 µs) oluşturduğu bağıntılardan elde edilir: H / f 1 manyetik alanı tarafından endüklenen gerilim ve akım aşağıdaki U = (V) (A.31) oc / f / max 0,126. b. l. H1/ f / max 50

55 I sc / f / max 1 1/ f / max / 6 =,26. b 10. b. l. H L (A) (32) Ardışık gelen darbelerin (T 1 =25 µs) oluşturduğu aşağıdaki bağıntılardan elde edilir: oc / s / max 5,04. b. l. H1/ s / max H 1 / s manyetik alanı tarafından endüklenen gerilim ve akım U = (V) (A.33) Burada; I sc / s / max 1 1/ s / max / 6 =, b. l. H L (A) (A.34) H 1/ f / max İlk darbeden dolayı LPZ 1 içinde meydana gelen manyetik alanın en büyük değeri, A/m cinsinden, H 1/ s / max Ardışık gelen darbelerden dolayı LPZ 1 içinde meydana gelen manyetik alanın en büyük değeri, A/m cinsinden. A.4.3 LPZ 2 ve daha yüksek LPZ ler içindeki durum n 2 için LPZ n içindeki H n manyetik alanın homojen olduğu kabul edilmiştir (Madde A.3.1.3). Bu nedenle H 1 yerine H n konularak, aynı formüller endüklenen gerilimler ve akımlar için uygulanır (Madde A.3.1.2) 51

56 Ek B (Bilgi için) Mevcut yapılardaki elektronik sistemler için LEMP ten korunma tedbirlerinin uygulaması B.1 Kontrol listesi Mevcut binalarda yıldırım etkilerine karşı uygun korunma tedbirlerinin belirlenmesinde, yapı ve mevcut elektrik ve elektronik sistemlerle ilgili olarak verilen yapım ve şartların dikkate alınması gerekli görülmektedir. Bir kontrol listesi kullanılarak risk analizi ve en uygun korunma tedbirlerinin seçimi sağlanır. Özellikle mevcut yapılarda, bölge oluşturma kavramı ile topraklama, kuşaklama, hat güzergâhını belirleme ve siperleme için sistematik bir plân hazırlanmalıdır. Çizelge B.1 ila Çizelge B.4 te verilen kontrol listeleri, mevcut yapılar ve bu yapılardaki tesisatlara ait istenen verileri toplamak amacıyla kullanılmalıdır. Bu veriler esas alınarak, korunma ile ilgili ihtiyacı belirlemek ve böylece, kullanılacak en maliyet etkin koruma tedbirlerini tanıtmak amacıyla IEC ye uygun bir risk değerlendirmesi yapılmalıdır. Not - Elektromanyetik girişime (EMG) karşı korunma ile ilgili daha fazla bilgi için IEC e bakılmalıdır. Çizelge B.1 Yapıya ait karakteristikler ve çevre Madde Soru 1 Taş, tuğla, ahşap, betonarme, çelik kafes yapılar, metal ön cephe? 2 Tek bir yapı veya genleşme ek yerleri ile birbirlerine bağlı bloklar? 3 Düz ve alçak veya yüksek yapılar (yapıların boyutları)? 4 Yapı boyunca elektriksel olarak bağlanan takviye çubukları? 5 Metal çatı malzemelerinin cinsi, tipi ve kalitesi? 6 Kuşaklanan metal dış cepheler? 7 Kuşaklanan pencere çerçeveleri? 8 Pencere büyüklükleri? 9 Dış LPS ile donatılan yapı? 10 LPS tipi ve kalitesi? 11 Zemin malzemesi (kayalık, toprak)? 12 Yakın yapıların yüksekliği, mesafesi ve topraklaması? Not - Ayrıntılı bilgi için IEC ye bakılmalıdır. 52

57 Çizelge B.2 Tesisata ait karakteristikler Madde Soru 1 Gelen hizmet tesisatlarının tipi (yer altı veya havaî)? 2 Anten tipleri (antenler veya diğer dış elemanlar)? 3 Güç besleme tipi (yüksek gerilim, alçak gerilim, havaî veya yer altı)? 4 Hat güzergâhı (Kablo kanallarının sayısı ve yeri? 5 Kablo kanallarının kullanımı? 6 Yapı içinde bağımsız olan elektronik donanım var mı? 7 Diğer yapılara giden metal iletkenler? Not - Ayrıntılı bilgi için IEC ye bakılmalıdır. Çizelge B.3 Donanıma ait karakteristikler Madde Soru 1 Elektronik sistemlerin birbirlerine bağlantı tipi (siperli veya sipersiz çok damarlı kablolar, eş eksenli kablolar, analog ve/veya sayısal, dengeli veya dengesiz fiber optik kablolar) (Not 1)? 2 Belirtilen elektronik sistemin dayanım seviyesi? (Not 1 ve Not 2) Not 1 Ayrıntılı bilgi için IEC ye bakılmalıdır Not 2 - Ayrıntılı bilgi için ITU-T K.21, IEC , IEC ve IEC a bakılmalıdır Çizelge B.4 Korunma kavramı ile ilgili dikkate alınması gereken diğer sorular Madde Soru 1 TN (TN-S veya TN-C), TT veya IT konfigürasyonu? 2 Elektronik donanımın yeri? (Not) 3 Kuşaklama şebekesi olan elektronik sistemin fonksiyonel topraklama iletkenlerinin birbirlerine bağlantısı? Not - Ayrıntılı bilgi için Ek A ya bakılmalıdır. B.2 Mevcut yapılara yeni elektronik sistemlerin entegrasyonu Mevcut bir yapıya yeni bir elektronik sistem ilâve edildiğinde, mevcut tesisat kullanılabilen koruma tedbirlerine kısıtlama getirebilir. Şekil B.1 de, mevcut bir tesisatın (sol tarafta gösterilen) yeni bir tesisata bağlanması durumu görülmektedir. Mevcut tesisat, kullanılabilen koruma tedbirleri üzerinde kısıtlamalar meydana getirmektedir. Bununla birlikte, yeni tesisatın tasarım ve plânlaması, kabul edilecek gerekli bütün koruma tedbirlerinin uygulanmasına izin verebilir. 53

58 Açıklamalar: 1 Mevcut şebeke beslemesi (TN-C, TT, IT) E Elektrik hatları 2 Yeni şebeke beslemesi (TN-S, TN-CS,TT,IT) S İşaret hatları (siperli veya sipersiz) 3 Parafudur (SPD) ET Toprak sonlandırma sistemi 4 Sınıf I standart izolasyon BN Kuşaklama şebekesi 5 Sınıf II PE siz çift izolasyon PE Koruyucu topraklama iletkeni 6 İzolasyon transformatörü FE Fonksiyonel topraklama iletkeni (varsa) 7 Opto bağlayıcı veya fiber optik kablo //T Üç telli elektrik hattı: L, N, PE 8 Elektrik ve işaret hatlarının yakın güzergâhı // İki telli elektrik hattı: L, N 9 Siperli kablo kanalları Kuşaklama noktaları (PE, FE, BN) Şekil B.1 Mevcut binalarda LEPM den korunma tedbirleri ve elektromanyetik uyumlulukla ilgili yenileştirme 54

59 B.2.1 Muhtemel koruma tedbirlerinin gözden geçirilmesi B Güç beslemesi Binadaki mevcut şebeke beslemesi (Şekil B.1, no.1), şebeke frekansında girişime sebep olabilen genellikle TN-C tipindedir. Bu tür bir girişim, girişimleri izole etme ara yüzleri vasıtasıyla önlenmelidir (aşağıdakilere bakılmalıdır). Yeni bir şebeke beslemesi (Şekil B.1, no.2) tesis edildiğinde, TN-S tipi şiddetle tavsiye edilmektedir. B Parafudurlar Hatlar üzerinde iletilen darbeleri kontrol etmek için, SPD ler LPZ nin girişinde ve muhtemelen korunacak donanımda tesis edilmelidir (Şekil B.1, no.3 ve Şekil B.2). B İzole etme arayüzleri Girişimleri önlemek için, mevcut ve yeni donanımlar arasında izole etme arayüzleri kullanılabilir. Bu izole etme ara yüzleri, Sınıf II izole edilmiş donanım (Şekil B.1, no.5), izolasyon transformatörleri (Şekil B.1, no.6), fiber optik kablolar veya optik bağlayıcılardır (Şekil B.1, no.7) B Hat güzergâhını belirleme ve siperleme Hat güzergâhındaki büyük döngüler, çok yüksek gerilimler ve akımların endüklenmesine sebep olabilir. Elektrik ve işaret hatlarının (Şekil B.1, no.7) birbirlerine yakın güzergâhtan geçirilmesi ve böylece döngü alanının en aza indirilmesi suretiyle, bu çok yüksek gerilimler ve akımların endüklenmesi önlenebilir. Siperli işaret hatlarının kullanılması tavsiye edilmektedir. Genişletilmiş yapılar için, ilâve siperleme yapılması (örneğin, kuşaklı kablo kanalları kullanılması) ayrıca tavsiye edilmektedir (Şekil B.1, no.9). Bütün bu siperler her iki ucunda kuşaklanmalıdır. Hattın uygun bir güzergâhı takip etmesi ve siperlenmesi tedbirleri, LPZ 1 in uzaysal ekranına ait siperleme etkinliğinde daha az ve döngü alanında daha fazla önemli hale gelmektedir. B Uzaysal siperleme Yıldırım manyetik alanlarına karşı LPZ nin uzaysal siperlemesinde, kafes genişliklerinin tipik olarak 5 m den daha az olması istenir. IEC e uygun normal bir dış LPS (hava sonlandırma, iniş iletken ve toprak sonlandırma sistemi) tarafından meydana getirilen LPZ 1, kafes genişlikleri ve tipik mesafeler 5 m den daha büyük olduğundan, ihmal edilebilir seviyede siperleme etkilerine sahiptir. Daha yüksek siperleme etkinliğinin istenmesi durumunda, dış LPS de yenileştirme yapılmalıdır (Madde B.7) LPZ 1 ve daha yukarı LPZ lerde, ilgili radyo frekans yayınımına ve bağışıklık kurallarına uygun olmayan elektronik sistemlerin korunması için uzaysal siperleme yapılması gerekebilir. B Kuşaklama Frekansları birkaç MHz e kadar olan yıldırım akımları için eş potansiyel kuşaklamada, 5 m lik tipik kafes genişliğine sahip kafes biçimli düşük empedanslı kuşaklama şebekesi gerekmektedir. Bir LPZ ye giren bütün hizmet tesisatları, doğrudan veya uygun bir SPD üzerinden LPZ nin sınırına mümkün olduğunca yakın olacak şekilde kuşaklanmalıdır. Mevcut yapılarda, bu şartların yerine getirilememesi durumunda, diğer uygun koruma tedbirleri alınmalıdır. B.2.2 Elektrik ve elektronik sistemler için LPZ nin tesis edilmesi Elektrik ve elektronik sistemlerin sayısı, tipi ve hassasiyetine bağlı olarak, küçük yerel bölgelerden (tek bir elektronik donanımın mahfazası) başlayarak büyük toplu alanlara (bütün bina hacmi) kadar uzanan uygun iç LPZ ler tanımlanır. Şekil B.2 de, özellikle mevcut yapılar için elektronik sistemlerin korunmasına yönelik olarak farklı ancak uygun çözümler sağlayan tipik bir LPZ plânı görülmektedir. Şekil B.2a da, bütün bir yapı içinde aşağıdaki gibi, korunan bir hacmi meydana getiren tek LPZ 1 e (örneğin, elektronik sistemlerin artırılmış gerilime dayanım seviyeleri için) ait tesisat görülmektedir: 55

60 - IEC e uygun bir dış LPS (hava sonlandırma, iniş iletkeni ve toprak sonlandırma sistemi) ve bir iç LPS den (yıldırım eş potansiyel kuşaklama ve ayırma mesafelerinin uygunluğu) meydana gelen bir LPS kullanılarak LPZ 1 meydana getirilebilir, - Dış LPS, yapıya yıldırım çakmalarına karşı LPZ 1 i korur, ancak LPZ 1 içindeki manyetik alan hemen hemen zayıflatılmamış olarak kalır. Bunun nedeni, hava sonlandırma ve iniş iletkenlerinin kafes genişlikleri ve tipik mesafelerinin 5 m den fazla olmasıdır. Bu nedenle, uzaysal siperleme etkisi, yukarıda da açıklandığı gibi ihmal edilebilir seviyededir. Yıldırım çakmalarına ait R D riskinin çok düşük olması durumunda, dış LPS ihmal edilebilir. - İç LPS de, bütün elektrik ve işaret hatları için I imp ile deneye tâbi tutulan SPD lere ait tesisatları içeren LPZ 1 in sınırında yapıya giren bütün hizmet tesisatlarının kuşaklanması gerekir. Bu sayede, gelen hizmet tesisatları üzerinde iletilen darbelerin SPD ler tarafından girişte sınırlandırılması sağlanmış olur. Not - İzole etme ara yüzleri, düşük frekanslı girişimi önlemek için LPZ içinde faydalı olabilir. 56

61 Şekil B.2a Yapıya hatların girişinde LPS ve SPD leri kullanan siperlenmemiş LPZ 1 (örneğin, sistemlerin artırılmış gerilime dayanım seviyeleri için veya yapı içindeki küçük döngüler için) 57

62 Şekil B.2b Siperli işaret hatları ve güç hatlarında koordineli SPD ler kullanan yeni elektronik sistemler için korumalı siperlenmemiş LPZ 1 58

63 Şekil B.2c Yeni elektronik sistemler için siperlenmemiş LPZ 1 ve büyük siperli LPZ 2 59

64 Şekil B.2d Yeni elektronik sistemler için siperlenmemiş LPZ 1 ve iki yerel LPZ 2 Şekil B.2 Mevcut yapılara LPZ ler yerleştirme ihtimalleri Şekil B.2b de, siperlenmemiş bir LPZ içindeki yeni cihazların iletim yoluyla yayılan darbelere karşı korunmasına ayrıca ihtiyaç olduğu görülmektedir. Örnek olarak, işaret hatları siperli kablolar kullanılarak ve güç hatları koordineli SPD koruması kullanılarak korunabilir. Bu durumda, I N ile deneye tâbi tutulan ilâve SPD lere ve donanıma yakın tesis edilen ve hizmet tesisatı girişinde SPD lerle koordine edilen birleşik bir dalga ile deneye tâbi tutulan SPD lere ihtiyaç olabilir. Ayrıca donanıma, ilâve Sınıf II çift izolasyon gerekebilir. Şekil B.2c de, yeni elektronik sistemleri yerleştirmek için LPZ 1 in içinde büyük toplu bir LPZ tesisatı görülmektedir. LPZ 2 ye ait ızgara benzeri uzaysal siper, yıldırım manyetik alanının önemli ölçüde zayıflatılmasını sağlar. Sol tarafta, LPZ 1 in sınırında (LPZ 0/1 geçişi) ve bunu takip eden LPZ 2 (LPZ 1/2 geçişi) sınırında tesis edilen SPD ler, Ek C ye uygun olarak koordine edilmelidir. Sağ tarafta, LPZ 1 in sınırında tesis edilen SPD ler, LPZ 0/1/2 doğrudan geçişi için seçilmelidir (Madde C.3.4). Şekil B.2d de, LPZ 1 içinde iki adet daha küçük LPZ 2 ye ait tesisat görülmektedir. Her LPZ 2 sınırında işaret hatları için de dâhil olmak üzere güç hatları için ilâve SPD ler tesis edilmelidir. Bu SPD ler, Ek C ye uygun olarak LPZ 1 in sınırındaki SPD lerle koordineli olmalıdır. 60

65 B.3 Yapı içindeki güç beslemesi ve kablo tesisatının yenileştirilmesi Eski yapılardaki güç dağıtım sistemleri (Şekil B.1, no.1), genel olarak TN-C tipindedir. PEN iletkenleri olan topraklı işaret hatlarının bağlantısından kaynaklanan 50/60 Hz deki girişim, aşağıda belirtildiği şekilde önlenebilir: - Sınıf II elektrik donanımının kullandığı izole etme ara yüzleri veya çift yalıtımlı transformatörler, Sadece birkaç tane elektronik donanımın mevcut olması durumunda bu çözüm olabilir (Madde B.5). - Güç dağıtım sisteminin TN-S ye dönüştürülmesi (Şekil B.1, no.2). Özellikle elektronik donanımın çok sayıda sistemleri içermesi durumunda bu tavsiye edilen bir çözümdür. Topraklama, kuşaklama ve hat güzergâhını belirleme ile ilgili kurallar yerine getirilmelidir. B.4 Parafudurlar vasıtasıyla koruma Yıldırımdan kaynaklanan ve elektrik hatları üzerinden iletilen darbeleri sınırlandırmak için, içteki LPZ girişine SPD ler tesis edilmelidir (Şekil B.1, no.3 ve Şekil B.2). Bu SPD ler, Ek C de ayrıntılı olarak açıklandığı gibi koordine edilmelidir. Koordine edilmemiş SPD lerin bulunduğu binalarda, çıkıştaki SPD nin veya bir donanım içindeki SPD nin, hizmet tesisatının girişinde uygun olarak çalışmasını önlemesi durumunda, elektronik sistemlerde hasar meydana getirebilir. Seçilen koruma tedbirlerinin etkinliğini sürdürmesi için bütün tesis edilmiş SPD lerin yerlerinin kaydedilmesi gereklidir. B.5 İzole etme ara yüzleri vasıtasıyla koruma Donanım içinden ve bu donanımın bağlı olduğu işaret hatlarından akan şebeke frekanslı girişim akımları, büyük döngülerden veya yeterince düşük empedanslı kuşaklama şebekesinin yetersizliğinden dolayı meydana gelebilir. Bu tür girişimi önlemek için (esas itibariyle TN-C tesisatlarında), aşağıda belirtildiği gibi, izole etme ara yüzleri kullanılarak mevcut ve yeni tesisatlar arasında uygun bir ayırma elde edilebilir: - Sınıf II izoleli donanım (diğer bir ifadeyle,bir PE iletkeni olmaksızın çift izolasyonlu), - İzolasyon transformatörleri, - Metal bulunmayan fiber optik kablolar, - Optik bağlayıcılar. Yıldırım tarafından endüklenen aşırı gerilimleri önlemek için kullanılan izole etme ara yüzleri için, artırılmış dayanım gerilimi gereklidir. 1,2/50 dalga biçimi için 5 kv luk tipik bir dayanım gerilimine ihtiyaç vardır. Bu gibi ara yüzlerin, gerekli olduğunda, daha yüksek aşırı gerilimlere karşı korunması, SPD ler kullanılarak sağlanabilir. Bu SPD lere ait U P gerilim koruma seviyeleri, izole etme ara yüzünün dayanma geriliminin sadece çok az altında olacak şekilde seçilmesi gerekir. Daha düşük bir U P, güvenlik kurallarını ihlal edebilir. Not - Metal donanım mahfazalarının, kuşaklama şebekesine veya diğer metal bölümlere istenmeyen bir galvanik bağlantısı olmadığına, ancak izole edilmesi gerektiğine dikkat edilmelidir. Evlerde veya bürolarda tesis edilen elektronik donanımın sadece bağlantı kabloları üzerinden toprak referansına bağlanmasından dolayı, pek çok hallerde bu durumla karşılaşılmaktadır. B.6 Hat güzergâhı belirleme ve siperleme vasıtasıyla koruma tedbirleri Hattın uygun bir güzergâhı takip etmesi ve siperlenmesi, endüklenen aşırı gerilimleri azaltmak için etkili tedbirlerdir. LPZ 1 in uzaysal siperleme etkinliğinin ihmal edilmesi durumunda ise, bu tedbirler özellikle önem kazanmaktadır. Bu durumda, aşağıda belirtilen prensipler, geliştirilmiş koruma sağlar. - Endüksiyon döngü alanının en aza indirilmesi, - Mevcut besleme şebekesinin izolasyon hasar riskini önemli ölçüde artıracak büyük kapalı endüksiyon döngü alanı oluşturmasından dolayı, yeni donanımın mevcut besleme şebekesinden beslenmesi önlenmelidir. Bunun da ötesinde, elektrik ve işaret hatlarının birbirlerine yakın döşenmesi ile büyük döngüler önlenebilir (Şekil B.1, no.8), - Siperli kabloların kullanılması. Bu işaret kabloların siperleri, en az her iki ucundan kuşaklanmalıdır, 61

66 - Metal kablo kanaları ve kuşaklı metal levhaların kullanılması. Ayrı metal kısımlar, elektriksel olarak birbirlerine iyi bir şekilde bağlanmış olmalıdır. Bağlantılar, üst üste gelen parçaların cıvata ile bağlanması veya kuşaklama iletkenleri kullanılması suretiyle yapılmalıdır. Kablo kanallarının empedansını düşük tutmak için çok sayıdaki vida veya şerit kablo kanalı çevresi boyunca dağıtılmış olmalıdır (IEC ). İyi bir hat güzergâhı belirleme ve siperleme tekniklerine ait örnekler Şekil B.3 ve B.4 te verilmiştir. Not - Genel alanlar (elektronik sistemler için özel olarak belirlenmeyen) içinde bulunan işaret hatları ile elektronik donanım arasındaki mesafenin 10 m den daha büyük olması durumunda, uygun galvanik izolasyon kapılarına sahip (örneğin, optik bağlayıcılar, işaret izolasyon transformatörleri veya izolasyon yükselteçleri) dengeli işaret hatlarının kullanılması tavsiye edilir. İlave olarak, üç eksenli kabloların kullanılması avantajlı olabilir. Açıklamalar: 1 PE, sadece Sınıf I donanım kullanıldığında 2 Her iki ucunda kuşaklanması gereken isteğe bağlı kablo 3 İlave siper olarak kullanılan metal levha (Şekil B.4) 4 Küçük döngü alanı Not - Küçük döngü alanından dolayı, kablo siperi ile metal levha arasında endüklenen gerilim küçüktür. Şekil B.3 Metal bir levhaya yakın siperli kablolar kullanılmak suretiyle döngü alanının azaltılması 62

67 Açıklamalar: 1 Kablonun, levhaya kablo siperlerinin kuşaklanarak veya kuşaklanmadan tespit edilmesi 2 Kenardaki manyetik alan levhanın orasındaki alana göre daha fazladır E Elektrik hatları S İşaret hatları Şekil B.4 İlave siperleme amacıyla kullanılan metal levhaya ait örnek B.7 LPZ 1 in uzaysal siperlemesi kullanılarak mevcut LPS nin geliştirilmesi LPZ 1 etrafındaki mevcut bir LPS (IEC ye uygun) aşağıdakiler vasıtasıyla geliştirilebilir: - Mevcut metal dış cephelerin ve metal çatıların dış LPS ile bütünleştirilmesi, - Yapıdaki takviye çubuklarının kullanılması (takviye çubuklarının üst çatıdan itibaren toprak sonlandırma sistemine kadar elektriksel olarak sürekliliği sağlanarak), - İniş iletkenlerinin açıklıklarının azaltılması ve hava sonlandırma sisteminin kafes büyüklüğünün tipik olarak 5 m nin altına düşürülmesi, - Birbirlerine yakın, ancak yapısal olarak ayrılmış, takviyeli bloklar arasındaki genleşme ek yerleri arasına bükülgen kuşaklama iletkenlerinin monte edilmesi. B.8 Kuşaklama şebekesi kullanılarak koruma Mevcut şebeke frekanslı topraklama sistemleri, birkaç MHz e kadar olan frekanslara sahip yıldırım akımları için tatmin edici bir eş potansiyel düzlem sağlamayabilir. Bunun nedeni, yıldırım akımlarından kaynaklanan empedansın bu frekanslarda çok yüksek değerlere erişebilmesidir. Bir LPS, IEC ye uygun olarak tasarımlanmış olsa bile, kafes genişliğinin tipik olarak 5 m den daha büyük olmasına izin verilmesi ve yıldırım eş potansiyel kuşaklamanın iç LPS için zorunlu bir bölüm olarak ön görülmesi nedeniyle, hassas elektronik sistemler için yeterli olmayabilir. Bu durumda, kuşaklama sisteminin empedansı bu uygulama için hala çok yüksek değerde olabilmektedir. 5 m ve altında tipik kafes genişliklerine sahip düşük empedanslı kuşaklama şebekesinin kullanılması önemle tavsiye edilmektedir. Genel olarak kuşaklama şebekesi, güç veya işaret için geri dönüş iletkeni olarak kullanılmamalıdır. Bu nedenle, PE iletkeni kuşaklama şebekesiyle entegre edilmeli, ancak PEN iletkeni için buna izin verilmemelidir. 63

68 Bir fonksiyonel topraklama iletkenin (örneğin, elektronik bir sisteme özgü temiz toprak) düşük empedanslı kuşaklama şebekesine doğrudan kuşaklanmasına izin verilir. Bu nedenle, elektrik ve işaret hatları ile olan girişim kuplajı çok düşük seviyede olur. PEN iletkenine veya bu iletkene bağlı diğer metal bölümlere doğrudan kuşaklama yapılmasına izin verilmez. Böylece, elektronik sistemlerdeki şebeke frekansındaki girişim önlenmiş olur. B.9 Dışarıya tesis edilmiş donanım için koruma tedbirleri Dışarıya tesis edilmiş donanım örnekleri şunlardır: Antenler dâhil, her tipteki algılayıcılar, meteoroloji ile ilgili algılayıcılar, TV izleme kameraları, tesisler üzerindeki açıkta bulunan algılayıcılar (basınç, sıcaklık, akış hızı, valf konumu vb.) ve yapılar üzerinde dışarıda konumlandırılan diğer elektrik, elektronik veya radyo donanımı, direkler ve işlem kapları. B.9.1 Dış donanımın korunması Mümkün olduğunca, donanım, doğrudan yıldırım çakmalarına karşı bu donanımı korumak amacıyla örnek olarak bir yerel hava sonlandırma kullanılarak LPZ 0 B koruma bölgesine dâhil edilmelidir (Şekil B.5) 64

69 Açıklamalar: 1 Yıldırım çubuğu 2 Antenlerin olduğu çelik direk 3 Parmaklıklar - korkuluklar 4 Birbirlerine bağlanmış takviyeler 5 LPZ 0 B den gelen hat için, girişte SPD kullanılması gereklidir. 6 LPZ 1 den gelen hat için (direk içindeki) girişte SPD ler kullanılmasına gerek olmayabilir. r Yuvarlanan küre yarı çapı Şekil B.5 Antenlerin ve diğer dış donanımın korunması 65

70 Yüksek yapılarda, binanın tepesine veya yan taraflarına monte edilen donanımın doğrudan yıldırıma maruz kalma ihtimalinin olup olmadığını belirlemek için yuvarlanan küre metodu uygulanmalıdır. Bu durumunda, ilâve hava sonlandırmalar kullanılmalıdır. Pek çok durumda, parmaklıklar, merdivenler ve borular vb. hava sonlandırma fonksiyonunu yeterince yerine getirebilir. Bazı anten tipleri hariç, bütün donanım, bu şekilde korunabilir. Antenlerin, bazen yakındaki yıldırım iletkenleri tarafından performanslarının kötü bir şekilde etkilenmesini önlemek için açık konumlarda yerleştirilmesi zorunludur. Bazı anten tasarımları, sadece iyi topraklanmış iletken elemanların yıldırım çakmalarına maruz kalmalarından dolayı, doğal olarak kendiliğinden koruma sağlamaktadır. Diğer antenlerde ise, kablodan alıcı veya vericiye akan aşırı geçici rejim akımlarını önlemek için, besleme kabloları üzerine yerleştirilecek SPD lere ihtiyaç duyulmaktadır. Bir dış LPS nin mevcut olması durumunda, anten destekleri bu LPS ye kuşaklanmalıdır. B.9.2 Kablolardaki aşırı gerilimlerin azaltılması Endüklenen yüksek gerilimler ve akımlar, kabloları kuşaklanmış kanal, donanımlı kablo kanalı ve metal borular içinden geçirmek suretiyle önlenebilir. Özel donanımlara giden bütün kablolar, tek bir noktada kablo kanalından çıkmalıdır. Mümkün olan yerlerde, yapının kendisine ait doğal siperleme özellikleri, bütün kablolar birlikte yapının tüp biçimindeki elemanlarının içinden geçirilmek suretiyle en büyük avantaj sağlamak için kullanılmalıdır. Bunun mümkün olmadığı yerlerde, işlem kaplarında olduğu gibi, kablolar dışardan, ancak yapıya yakın geçirilmeli ve metal borular, çelik el merdivenleri, veya iyi kuşaklanmış diğer bütün iletken malzemeler tarafından sağlanan doğal siperleme mümkün olduğunca çok kullanılmalıdır (Şekil B.6). L biçimindeki köşe elemanlarının kullanıldığı direkler üzerindeki kablolar, en fazla koruma sağlamak amacıyla, L nin içteki köşesine yerleştirilmelidir (Şekil B.7). Açıklamalar: 1 İşlem kabı 2 El merdiveni 3 Borular Not - A, B, C kablo tavasının konumlandırılması için iyi seçeneklerdir. Şekil B.6 Kuşaklanmış merdivenler ve borular tarafından sağlanan doğal kuşaklama 66

71 Açıklamalar: 1 L kirişlerinin köşelerindeki kablolar için ideal konumlar 2 Direk içindeki kuşaklanmış kablo tavası için alternatif konum Şekil B.7 Bir direk üzerindeki hatların ideal konumları (çelik direğin kesiti) B.10 Yapılar arasındaki bağlantıların geliştirilmesi Ayrı yapılardaki hatların birbirlerine bağlanması aşağıdaki gibi sağlanır: - İzole etme (metal bulunmayan fiber optik kablolar) veya - Metal ile (örneğin, çiftli teller, çok damarlılar, dalga kılavuzları, eş eksenli kablolar veya sürekli metal bileşenleri olan fiber optik kablolar). Koruma kuralları, hattın tipine, hatların sayısına ve yapıların toprak sonlandırma sistemlerine bağlanmış olup olmamasına bağlıdır. B.10.1 İzole etme hatları Ayrı yapıların birbirlerine bağlanmasında metal bulunmayan fiber optik kabloların (diğer bir ifadeyle, metal zırh, nem girişini önleyici yaprak veya çelik iç çekme teli olmayan) kullanılması durumunda, bu kablolar için koruma tedbirlerine gerek yoktur. B.10.2 Metal hatlar Ayrı yapılara ait toprak sonlandırma sistemleri arasında uygun bağlantı olmaması durumunda, bağlantıyı sağlayan hatlar, yıldırım akımları için düşük empedanslı bir yol oluşturur. Bu durum, yıldırım akımının önemli bir kısmının bu hatlar boyunca akmasına sebep olur. - LPZ 1 lere ait girişlerde, doğrudan veya SPD ler üzerinden yapılması istenen kuşaklama, sadece içerdeki donanımı korur, oysa dıştaki hatlar korunmasız kalmaktadır. - Bir ilâve kuşaklama iletkeninin paralel olarak tesis edilmesi suretiyle hatlar korunabilir. Bu durumda, yıldırım akımı hatlarla bu kuşaklama iletkeni arasında paylaştırılır. - Kabloların, kapalı ve birbirlerine bağlı metal kablo kanalları içinden geçirilmesi tavsiye edilmektedir. Bu durumda, donanım da dâhil olmak üzere hatlar korunmuş olur. Ayrı yapılara ait toprak sonlandırma sistemleri arasında uygun ara bağlantı uygulanan yerlerde, birbirlerine bağlı metal kablo kanalları vasıtasıyla hatların korunması yine de tavsiye edilmektedir. Birbirlerine bağlı yapılar arasında çok sayıda kablonun döşendiği yerlerde, bu kabloların her iki ucunda kuşaklanmış siperleri veya zırhı, kablo kanalları yerine kullanılabilir. 67

72 Ek C (Bilgi için) SPD koordinasyonu C.1 Genel Aynı devrede iki veya ikiden fazla SPD nin biri diğerinden sonra gelecek şekilde tesis edilmeleri halinde, bu SPD ler enerji soğurma yeteneklerine göre enerjiyi aralarında paylaşacak şekilde koordineli olmalıdır. Etkili koordinasyon için, münferit SPD lerin karakteristiklerinin (imalâtçı tarafından yayımlandığı gibi) tesis edildiği noktadaki tehdit durumunun ve korunması gereken donanımın karakteristiklerinin dikkate alınması gereklidir. Primer yıldırım tehdidini, aşağıda verilen üç yıldırım akımı bileşeni oluşturmaktadır: - Uygulanan ilk kısa darbe, - Uygulanan ardışık kısa darbeler, - Uygulanan uzun darbe. Bu üç bileşen de etki eden akımlardır. SPD lerin çıkışının koordinasyonunda, enerji paylaşımı dikkate alındığında, ilk darbe en baskın faktördür (yük ve genlik). Ardışık kısa darbeler, özgül enerjinin daha düşük değerlerine, ancak daha yüksek akım dikliğine sahiptir. Uzun darbe ise, koordinasyon amaçları bakımından dikkate alınmasına gerek duyulmayan ilâve bir zorlama faktörüdür. Not 1- SPD lerin ilk kısa darbe tehdidi için belirtilmesi durumunda, ardışık kısa darbeler, ilâve sorunlara sebep olmaz. Endüktansların dekuplaj elemanları olarak kullanılması durumunda, daha yüksek akım dikliği SPD ler arasındaki koordinasyonu kolaylaştırır. Farklı LPL lerle ilgili toplam yıldırım akımına ait parametreler, IEC deki Çizelge 3 te liste halinde verilmiştir. Ancak, tek bir SPD sadece bu yıldırım akımının bir kısmı ile zorlanır. Bu durum, şebeke analiz yazılımı kullanılarak bilgisayar simülasyonu veya IEC , Ek E de verildiği şekilde yaklaştırma metodu ile akım dağılımının belirlenmesini gerektirir. Not 2- Analiz amaçları için kullanılan kısa darbelere ait analitik fonksiyonlar, IEC , Ek B de verilmiştir. Doğrudan bir yıldırım çakmasına ait ilk kısa darbe akımı, 10/350 µs lik bir dalga biçimi kullanılarak simüle edilebilir. Sistem içindeki kısmı yıldırım akımları veya endüklenen akımlar, yıldırım akımı ile alçak gerilim tesisatı arasındaki etkileşimlerden dolayı farklı dalga biçimlerine sahip olabilir. Bu nedenle, koordinasyon amaçları bakımından aşağıdaki darbe deney akımları dikkate alınır: I 10 / /350 µs lik dalga biçimli deney akımı: Bu akım, özellikle SPD lerin enerji koordinasyonunu deneye tâbi tutmak amacıyla kullanılır. Güç hatları üzerinde kullanılması amaçlanan SPD için bu dalga biçimi, I peak tepe değer ve Q yük aktarımı ile tanımlanan Sınıf I deneyinde kullanılır (IEC ). I 8 / 20 2/20 µs lik dalga biçimli deney akımı: Güç hatları üzerinde kullanılması amaçlanan SPD için bu dalga biçimi Sınıf II deneyinde kullanılır (IEC ). CWG I Kombine dalga jeneratörünün çıkış akımı (IEC ): Dalga biçimi, yüke bağlıdır (açık devre gerilimi 1,2/50 µs ve kısa devre akımı 8/20 µs). Bu çıkış akımı, Sınıf III deneyinde kullanılır (IEC ). 68

73 I RAMP 0,1 ka/µs lik akım dikliği olan deney akımı: Bu akım, yıldırım akımı ile düşük gerilim tesisatı arasındaki etkileşimlerden dolayı en küçük dikliğe sahip sistem içindeki kısmı yıldırım akımlarını simüle etmek için tanımlanır. Bu akım, özellikle ardışık SPD lerin dekuplajının deneye tâbi tutulması amacıyla kullanılır. Şekil C.1 de, yıldırımdan korunma bölgeleri kavramına uygun güç dağıtım sistemlerinde SPD lerin uygulanmasına ait bir örnek gösterilmiştir. SPD ler, dizi şeklinde tesis edilir. Bunlar, tesis edildikleri noktadaki kurallara uygun olarak seçilir. Şekil C.1 - Güç dağıtım sistemlerinde SPD uygulanması ile ilgili örnek Seçilen SPD ler ve bunların yapı içindeki tüm elektrik sistemlerine entegrasyonu, kısmî yıldırım akımının, esas itibariyle LPZ 0 A /LPZ 1 ara yüzünde topraklama sistemine yönlendirilmesini sağlamalıdır. Kısmî yıldırım akımına ait enerjinin büyük bir kısmının ilk SPD üzerinden topraklama sistemine yönlendirildiğinde, ardışık SPD lerin, sadece LPZ 0 A ila LPZ 1 ara yüzeyinde arta kalan tehdidi artı LPZ 1 içindeki (özellikle, LPZ 1 in elektromanyetik siperi olmaması durumunda) elektromanyetik alandan oluşan endüksiyon etkilerini ortadan kaldırmak amacıyla tasarımlanması gerekir. Not 3 - Ardışık SPD ler seçilirken, gerilim anahtarlamalı tip SPD lerin kendi çalışma eşik değerlerine erişemeyebilecekleri hususu dikkate alınmalıdır. 69

74 LPZ 0 A dan giren hatlar (doğrudan yıldırım çakma ihtimalinin olması), kısmî yıldırım akımını taşır. Bu nedenle LPZ 0 A ila LPZ 1 ara yüzünde, bu akımların yönünü değiştirmek için I imp le deneye tâbi tutulan SPD lere ihtiyaç duyulmaktadır. LPZ 0 B den giren hatlar (doğrudan yıldırım çakma ihtimalinin bulunmaması, ancak tam elektromanyetik alanın mevcut olması) sadece endüklenen darbeleri taşır. LPZ 0 B LPZ 1 ara yüzünde endüklenen darbe etkileri, 8/20 µs lik dalga biçimli bir darbe akımı (deneye tâbi tutulan Sınıf II SPD) veya IEC e uygun yeterli bir kombine dalga deneyi (deneye tâbi tutulan Sınıf III SPD) vasıtasıyla simüle edilmelidir. LPZ 0 ila LPZ 1 geçiş bölgesinde arta kalan tehdit ve LPZ 1 içinde manyetik alanlardan dolayı endüklenen darbelerin etkileri, LPZ 1 ila LPZ 2 ara yüzünde SPD lerle ilgili kuralları tanımlar. Tehditle ilgili ayrıntılı bir analizin yapılmasının mümkün olmaması durumunda, baskın zorlama, 8/20 µs lik dalga biçimli bir darbe akımı (deneye tâbi tutulan Sınıf II SPD) veya IEC e uygun yeterli bir kombine dalga deneyi (deneye tâbi tutulan Sınıf III SPD) vasıtasıyla simüle edilmelidir. LPZ 0 ila LPZ 1 ara yüzünde gerilim anahtarlamalı tipte bir SPD kullanılması durumunda, gelen yıldırım akım seviyesi bu SPD yi tetiklemek için yeterli olmayabilir. Bu durumda, SPD lerin çıkışı 10/350 µs lik dalga biçimli darbe akımına maruz kalabilir. C.2 SPD koordinasyonu ile ilgili genel hedefler Bir sistemdeki SPD lerin aşırı zorlamaya maruz kalmalarını önlemek için enerji koordinasyonu gereklidir. Bu nedenle, bulundukları yere ve karakteristiklerine bağlı olarak, SPD lere ait münferit zorlamalar belirlenmelidir. İki veya daha fazla SPD kaskat olarak tesis edilir edilmez, SPD ler ve korunmakta olan donanımın koordinasyonu ile ilgi bir çalışma yapılmasına ihtiyaç vardır. Her bir SPD nin maruz kaldığı enerjinin bir kısmının dayanma enerjine eşit veya daha küçük olması durumunda enerji koordinasyonu sağlanmış olur. Bu enerji koordinasyonunun, Madde C.1 de incelenen dört dalga biçimi için dikkate alınması gerekir. Dayanma enerjisi aşağıdakilerden elde edilmelidir: - IEC e uygun olarak elektriksel deney yapılarak, - SPD imalâtçısı tarafından sağlanan teknik bilgi kullanılarak. Şekil C.2 de, SPD lerle ilgili enerji koordinasyonuna ait temel model gösterilmiştir. Bu model, sadece kuşaklama şebekesinin empedansının ve kuşaklama şebekesi ile SPD 1 ve SPD 2 nin bağlanması suretiyle meydana gelen tesisat arasındaki karşılıklı empedansın ihmal edilebilir olması durumunda geçerlidir. Not - Enerji koordinasyonunun diğer uygun tedbirler (örneğin SPD lerin gerilim/akım karakteristiklerinin koordinasyonu veya alçak gerilimlerde özel olarak tasarımlanan gerilim anahtarlamalı tip SPD ler tetiklenen SPD ler kullanma) kullanılarak sağlanabilmesi durumunda dekuplaj elemanına gerek yoktur. Şekil C.2 SPD nin enerji koordinasyonu ile ilgili temel model 70

75 C.2.1 Koordinasyon prensipleri SPD ler arasındaki koordinasyon, aşağıdaki prensiplerden birisini kullanmak suretiyle elde edilebilir: - Gerilim/akım karakteristiklerinin koordinasyonu (dekuplaj elemanları olmaksızın) Bu metot gerilim/akım karakteristiği esasına dayanmaktadır ve gerilim sınırlamalı tipteki SPD lere uygulanabilmektedir (örneğin, MOV veya bastırıcı diyotlar). Bu metot, akım dalga biçimine çok fazla duyarlı değildir. Not 1 - Bu metotta, hatların empedansından kaynaklanan bazı doğal dekuplajlar olsa bile, dekuplaj yapılmasına ihtiyaç yoktur. - Dekuplaj elemanları kullanılarak yapılan koordinasyon Koordinasyon amaçları için, yeterli darbe dayanım yeteneğine sahip ilâve empedanslar, dekuplaj elemanları olarak kullanılabilir. Rezistif dekuplaj elemanları, esas itibariyle bilgi sistemlerinde kullanılmaktadır. Endüktif dekuplaj elemanları ise, esas itibariyle güç sistemleri için kullanılır. Endüktansların koordinasyon verimi için di/dt akım dikliği, kesin bir parametredir. Not 2 - Dekuplaj elemanları, ayrı elemanlar veya ardışık SPD ler arasındaki kabloların doğal empedansı kullanılmak suretiyle gerçekleştirilebilir. Not 3 - Bir hattın endüktansı, iki paralel iletkenin endüktansıdır: İki iletkenin (faz ve toprak teli) bir kablo içinde olması durumunda, endüktans yaklaşık olarak 0,5 µh/m ila 1 µh/m arasındadır (tellerin kesit alanına bağlı olarak). Her iki iletkenin ayrı olması durumunda, daha yüksek endüktans değerleri kabul edilmelidir (her iki iletkenin aralarındaki mesafeye bağlı olarak). - Tetiklemeli SPD ler kullanılarak yapılan koordinasyon (dekuplaj elemanları olmaksızın) Elektronik tetikleme devresinin ardışık SPD lerin enerji dayanım yeteneğinin aşılmamasını sağlayabilmesi durumunda koordinasyon, tetiklemeli SPD ler kullanılmak suretiyle de elde edilebilir. Not 4 - Bu metotta, hatların empedansından kaynaklanan bazı doğal dekuplajlar olsa bile, ilâve dekuplaj elemanlarına ihtiyaç yoktur. C.2.2 Gerilim sınırlayıcı tipinde iki adet SPD nin koordinasyonu Şekil C.3a da, iki gerilim sınırlayıcı tipteki SPD lerin koordinasyonu ile ilgili temel devre diyagramı gösterilmiştir. Şekil C.3b de, devredeki enerji dağılımı gösterilmiştir. Sistemi besleyen toplam enerji, büyüyen darbe akımı ile artar. İki SPD nin her birine dağıtılan enerjinin, bunlara ait enerji dayanım yeteneğini aşmadığı sürece koordinasyon elde edilir. 71

76 Açıklama: MOV Metal oksit varistör Şekil C.3a İki gerilim sınırlamalı tip SPD bulunan devre Şekil C.3b MOV 1 ile MOV 2 arasındaki enerji koordinasyona ait prensipler Şekil C.3 - İki gerilim sınırlamalı tipteki SPD nin birleşimi 72

77 Bir dekuplaj elemanı kullanılmaksızın iki gerilim sınırlamalı tipteki SPD nin enerji koordinasyonu, ilgili akım aralığı boyunca bu SPD lerin akım /gerilim karakteristiklerinin koordinasyonu ile gerçekleştirilmelidir. Bu metot, dikkate alınan akım dalga biçimine çok fazla bağlı değildir. Dekuplaj elemanları olarak ilâve endüktansların gerekmesi durumunda, darbe akımının dalga biçimi dikkate alınmalıdır (örneğin, 10/350 µs veya 8/20 µs) Bir SPD de farklı aşamalar arasında dekuplaj elemanı olarak endüktansların kullanılması, dalga biçiminin akım dikliği düşük olduğunda (örneğin, 0,1 ka/ µs), çok fazla etkili olmamaktadır. İşaret hatları üzerinde kullanılması ön görülen SPD lerde, dekuplaj elemanları olarak dirençler (veya tellerin doğal dirençleri) kullanılarak koordinasyon daha iyi elde edilebilir. İki gerilim sınırlamalı tipteki SPD nin koordine edilmesi durumunda, her ikisi de ayrı ayrı darbe akımı ve enerji için uygun boyutlarda olmalıdır. Söz konusu akım dalgasının süresi, çarpma akımınınki kadar uzun olmalıdır. Şekil C.4a ve Şekil C.4b de, 10/350 µs lik bir darbe durumunda, iki gerilim sınırlamalı tipteki SPD ler arasında enerji koordinasyonuna ait bir örnek verilmiştir. Not - Örnekten de görülebildiği gibi, sadece MOV a ait referans gerilim (U ref ) bilgisi, koordinasyon amaçları bakımından yeterli değildir Şekil C.4a MOV 1 ve MOV 2 ye ait akım/gerilim karakteristikleri 73

78 Şekil C.4b 10/350 µs lik darbeden dolayı MOV 1 ve MOV 2 deki akım/gerilim karakteristikleri Şekil C.4 İki gerilim sınırlamalı tipteki MOV 1 ve MOV 2 için örnek C.2.3 Gerilim anahtarlama ve gerilim sınırlamalı tipinde iki adet SPD arasındaki koordinasyon Şekil C.5a da, örnek teknolojiler olarak, bir kıvılcım atlama aralığının (SPD 1) ve bir MOV un (SPD 2) kullanıldığı bu koordinasyon çeşidine ait temel devre diyagramı görülmektedir. Şekil C.5b de ise, gerilim anahtarmalı tip SPD 1 in ve gerilim sınırlamalı tip SPD 2 nin karakteristiklerinin kullanıldığı enerji koordinasyonuna ait temel prensip gösterilmektedir. Şekil C.5a Kıvılcım aralıklı ve MOV lu devre 74

79 Şekil C.5b Bir kıvılcım aralığı ve MOV ın enerji koordinasyonu için prensip Şekil C.5 Gerilim anahtarlamalı tipteki kıvılcım atlama aralığı ile gerilim sınırlamalı tipteki MOV un koordinasyonu Kıvılcım atlama aralığının (SPD 1) ateşlenmesi, MOV un (SPD 2) uçları arasındaki U res artık gerilimi ile dekuplaj elemanının uçlarındaki U DE dinamik gerilim düşümünün toplamına bağlıdır. U 1 gerilimi, U KIVILCIM dinamik kıvılcım aralığı aşırı gerilimini aşar aşmaz, kıvılcım aralığı ateşlenir ve koordinasyon sağlanır. Bu durum sadece aşağıdakilere bağlıdır: - MOV a ait karakteristikler, - Gelen darbe akımının dikliği ve genliği, - Dekuplaj elemanı (endüktans veya direnç). Dekuplaj elemanı olarak bir endüktans kullanıldığında, akım darbesinin yükselme süresi ve tepe genliği dikkate alınmalıdır. Daha büyük di/dt dikliği, dekuplaj için daha küçük endüktans gerektirir. I imp ile deneye tâbi tutulan SPD ler (Sınıf I olarak deneye tâbi tutulan) ile I N ile deneye tâbi tutulan SPD lerin (Sınıf II olarak deneye tâbi tutulan) koordine edilmesi gerektiğinde 0,1 ka/µs lik en küçük akım dikliğine sahip bir yıldırım akımı kullanılmalıdır (IEC , Madde C.1). Bu SPD ler arasındaki koordinasyon, hem 10/350 µs lik yıldırım akımı ve hem de 0,1 ka/µs lik en küçük akım dikliğine sahip yıldırım akımı için sağlanmalıdır 75

80 Aşağıda belirtilen iki temel husus dikkate alınmalıdır: - Kıvılcım atlama aralığının (SG) ateşlenmemesi (Şekil C.6a). Kıvılcım atlama aralığı ateşlenmediği taktirde, darbe akımının tamamı MOV üzerinden akar. Şekil C.5b de görüldüğü gibi, bu darbe tarafından dağıtılan enerji MOV un dayanım enerjisinden daha fazla ise, koordinasyon sağlanmamış olur. Dekuplaj elemanı olarak ilâve bir endüktansa gerek duyulduğunda, en kötü durum olan 0,1 ka/µs lik en küçük akım dikliği kullanılarak koordinasyon değerlendirilmelidir. - Kıvılcım atlama aralığının ateşlenmesi (Şekil C.6b). Kıvılcım atlama aralığı ateşlendiğinde, MOV üzerinden akan akımın süresi, önemli ölçüde azalır. Şekil C.5b de görüldüğü gibi, kıvılcım aralığı MOV un dayanım enerjisinin aşılmasından önce ateşlendiği taktirde, koordinasyon sağlanmış olur. Şekil C.6a - 10/350 µs lik bir darbeden dolayı kıvılcım aralığı ve MOV a ait akım ve gerilim (SPD 1 ateşlenmemiş) Şekil C.6b - 10/350 µs lik bir darbeden dolayı kıvılcım aralığı ve MOV a ait akım ve gerilim (SPD 1 ateşlenmiş) Şekil C.6 Gerilim anahtarlamalı tipteki kıvılcım atlama aralığı ve gerilim sınırlamalı tipteki MOV a ait örnek Şekil C.7 de, iki kriter için gerekli dekuplaj endüktansının tayini ile ilgili işlem görülmektedir. Bu iki kriter, 10/350 µs lik yıldırım akımı ve aynı zamanda en küçük yıldırım akım dikliği 0,1 ka/µs olan akım. Her iki SPD nin dinamik gerilim/akım karakteristikleri, gerekli dekuplaj elemanının tayin edilmesinde dikkate alınmalıdır. Başarılı koordinasyon için, MOV un enerji dayanımının aşılmasından önce kıvılcım atlama aralığının ateşlenmesi şarttır. 76

81 Gerilim şartı SG nin ateşlenmesi U1 = U 2 + U DE = U 2 + L. di / dt U 1 = U KIVILCIM W Elde edilen koordinasyon MOV a ait max dayanım enerjisinin aşılmasından önce SG nin ateşlenmesi 10/350 µs lik darbe ile enerji koordinasyonu 0,1 ka/µs lik darbe ile enerji koordinasyonu ( L I DE. 1 I DE.10 / 350 ) için I1 < DE. 2 I DE.10 / 350 ) için I 2 > ( L I max max ( L I DE. 1 I DE.0,1kA / µ s ) için I1 < DE. 2 I DE.0,1kA / µ s ) için I 2 > ( L I max max ( U KIVILCIM U )/(di / dt ), ( U U ) ( I / s) LDE = 2 Burada, U 2 = f ( I max ) LDE. 10 / 350 µ s KIVILCIM 2 / max 10 µ LDE. 0,1kA / µ s = U KIVILCIM U 2 / 0,1 ka/ µ s İstenen = ( ) ( ) L DE. L DE. 10 / 350µ s ve L DE 0,1kA / µ s. endüktans değerlerinden daha büyüktür. Şekil C.7-10/350 µs ve 0,1 ka/µs lik darbeler için dekuplaj endüktansının tayin edilmesi 77

82 Kıvılcım aralığının ateşlenmesi, U KIVILCIM kıvılcım gerilimine ve MOV un (SPD 2) uçları arasındaki U 2 gerilimi ile dekuplaj elemanının uçlarındaki U DE gerilimin toplamına bağlıdır. U 2 gerilimi i akımına (MOV un gerilim/akım karakteristiklerine bakılmalıdır), buna karşın U DE = L DE.di/dt ise akım dikliğine bağlıdır. 10/350 µs lik darbe için, akım dikliği di/dt = I max /10 µs, MOV a ait izin verilebilen I max (W max enerji dayanımından elde edilen) genliğine bağlıdır. Çünkü gerek U DE ve gerekse U 2 gerilimleri I max ın fonksiyonlarıdır. Ayrıca, kıvılcım atlama aralığı uçlarındaki U 1 gerilimi de I max a bağlıdır. Daha yüksek I max, kıvılcım atlama aralığı uçları arasındaki U 1 geriliminin dikliğinin daha yüksek olması demektir. Bu kriterden dolayı, kıvılcım atlama aralığına ait kıvılcım gerilimi U KIVILCIM, genellikle 1 kv/µs de darbe kıvılcım atlama gerilimi ile açıklanır. 0,1 ka/ µs lik eğim için, di/dt = 0,1 ka/ µs lik akım dikliği sabittir. Böylece, U DE gerilimi de sabittir. Buna karşın, daha önce de belirtildiği gibi, U 2 gerilim, I max ın bir fonksiyonudur. Kıvılcım atlama aralığı uçlarındaki U 1 geriliminin dikliği, bu nedenle MOV un akım/gerilim karakteristiklerini izler ve birinci durumla karşılaştırıldığında daha düşüktür. Kıvılcım atlama aralığına ait dinamik çalışma gerilimi karakteristiğinden dolayı, kıvılcım atlama gerilimi, kıvılcım atlama aralığı uçlarındaki gerilim düşümünün daha uzun olan süresi ile azalır (bu süre, MOV a ait W max dayanım enerjisinden elde edilir). Böylece, kıvılcım atlama gerilimi U KIVILCIM nin, MOV dan akan akımın artış gösterdiği süre için, 500 V/s de hemen hemen d.a çalışma gerilimine düştüğü kabul edilmelidir. Son olarak, L DE dekuplaj endüktansı için daha yüksek değere sahip L DE-10/350 µs ve L DE-0,1kA/µS endüktansları uygulanmalıdır. Örnekler için Şekil C.8 ve Şekil C.9 a bakılmalıdır. Not - Alçak gerilim güç sisteminde bir dekuplaj elemanını tayin etmede en kötü durum, SPD 2 de kısa devre (U 2 =0) meydana gelmesi, böylece istenen U DE geriliminin en yüksek değere erişmesidir. SPD 2 gerilim sınırlamalı tipten ise, uçlarında U 2 > 0 olan bir artık gerilim kalır. Bu gerilim istenen U DE gerilimini önemli ölçüde azaltmaktadır. Bu artık gerilim, en azından güç besleme şebekesinin tepe geriliminden daha yüksektir (örneğin, a.a. anma gerilimi 220 V ise, tepe gerilim değeri = 325 V olur). SPD 2 deki artık gerilim dikkate alınarak, uygun boyuttaki dekuplaj elemanlarının kullanılmasına izin verilir. Aksi taktirde, bunlar aşırı büyüklükte olabilirler. Şekil C.8a - 10/350 µs lik darbe için koordinasyon devre diyagramı 78

83 Şekil C.8b L DE = 8 µh için akım/gerilim/enerji karakteristikleri - 10/350 µs lik darbe için enerji koordinasyonu sağlanmamış (kıvılcım atlama aralığı ateşlenmemiş) Şekil C.8c - L DE = 10 µh için akım/gerilim/enerji karakteristikleri - 10/350 µs lik darbe için enerji koordinasyonu sağlanmış (kıvılcım atlama aralığı ateşlenmiş) Şekil C.8-10/350 µs lik darbe için kıvılcım atlama aralığı ve MOV ile ilgili örnek 79

84 Şekil C.9a 0,1 ka/ µs lik darbe için koordinasyon devre diyagramı Şekil C.9b L DE = 10 µh için akım/gerilim/enerji karakteristikleri - 0,1 ka/ µs lik darbe için enerji koordinasyonu sağlanmamış 80 Şekil C.9c L DE = 12 µh için akım/gerilim/enerji karakteristikleri - 0,1 ka/ µs lik darbe için enerji koordinasyonu sağlanmış Şekil C.9-0,1 ka/ µs lik darbe için kıvılcım atlama aralığı ve MOV ile ilgili örnek

85 C.2.4 Gerilim anahtarlamalı tipinde İki adet SPD nin koordinasyonu Bu koordinasyon çeşidi, örnek teknolojiler olarak, kıvılcım atlama aralıkları kullanılarak açıklanmaktadır. Kıvılcım atlama aralıkları arasındaki koordinasyon için, dinamik çalışma karakteristikleri dikkate alınmalıdır. SG 2 nin ateşlenmesinden sonra, koordinasyon dekuplaj elemanları vasıtasıyla gerçekleştirilir. Dekuplaj elemanlarının istenen değerlerini tayin etmek için, SG 2 yerine bir kısa devre kullanılabilir. SG 1 in ateşlenmesi için, dekuplaj elemanının uçlarındaki dinamik gerilim düşümü, SG 1 in çalışma geriliminden daha yüksek olmalıdır. Dekuplaj elemanları olarak endüktanslar kullanıldığında, istenen U DE gerilimi esas itibariyle darbe akımının dikliğine bağlıdır. Bu nedenle, darbenin dalga biçimi ve dikliği dikkate alınmalıdır. Dekuplaj elemanları olarak dirençler kullanıldığında, istenen U DE gerilimi esas itibariyle darbe akımının tepe değerine bağlıdır. Bu değer, dekuplaj elemanına ait darbe beyan değer parametreleri seçildiğinde ayrıca dikkate alınmalıdır. SG 1 in ateşlenmesinden sonra, toplam enerji münferit elemanların gerilim/akım karakteristiklerine uygun olarak bölünür. Not - Kıvılcım atlama aralıkları veya gaz deşarjlı lâmbalar olması durumunda, darbe dikliği en fazla önem taşıyan husustur. C.3 Koruma sistemleri ile ilgili temel koordinasyon çeşitleri Koruma sistemleri için dört koordinasyon çeşidi mevcuttur. Bunların ilk üçü, bir kapılı SPD lerde, buna karşın dördüncüsü ise dekuplaj elemanları ile entegre edilerek iki kapılı SPD lerde kullanılır. Bu koordinasyon çeşitleri dikkate alınmalıdır (ayrıca korunması gereken cihazlarla entegre edilmiş SPD ler dikkate alınarak). C.3.1 Çeşit I Bütün SPD ler, sürekli gerilim/akım karakteristiklerine (örneğin, MOV lar veya bastırıcı diyotlar) ve aynı artık gerilimlere sahiptir. SPD lerin ve korunacak donanımın koordinasyonu, normal olarak bunlar arasındaki hatların empedansları ile elde edilir (Şekil C.10) U ( SPD 1) = U ( SPD 2) = U ( SPD 3) U ( SPD 4) RES RES RES = Şekil C.10 Koordinasyon, çeşit I Gerilim sınırlamalı tip SPD C.3.2 Çeşit II Bütün SPD ler, sürekli gerilim/akım karakteristiklerine sahiptir (örneğin, MOV lar veya bastırıcı diyotlar). U RES artık gerilimi, SPD 1 den SPD 3 e kademeli olarak artar (Şekil C.11). Bu, güç besleme sistemleri için bir koordinasyon çeşididir. Not - Bu çeşitte, korunması gereken donanım içindeki koruma bileşeninin (SPD 4) artık geriliminin önceden doğrudan tesis edilmiş SPD nin (SPD 3) artık geriliminden daha yüksek olmasını gerektirir. RES 81

86 U ( SPD 1) < U ( SPD 2) < U ( SPD 3) U ( SPD 4) RES RES RES < Şekil C.11 Koordinasyon, çeşit II Gerilim sınırlamalı tip SPD C.3.3 Çeşit III SPD 1 sürekli olmayan gerilim/akım karakteristiğine sahiptir. (örneğin, kıvılcım atlama aralıkları). Bunu takip eden diğer SPD ler ise sürekli gerilim/akım karakteristiğine sahiptir (örneğin, MOV lar veya bastırıcı diyotlar). Bütün SPD ler aynı U RES artık gerilimine sahiptir (Şekil C.12). Bu çeşidin karakteristiği sayesinde (SPD 1 in anahtarlama davranışı sayesinde), sürenin 10/350 µs lik orijinal akım darbesinin yarı değerine kadar düşürülmesi sağlanır ve böylece ardışık SPD ler önemli ölçüde rahatlatılmış olur. RES U ( SPD 1) < U ( SPD 2) < U ( SPD 3) U ( SPD 4) RES RES RES < Şekil C.12 Koordinasyon, çeşit III Gerilim anahtarlamalı tip SPD ve gerilim sınırlamalı tip SPD C.3.4 Çeşit IV İki kapılı SPD ler, seri empedanslar veya süzgeçler vasıtasıyla içten koordine edilen SPD lerin kaskat kademeler şeklinde birleştirilmiş halde bulunmaktadır (Şekil C.13). Başarılı iç koordinasyon sayesinde SPD lerin çıkışına veya donanıma en az enerji aktarımı sağlanır. Bu SPD ler, uygun olduğu taktirde, çeşit I, Çeşit II veya Çeşit III e uygun olarak sistemdeki diğer SPD lerle tam koordineli olmalıdır. RES 82

87 Not - Enerji koordinasyonunun başka uygun tedbirlerle sağlanması durumunda (örneğin, gerilim/akım karakteristiklerinin koordinasyonu veya tetiklemeli SPD lerin kullanılması), seri empedanslar veya süzgeçler olmayabilir. Şekil C.13 Koordinasyon, çeşit IV Bir eleman içinde birden çok SPD olması C.4 İçinden geçen enerji metoduna göre koordinasyon Birleşik bir dalga jeneratöründen elde edilen darbeler, SPD yi seçmek ve koordine etmek için kullanılabilir. Bu metodun ana avantajı, SPD yi bir kapalı kutu olarak ele alma imkânı vermesidir (Şekil C.14). SPD 1 in girişinde verilen bir darbe için, çıkıştaki açık devre gerilimleri ve aynı zamanda kısa devre akımlarının değerleri tayin edilir ( içinden geçen enerji metodu). Bu çıkış karakteristikleri, 2 Ώ a eşdeğer olan birleşik dalga zorlamasına dönüştürülür (açık devre gerilim 1,2/50 µs ve kısa devre akımı 8/20 µs). SPD nin iç tasarımı hakkında özel bilgiye ihtiyaç duyulmaması bu metodun bir avantajıdır. Not - Bu metot, SPD 2 nin SPD 1 e geri beslemesi olmadığında iyi sonuçlar verir. Bunun anlamı şudur: SPD 2 nin girişindeki darbe şartları, yarı etkili (quasi-impressed) akım şartları ile aynıdır. SPD 1 ve SPD 2 nin gerilim/akım karakteristikleri çok farklı olduğunda, bu durum ortaya çıkar (örneğin, bir MOV la bir kıvılcım atlama aralığının koordinasyonu). SPD 1 e ait U OC (çıkış) SPD 2 ye ait U OC (giriş) U OC (çıkış) ve I SC (çıkış) nin eşdeğer birleşik dalgaya dönüştürülmesi: U OC (1,2/50 µs dalga biçimi), I SC (8/20 µs darbe biçimi), Z İ = 2 Ώ Şekil C.14 İçinden geçen enerji metoduna göre koordinasyon 83

88 Koordinasyon metodunun amacı, SPD 2 nin giriş değerlerinin (örneğin, boşalma akımı) SPD 1 in çıkış değerleri (örneğin gerilim koruma seviyesi) ile karşılaştırılabilir duruma getirmektir. Uygun bir koordinasyonda, SPD 1 in çıkışındaki eşdeğer birleşik dalga, hasar olmaksızın SPD 2 tarafından soğurulabilen birleşik dalgayı aşmamalıdır. SPD 1 çıkışındaki eşdeğer birleşik dalga en kötü durum zorlaması için tayin edilmelidir (I max, U max, içinden geçen enerji) Not - Koordinasyon metodu ile ilgili ilâve bilgiler IEC de verilmiştir. C.5 Koordinasyonu doğrulama Enerji koordinasyonu aşağıdakilerle doğrulanmalıdır: 1) Koordinasyon deneyi Koordinasyon, ayrı ayrı her bir durum esas alınarak gösterilebilir. 2) Hesaplama Karmaşık sistemlerde bilgisayar simülasyonu gerekirken basit durumlarda yaklaştırma olabilir. 3) Koordineli SPD ailelerinin uygulanması SPD imalâtçıları, koordinasyonun sağlandığını doğrulamalıdır. 84

89 Ek D (Bilgi için) Koordineli SPD korumasının seçimi ve tesisi Karmaşık elektrik ve elektronik sistemlerdeki hem güç ve hem de işaret devreleri, uygun bir koordineli SPD korumasının seçimi ve tesisinde dikkate alınmalıdır. D.1 SPD nin seçimi D.1.1 Gerilim koruma seviyesine göre seçim Korunması gereken donanımın U W darbe dayanım gerilimi, aşağıdakiler için tanımlanmalıdır: - IEC e uygun güç hatları ve donanım bağlantı uçları, - ITU T K.20 ve K.21 e uygun haberleşme hatları ve donanım bağlantı uçları, - İmalatçıdan elde edilen bilgilere uygun diğer hatlar ve donanım bağlantı uçları. Aşağıdaki şartlar sağlandığı taktirde iç sistemler korunmuş olur: - İç sistemlere ait U W darbe dayanım geriliminin, SPD ye ait U P gerilim koruma seviyesi ile bağlantı iletkenlerindeki gerilim düşümünü dikkate almak için gerekli olan bir payın (marjın) toplamına eşit veya daha büyük olması, - İç sistemlerin SPD girişiyle enerji bakımından koordine edilmesi. Not 1 - SPD ye ait U P gerilim koruma seviyesi, tanımlanmış bir I n anma akımında artık gerilimi ile ilgilidir. SPD içinden geçen daha yüksek ve daha düşük akımlarda, SPD bağlantı uçlarındaki gerilimin değeri buna bağlı olarak değişmektedir. Not 2 SPD, korunması gereken donanıma bağlandığında, bağlantı iletkenlerindeki U endüktif gerilim düşümü SPD ye ait U P gerilim koruma seviyesine ilâve edilir. Koruma seviyesi ve bacaklar/bağlantılardaki iletken elemanda gerilim düşmesi sonucu olarak meydana gelen ve SPD çıkışında gerilim olarak tanımlanan etkin koruma seviyesi U P/f nin, SPD tipleri için aşağıdaki gibi olması kabul edilebilir (Şekil D.1): Gerilim sınırlamalı tip SPD ler için U = U + U P / f P, Gerilim anahtarlamalı tip SPD ler için U = max( U, ). P / f P U Bazı anahtarlamalı tip SPD lerde, ark gerilimini U ya ilâve etmek gerekebilir. Bu ark gerilimi, birkaç yüz volt kadar yüksek olabilir. Birleşik tip SPD lerde, çok daha karmaşık formüllere ihtiyaç olabilir. SPD kısmî yıldırım akımını taşıdığında, bağlantı iletkenlerinin uzunluğunun 0,5 m olması durumunda, U =1 kv/m veya en az % 20 güvenlik payı kabul edilmelidir. SPD nin sadece endüklenen darbeleri taşıması durumunda, U ihmal edilebilir. Not 3- U P gerilim koruma seviyesi, SPD ile aynı şartlarda deneye tâbi tutulan (aşırı gerilim ve aşırı akım dalga biçimi ve enerjilendirilmiş donanım vb.) donanıma ait U W darbe dayanım gerilimi ile karşılaştırılmalıdır. Bu husus inceleme aşamasındadır. Not 4- Donanım iç SPD leri içerebilir. Bu iç SPD lerin karakteristikleri koordinasyona etki edebilir. 85

90 Açıklamalar: I U U P = U + U Kısmî yıldırım akımı P / f P Gerilimli iletken ile kuşaklama barası arasındaki darbe gerilimi SPD nin sınırlama gerilimi U = U L 1 + U L2 Kuşaklama iletkenlerindeki endüktif gerilim düşümü H, dh / dt Manyetik alan ve manyetik alanın türevi U /, kuşaklama iletkenlerindeki U Gerilimli iletken ile kuşaklama barası arasındaki darbe gerilimi P f endüktif gerilim düşümünden dolayı, SPD nin U P koruma seviyesinden daha yüksektir ( U P ve U nun en büyük değerlerinin mutlaka aynı anda ortaya çıkması gerekli olmasa bile). Şöyle ki, SPD içinden akan kısmî yıldırım akımı, SPD yi takip eden devrenin korunan tarafındaki döngüde ilâve gerilim endükler. Bu nedenle, bağlanan cihazı tehlikeye sokan en büyük gerilim, SPD nin U koruma seviyesinden önemli ölçüde daha yüksek olabilir. Şekil D.1 - Gerilimli iletken ile kuşaklama barası arasındaki darbe gerilimi P 86

91 D.1.2 Bulunduğu yere ve boşalma akımına göre seçim SPD ler, IEC , Ek E ye uygun olarak tesis edildikleri noktada beklenen boşalma akımına dayanmalıdır. SPD lerin kullanımı, güç sistemleri için IEC de ve haberleşme sistemleri için IEC de sınıflandırılan dayanma yeteneğine bağlıdır. SPD ler, ön görülen tesis yerlerine göre aşağıdaki gibi seçilmelidir: a) Hattın yapıya girişinde (LPZ 1 in sınırında, örneğin MB ana dağıtım panosunda): I imp ile deneye tâbi tutulan SPD (Sınıf I deneyi) SPD nin istenen I imp darbe akımı IEC Madde E.1 ve/veya Madde E.2 ye göre seçilen LPL nin esas alındığı bu tesis noktasında beklenen (kısmî) yıldırım akımını sağlamalıdır. I n ile deneye tâbi tutulan SPD (Sınıf II deneyi) Giren hatların tamamen LPZ 0 B içinde olması veya S1 ve S3 hasar kaynaklarından dolayı SPD lerdeki arıza oluşma ihtimalinin dikkate alınamaması durumunda bu tip SPD kullanılabilir. SPD nin istenen I n anma boşalma akımı IEC Madde E.2.2 ye göre seçilen LPL nin esas alındığı tesis noktasında beklenen darbe seviyesini sağlamalıdır. b) Korunması gereken cihaza yakın bir yerde (LPZ 2 ve daha yüksek LPZ lerin sınırında, örneğin, SB sekonder dağıtım panoları veya SA priz çıkışında): I n ile deneye tâbi tutulan SPD (Sınıf II deneyi) SPD nin istenen I n anma boşalma akımı IEC Madde E.3 e göre seçilen LPL nin esas alındığı tesis noktasında beklenen darbe seviyesini sağlamalıdır. Birleşik dalga ile deneye tâbi tutulan SPD (Sınıf III deneyi) Birleşik dalga jeneratörünün istenen U OC açık devre gerilimi, karşılık gelen I sc kısa devre akımı IEC Madde E.3 e göre seçilen LPL nin esas alındığı tesis noktasında beklenen darbe seviyesini sağlayacağını garanti edecek şekilde seçilmelidir. D.2 Koordineli SPD korumasına ait tesisat Koordineli SPD korumasının verimi, sadece SPD nin uygun olarak seçilmesine bağlı olmayıp, doğru bir şekilde tesis edilmesine de bağlıdır. Dikkate alınması gereken hususlar aşağıdakileri kapsar: - SPD lerin yeri, - Bağlantı iletkenleri, - Salınım olayından dolayı koruma mesafesi, - Endüksiyon olayından dolayı koruma mesafesi. D.2.1 SPD nin yeri SPD nin yeri, Madde D.1.2 ye uygun olmalıdır. SPD nin yerini, esas olarak aşağıda belirtilen kriterler etkilemektedir: - Özel hasar kaynağı (örneğin, binaya (S1), hatta (S2), binanın yakınında toprağa (S3) veya hattın yakınında toprağa (S4) yıldırım çakması) - Darbe akımını toprağa yöneltmek için en yakın fırsat (örneğin, yapıdaki bir hattın giriş noktasına mümkün olduğunca yakın) Dikkate alınması gereken ilk kriter şudur: Bir SPD gelen hattın giriş noktasına ne kadar yakınsa, bu SPD tarafından korunan yapı içindeki donanım miktarı o kadar fazla olur (ekonomik olarak avantajlı). Sonra ikinci kriter kontrol edilmelidir: Bir SPD korunmakta olan donanıma ne kadar yakınsa, bu SPD nin koruma etkinliği daha fazla olur (teknik olarak avantajlı). D.2.2 Bağlantı iletkenleri SPD bağlantı iletkenleri, Çizelge 1 de verilen en küçük kesitlere sahip olmalıdır. 87

92 D.2.3 Salınım koruma mesafesi l po Bir SPD nin çalışma durumu sırasında, SPD bağlantı uçları arasındaki gerilim, SPD nin bulunduğu yerde U P / f ile sınırlandırılır. SPD ile donanım arasındaki devrenin uzunluğu çok fazla ise, yayılan darbelerde salınım olayı meydana gelebilir. Donanımın bağlantı uçları açık devre halinde ise, bu olaydan dolayı, aşırı gerilim 2U P / f ye kadar yükselebilir ve U P / f U w olsa bile donanımda arıza meydana gelebilir. Salınım koruma mesafesi l po, SPD ile SPD korumasının hala yeterli olduğu (salınım olayı ve kapasitif yük dikkate alındığında) donanım arasındaki en büyük mesafedir. Bu mesafe, SPD teknolojisine, tesisat kurallarına ve yük kapasitesine bağlıdır. Devrenin uzunluğu 10 m den daha az veya / 2 U U ise, koruma mesafesi l po dikkate alınmayabilir. P / f w U > U olduğunda, Not - SPD ile donanım arasındaki en büyük uzunluk 10 m den daha büyük veya P / f w / 2 salınım koruma mesafesi aşağıdaki bağıntı kullanılarak tahmin edilebilir: Burada; k = 25 V/m dir. l [ U U ] k = (m) po w P / f / D.2.4 Endüksiyon koruma mesafesi l pi Yapıya veya yapının yakınındaki toprağa yıldırım çakmaları, SPD ile donanın arasındaki devre döngüsünde aşırı gerilim endükleyebilir. Bu aşırı gerilim U P ye eklenir ve bu suretle SPD nin koruma verimliliğini azaltır. Endüklenen aşırı gerilimler, döngünün boyutları ile artar (hat güzergâhı, devre uzunluğu, PE ile aktif iletkenler arasındaki mesafe, güç ve işaret hatları arasındaki döngü alanı) ve manyetik alan şiddetinin zayıflamasıyla azalır (uzaysal siperleme ve/veya hat siperlemesi). Endüksiyon koruma mesafesi l pi, SPD ile SPD korumasının hala yeterli olduğu (endüksiyon olayı dikkate alındığında) donanım arasındaki en büyük mesafedir. Genel olarak, yıldırımdan dolayı meydana gelen manyetik alanın çok yüksek olduğu dikkate alındığında, SPD ler ile donanım arasındaki döngüyü en aza indirmek için araştırma yapılmalıdır. Aksi halde, manyetik alan ve endüksiyon etkileri aşağıdaki tedbirler alınmak suretiyle azaltılabilir: - Binanın (LPZ 1) veya odaların (LPZ 2 veya daha yukarı LPZ ler) uzaysal siperlemesi, - Hat siperlemesi (siperli kablolar veya kablo kanalları kullanılması). Bu tedbirlere uyulması durumunda, endüksiyon koruma mesafesi l pi dikkate alınmayabilir. Not - Çok ağır şartlarda (siperli olmayan hatların oluşturduğu büyük döngüler ve yıldırım akımının endüklediği çok yüksek değerler) endüksiyon koruma mesafesi l pi aşağıdaki bağıntı kullanılarak tahmin edilebilir: l [ U U ] h = (m) pi w P / f / Burada; h = 300xK S1xK S 2 xk S 3 (V/m), yapıya yakın çakmalar için veya h = xK S1xK S 2 xk S 3 (V/m), yapıya çakmalar için (en kötü durum), K S1, K S 2, K S 3 IEC , Madde B.3 te rapor edilen faktörler, şöyle ki K LPS den veya LPZ 0/1 sınırındaki başka siperlerden dolayı uzaysal siperleme, S1 K LPZ 1/2 veya daha yüksek LPZ lerin sınırındaki siperlerden dolayı uzaysal siperleme, S 2 K İç iletken bağlantıların karakteristikleri, S 3 88

93 K S 0 LPZ 0/1 in sınırındaki LPS den dolayı siperleme etkinliğini dikkate alan bir faktör, şu şekilde verilir: 0,5 K S 0 = 0, 06xw w (m) kafes genişliğine sahip ızgara benzeri LPS için veya K = S 0 K c Izgara benzeri olmayan LPS için (IEC , Ek C) dir. D.2.5 SPD lerin koordinasyonu Kordineli SPD korumasında kaskatlı SPD ler, IEC veya IEC ye uygun olarak enerjiyi koordine etmelidir. SPD imalâtçıları, SPD ler arasındaki enerji koordinasyonunun nasıl sağlandığına dair yeterli bilgileri vermelidir. SPD koordinasyonu ile ilgili bilgiler Ek C de verilmiştir. D.2.6 Koordineli SPD korumasına ait tesisat ile ilgili işlem Bir koordineli SPD koruması, aşağıdaki şekilde tesis edilmelidir: 1) Hattın yapıya girişinde (LPZ 1 in sınırında, örneğin MB tesisat noktasında) SPD 1 tesis edilir (Madde D.1.2). 2) Korunacak iç sisteme ait U w darbe dayanım gerilimi tayin edilir. U U 3) Etkili koruma seviyesinin P / f w olmasını sağlamak için SPD 1 e ait U P1 gerilim koruma seviyesi seçilir. 4) P0 / 1 l ve l / 2 koruma seviyeleri için istenenler kontrol edilir (Madde D.2.3 ve Madde D.2.4). Pi 3) ve 4) teki şartlar yerine getirildiği taktirde, donamın SPD 1 tarafından korunmuş olur. Aksi taktirde, SPD 2 (SPD 2 lere) ihtiyaç vardır. 5) Donanıma daha yakın olacak şekilde (LPZ 2 nin sınırında, örneğin SB veya SA tesisat noktasında) SPD 2 (Madde D.1.2) tesis edilir ve SPD 1 girişi ile enerji koordine edilir (Madde D.2.5). U U 6) Etkili koruma seviyesinin P / f w olmasını sağlamak için SPD 2 ye ait U P2 gerilim koruma seviyesi seçilir. 7) P0 / 2 l ve l / 2 koruma seviyeleri için istenenler kontrol edilir (Madde D.2.3 ve Madde D.2.4). Pi 6) ve 7) deki şartlar yerine getirildiği taktirde, donamın SPD 1 ve SPD 2 tarafından korunmuş olur. Aksi taktirde, donanıma yakın (örneğin SA tesisat noktasında) ilâve SPD 3 e (SPD 3 lere) ve SPD 1 ve SPD 2 girişleri ile enerjinin koordine edilmesine ihtiyaç vardır (Madde D.2.5). 89

94 Kaynaklar [1] IEC :1992: Electrmagnetic compatibility (EMC) Part 1: General Section 1: Application and interpretation of fundemantal definations and terms [2] IEC :2002: Electrmagnetic compatibility (EMC) Part 5-6: Installation and mitigation guidelines Mitigation of external EM influences 90