Yıldırım çarpması, fırtına bulutu ile yer arasında veya bunların arasında belirli bir noktaya kadar yük birikmesi sonucu ortaya çıkan ve havanın yalıtımını bozan devasa kıvılcım deşarjıdır. Yıldırım çarpmaları esas olarak aşağıdakiler tarafından tetiklenir:
1.Doğrudan yıldırım çarpması
En kötü durumlarda yıldırım doğrudan binalara, ekipmanlara veya insanlara düşer.
Tetikleme koşulları: Yerdeki nesneler (örneğin, yüksek bir bina, ağaç, iletim kulesi, ağaçlar, kuleler, izole insanlar) fırtına bulutlarıyla birlikte en güçlü elektrik alanını oluşturur ve bu da onu yük deşarjı için en kısa yol haline getirir.
2.Dolaylı Yıldırım Etkileri (Daha Yaygın, Daha Geniş Menzil)
Yıldırım doğrudan cihazınıza çarpmasa bile aşağıdaki nedenlerle yıkıcı bir dalgalanmaya (geçici) neden olabilir:
· İndüklenen Yıldırım (Elektrostatik İndüksiyon ve Elektromanyetik İndüksiyon olarak ikiye ayrılır):
• Elektrostatik indüksiyon: Yüklü bir fırtına bulutu yukarıdan geçtiğinde, aşağıdaki havai kablolarda büyük miktarda zıt yüke neden olur. Bulut başka bir hedefe enerji boşalttığında, bu bağlanma yükleri hemen serbest kalır ve hat boyunca ilerleyen yüksek-voltaj dalgalanmaları yaratır.
Elektromanyetik indüksiyon: Yıldırım kanalındaki güçlü ve geçici akımlar, çevredeki metal döngülerde (örneğin, güç hattı döngüleri, sinyal hatları) çok yüksek gerilime neden olabilir.
· İletim (Yer Potansiyeli Yükselişi):
• Binanın yıldırımdan korunma sistemine veya yakın bir yere yıldırım düştüğünde, topraklama direncinden büyük bir yıldırım akımı geçerek, temas noktasındaki elektrik potansiyelinin bir anda yüzbinlerce, hatta milyonlarca volta yükselmesine neden olur. Bu yüksek potansiyel, cihazın topraklama kablosu yoluyla dahili cihaza "geri dönüş" yaparak cihaz genelinde yıkıcı bir potansiyel farkına neden olabilir ve cihazı yok edebilir.
· Yıldırım Dalgası Saldırısı:
• Yıldırım uzak kablolara, telefon hatlarına, kablo hatlarına vb. çarpar. Büyük yıldırım akımları bu metal iletkenler boyunca dalgalar şeklinde hareket ederek bağlı cihazları istila eder ve onlara zarar verir.
Bölüm 2: Koruma için SPD nasıl kullanılır?
Aşırı Gerilim Koruma Cihazının amacı, yıldırım çarpmasını önlemek değil, yıldırım çarpması sırasında güvenli, düşük{0}} empedanslı bir yol yıldırım akımı ve dalgalanma enerjisi sağlamak, böylece cihazdaki voltajı güvenli bir seviyeye sınırlamaktır.
1. SPD'nin Temel Çalışma Prensibi
Bunu bir "akıllı anahtar" veya "voltaja duyarlı vana" olarak düşünün:
Normal çalışma sırasında: SPD yüksek empedanslıdır ve esasen devre üzerinde çok az etkisi olan açık bir devredir.
Bir Dalgalanma/Aşırı Gerilim Meydana Geldiğinde: Oluşur: SPD, nanosaniyeler içinde (çok hızlı bir şekilde) düşük empedans durumuna dönüşür ve büyük akım dalgalanmalarını hızla iletir ve toprağa yönlendirir.
Dalgalanma yatıştıktan sonra: SPD otomatik olarak yüksek empedans durumuna sıfırlanır ve devre normale döner.
2.Doğru SPD Koruma Sistemi: Çok-Kademeli Koruma
Kapsamlı koruma sağlamak amacıyla, çoklu savunma hattı gibi hiyerarşik koruma kavramı sıklıkla kullanılır:
Kategori 1/I (Eski adıyla B Sınıfı):
Kurulum yeri: ana dağıtım panosu (servis girişi).
Fonksiyon: Yıldırım çarpmalarının çoğunu, doğrudan veya indüklenen yıldırım çarpmalarından kaynaklanan yüksek enerjiyi serbest bırakır (genellikle 10/350 μM dalga biçimi). Yüksek deşarj kapasitesine sahip SPD, kıvılcım aralıklarına dayalı olarak yaygın olarak kullanılır.
Amaç: Tüm binanın elektrik sistemini en büyük fırtınaya karşı korumak.
Kategori 2/II (Eski adıyla C Sınıfı):
Konum: Dağıtım panosu (örn. zemin panelleri) veya ana ekipman dağıtım panosu (örn. sunucu odaları, klima, asansör).
Fonksiyon: Artık gerilimi daha da sınırlar ve Tip 1 SPD aracılığıyla artık enerjiyi emer. Metal Oksit Varistöre (MOV) dayalı katı hal sürücüleri (SSD'ler) yaygın olarak kullanılır.
Amaç: Belirli alanlardaki dağıtım devrelerini ve ekipmanlarını korumak.
Kategori 3/III (eski adıyla D):
Konum: Hassas bir alet için fiş şeritleri veya cihazın içindeki aşırı gerilim koruma modülü gibi bir cihazın ön ucu.
Fonksiyon: Voltajı cihazın güvenli bir şekilde dayanabileceği bir seviyeye (genellikle 1,5 kV'den az) sabitleyerek hassas koruma sağlar.
Amaç: En hassas ve pahalı elektronik ekipmanlar (örn. sunucular, tıbbi ekipmanlar, endüstriyel PLC'ler) için son savunma hattını sağlamak.
Sinyal SPD'leri: Ağ kabloları, telefon hatları ve gözetleme video kabloları gibi hatlar da özel sinyal işleme sistemleri gerektirir. Aynı şekilde çalışırlar ancak sinyal hattının voltaj seviyelerine ve arayüz tipine göre tasarlanmıştır.
3.SPD Kurulumu için Önemli Noktalar
• İyi topraklama bir ön koşuldur: SPD SPD, düşük{0}empedanslı bir topraklama sistemi olmadan enerjiyi verimli bir şekilde aktarır. Topraklama yıldırımdan korunmanın temelidir.
• Kısa ve kalın bağlantı kabloları: SPD bağlantısı ve topraklama kabloları, kurşun endüktansını en aza indirmek için mümkün olduğunca kısa ve kalın olmalıdır. Aşırı uzun kablolar, fark edilir bir endüksiyon voltajına yol açarak koruma etkinliğini büyük ölçüde azaltabilir.
Koordinasyon: SSD'nin farklı aşamaları, herhangi bir SPD'nin aşırı yüklenmesini önlemek üzere tasarlandığı gibi kademeli deşarjı sağlamak için enerji koordinasyonu gerektirir.