Aşırı Gerilim Koruma Cihazlarını (SPD'ler) Anlamak

Aşırı gerilim koruması ihtiyacı

Günümüz dünyası, aşırı gerilim dalgalanmalarından zarar görebilecek elektronik ürünler ve elektrikli cihazlarla doludur.

Statik deşarj, kapasitif ve endüktif yükler veya yıldırımın neden olduğu dalgalanmalar, endüstriyel ve ticari uygulamalarda kullanılan karmaşık elektronik ekipman ve bileşenleri hızla tahrip edebilir. Bu dalgalanmalar operasyonları, özellikle de bugün neredeyse her işletmenin güvendiği veri ve iletişim sistemlerini sekteye uğratıyor.,

18. Baskı Aşırı Gerilim Koruma Gereksinimleri

17. Baskı, AQ kriterlerine uygun olarak elektrik dalgalanmalarının temel nedeni olan yıldırım çarpması olasılığı temelinde çalışırken, BS7671:2018 bunun yerine bir çarpmanın ve ilgili dalgalanmanın sonuçlarını ele alır. Yani, düzenleme 443.4, aşırı voltajın neden olduğu sonuçların aşağıdakileri içerdiği durumlarda bir SPD'nin kurulması gerektiğini belirtir:

• ‘İnsanın ciddi şekilde yaralanması veya hayatını kaybetmesi’
• ‘Kamu hizmetlerinin kesintiye uğraması ve/veya kültürel mirasa zarar verilmesi’
• ‘Ticari veya endüstriyel faaliyetin kesintiye uğraması’
• ‘Çok sayıda aynı yerde bulunan bireyi etkiliyor’

Bu aslında küçük konutlar dışındaki her şeyin artık yeterli aşırı gerilim korumasına sahip olması gerektiği anlamına geliyor.

Elektrik Dalgalanmalarının Nedenleri ve Sonuçları

Elektrik dalgalanmalarının çoğu yıldırım çarpmasından veya elektrik anahtarlamasından kaynaklanır. Bir yıldırım 200.000A akım taşıyabilir ve parlama yangına veya elektrik çarpmasına neden olabileceğinden özellikle tehlikelidir. Büyük endüktif yüklerin kapatılmasından kaynaklanan anahtarlama dalgalanmaları daha az aşırı olma eğilimindedir ancak daha fazla tekrarlıdır ve potansiyel olarak sistem bileşenlerinin çalışma ömrünü sınırlandırır.

• Yıldırım çarpması — Büyük ölçekli darbe, yüksek akım ve gerilim, ancak en az rastlanan olay.
• Güç değiştirme - Artan olaylar:

1. Yardımcı ve müşteri yükü anahtarlama – Motorlar, büyük yükler, arızalar, kapasitör sıraları, sigorta ve devre kesicinin çalışması vb.
2. Kaynak değiştirme - akıllı şebeke, jeneratör setleri, fotovoltaik güç sistemleri ve rüzgar enerjisi üretimi vb.

SPD'ler açısından, bir elektrik tesisatının ve bağlı cihazların tüm parçalarının hasar görmesini önlemeye yararlar. Bunun nedeni, elektrikli ekipmanın nominal dayanım sınırını aşan geçici aşırı gerilimdir; bu da bileşenlerin yanması, yalıtımın bozulması ve hatta erimiş kablolar gibi hasarlara neden olur.

Aşırı Gerilim Koruma Cihazı Çeşitleri

Bir kurulumda nereye kurulduklarına bağlı olarak yaygın olarak kullanılan üç ana tip aşırı gerilim koruma cihazı vardır.

İlk olarak Tip 1 SPD'ler 10/350μs dalga formuyla kısmi yıldırım akımını boşaltma kapasitesine sahiptir. Bu, onları ana servis girişinin besleme tarafında kuruluma uygun hale getirir ve servis paneli de dahil olmak üzere tüm kurulumu aşırı gerilimden korur. Tipik olarak, dalgalanmayı toprağa yönlendirmek ve binaya ulaşmasını önlemek için bir kıvılcım aralığı kullanırlar.

İkinci olarak Tip 2 SPD'ler, bir kuruluma bağlı ekipmanı korumayı amaçlamaktadır. Ana servis girişinin yük tarafında faz-nötr veya faz-faz karşısında konumlandırılırlar ve metal oksit varistör (MOV) aracılığıyla 8/20μs akım dalgasıyla aşırı voltajın yayılmasını önlerler. MOV'lar, aşırı gerilimle karşılaşılıncaya kadar çok yüksek direnci korurlar; bu noktada direnç önemli ölçüde düşer ve aşırı akım toprağa kanalize edilebilir.

Son olarak Tip 3 SPD'ler çok daha küçük ölçeklidir ve yalnızca Tip 2 cihazla birlikte kullanılmalıdır. Televizyon ve bilgisayar gibi hassas ekipmanları aşırı gerilimden korumak için özel olarak tasarlanmıştır. Gerilim dalgaları 1,5/50 µs civarında, akım dalgaları ise 8/20 µs civarında olma eğilimindedir.

AC Güç Sistemi SPD Seçimi ve Uygulaması

Gerekli SPD Sınıfını belirledikten sonra doğru voltaj ve konfigürasyonun belirlenmesi gerekir.

TN-C Sistemi

Bu sistemde nötr ve koruyucu toprak iletkeni sistem genelinde tek bir iletkende birleştirilmiştir. Bu iletken PEN, yani “Koruyucu Toprak ve Nötr” olarak anılır. Açıkta kalan tüm iletken ekipman parçaları PEN'e bağlanır.

TN-S Sistemi

Bu sistemde ayrı bir nötr ve koruyucu toprak iletkeni baştan sona geçirilir. Koruyucu Topraklama (PE) iletkeni normalde ayrı bir iletkendir ancak güç kablosunun metalik kılıfı da olabilir. Açıkta kalan tüm iletken ekipman parçaları PE iletkenine bağlanır.

TN-C-S Sistemi

Bu sistemde besleme TN-C'ye göre, alt kurulum ise TN-S'ye göre yapılandırılmıştır. Birleşik PEN iletkeni tipik olarak trafo merkezi ile binaya giriş noktası arasında oluşur ve toprak ile nötr Ana Dağıtım Panosu'nda ayrılır. Bu sistem aynı zamanda Koruyucu Çoklu Topraklama (PME) veya Çoklu Topraklanmış Nötr (MEN) olarak da bilinir. Besleme PEN iletkeni ağ boyunca çeşitli noktalarda ve genellikle şebekeye yakın olarak topraklanır.Mümkün olduğunca tüketicinin giriş noktası.

TT SİSTEMİ

Enerji kaynağının bir noktasının topraklandığı ve tesisatın açıktaki iletken bölümlerinin bağımsız topraklanmış elektrotlara bağlandığı sistem. Gelen besleme nötrü ana dağıtım panosunda topraklanmamıştır.

TT sisteminde aşırı akım koruma cihazlarının (sigortalar ve devre kesiciler) istenilen şekilde çalışabilmesi için SPD'lerin doğrudan fazdan koruyucu toprağa değil, fazdan nötre ve nötrden toprağa bağlanması önemlidir. Bu nedenle, Nötrden PE'ye SPD, hem PE'den nötr darbe akımını hem de PE'den faz darbe akımlarını taşır. Bu SPD'nin genel olarak üstün enerji işleme özellikleri nedeniyle GDT (Gaz Deşarj Tüpü) olması önerilir.

BT SİSTEMİ

Bir sistemin canlı parçalar ile toprak arasında doğrudan bağlantısı yoktur, ancak tesisatın açıkta kalan tüm iletken parçaları bağımsız topraklanmış elektrotlara bağlanır. Kaynak, yüksek bir empedans aracılığıyla (arıza akımlarını sınırlamak için) yüzer veya topraklanır. Bu, Faz-Toprak arızası sırasında sistemlerin çalışmaya devam ettiği anlamına gelir. Bu tespit edildi ve arızanın giderilmesi için bakım çalışmaları başlatıldı. Ancak bu süre zarfında Faz-Toprak voltajı normal Hat-Toprak voltajına yükselir.Hat voltajı ve kurulu SPD'ler bu süre boyunca buna dayanmalıdır. Kurulu BT sistemlerinin çoğu nötr iletken kullanmaz; ekipmana hattan güç sağlanır. BT sistemi genellikle Norveç ve Fransa gibi ülkelerdeki eski tesislerde kullanılır. Ayrıca hastanelerin yoğun bakım servisleri ve özel endüstriyel uygulamalar gibi özel uygulamalarda da kullanılmaktadır.

Aşırı Gerilim Korumasının Koordinasyonu

SPD'ler, nominal darbe dayanım voltajından önemli ölçüde daha düşük bir koruma seviyesine sahip olmalıdır. SPD'ler de her zaman aynı üreticiden olmalıdır.

Aşırı gerilim korumayı kurarken dikkate alınması gereken önemli bir faktör, SPD'yi kuruluma bağlayan kabloların toplam uzunluğudur. Mümkün olduğu kadar kısa olmalı, tercihen toplamı 0,5 m'den az olmalı ve hiçbir durumda toplam 1 m'den fazla olmamalıdır. SPD'ler her zaman üreticinin talimatlarına göre ve tercihen RCD'lerin besleme tarafına kurulmalıdır.