Parafudr sistemleri yıldırım ve aşırı gerilimden korunmanın önemli bir aşamasını oluştururlar. Dış yıldırımlık bulunan bir tesiste parafudr kullanımı zorunludur. B sınıfı, C sınıfı ve D sınıfı olmak üzere 3 kısımda incelenen parafudrlar fabrika gibi yıldırım risk seviyesi yüksek yerlerde kullanılmalıdır. İçeriğin devamını yazımızdan okuyabilirsiniz. http://www.yilkomer.com/ag-parafudr/

1. Aşırı Gerilim ve Yıldırımdan Koruma Semineri
YILDIRIMDAN KORUNMA
MERKEZİ
Serdar AKSOY
ELEKTRİK MÜHENDİSİ/MBA
serdar.aksoy@yilkomer.com

2. Yıldırımdan ve Aşırı Darbe Gerilimlerinden
Korunma Sistemleri

3. Lightning protection system (LPS)
1. Interception systems
2. Earthing systems
3. Equipotential
bonding systems
4. Surge protection
systems
3

4. AŞIRI GERİLİM VE YILDIRIMDAN KORUNMA YÖNTEMLERİ-4’LÜ
KORUMA
1-İÇ YILDIRIMLIK SİSTEMİ
• Parafudr
2-DIŞ YILDIRIMLIK SİSTEMİ
 Kafes Sistemi-FARADAY
 Ağ oluşturma Yön.-MESH METOD
 Franklin Çubuğu
 Gergi Teli Metodu
3-TOPRAKLAMA SİSTEMİ
4-EŞ POTANSİYEL SİSTEM

5. Loop spacing M
Rolling sphereProtection angle
Earthing system
Conductor
R
h1
h2 α1
α2
Interceptor rod
Source: DIN VDE 0185-305-3 5.2
Yakalama uçları temelli yıldırımdan korunma sistemleri
The protective angle method
is for suitable for buildings of a
simple shape, but is limited to
the heights specified in Table 2.
The loop method is suitable for
protecting flat surfaces.
The rolling sphere
method is suitable for all
cases.
Planning Process
5

6. DİREK YILDIRIM DARBESİ
Effects: Fire hazard
Caused by: specific energy, charge
If a lightning strikes a building, electrical energy
is converted into heat. This may cause fires,
especially in combustible roof structures! .
∫
∞
=
0
2
dti
R
W
∫
∞
=
0
idtQ

7. İÇ YILDIRIMLIK SİSTEMLERİNİN OLMAMASI DURUMUNDA

8. AŞIRI GERİLİMİN OLUŞMA NEDENLERİ
1-Şalt hareketleri sonucu (anahtarlama elemanları
sonucu)ortaya çıkan Aşırı Gerilimler.
2-Şebekeden kaynaklanan harmonik ve darbeler
sonucu oluşan Aşırı Gerilimler.
3-Yıldırım Deşarjı sonucu oluşan Aşırı Gerilimler
4-Elektrostatik deşarj sonucu oluşan Aşırı Gerilimler

9. Geçici Gerilimler (Transient Voltage)
Geçici Gerilim Dalgalanmaları Nedir?
Geçici Gerilim Dalgalanmaları mikro saniyeler mertebesinde kısa süreli olarak oluşan, ancak nominal
gerilimin birkaç katına ulaşabilen gerilimlerdir !
30
26
22
18
10
6
2
14
K/
Aşırı
Gerilim
Faktörü
1500
(I)
2500
(II)
4000
(III)
6000
(IV)
Ûr
v
Yıldırım Darbeleri
Anahtarlama Darbeleri
Geçici Gerilim Dalgalanmaları
Harmonikler
Yavaş ve hızlı
Gerilim değişiklikleri
Gerilim düşmeleri
Kısa kesilmeler

10. Yıldırım Deşarjı Nasıl Oluşur ?
-40
-20
0
0 200 400 600 800 t (µs)100 300 500 700 900
Deşarjın başladığı an ve
birkac ms sonraki periyot
Yıldırım deşarjının enerji etkisi laboratuvarlarda 10/350 µs test darbesi ile simüle edilmektedir.
Ana Deşarj
İkinci deşarj
Ölçülmüş yıldırım darbesi
Simüle edilmiş yıldırım darbesi, 10/350 µs
Iimp
1100
I (kA)

11. Simüle Edilmiş Yıldırım ve Gerilim Darbesi
Arasındaki Fark…
-10
0
10
20
30
40
50
60
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Zaman [µs]
Akım[kA]
Simüle edilmiş yıldırım darbesi, 10/350 µs
Simüle edilmiş gerilim dalgası, 8/20 µs

12. AŞIRI GERİLİME NEDEN OLAN OLAYLAR
İÇERİSİNDE EN TEHLİKELİ OLANI
YILDIRIM
KAYNAKLI DARBELERİDİR.

13. YILDIRIM DARBE DEĞERLERİ VE SIKLIKLARI
50 % 10 % 5 % ≈ 1 %
30 80 100 200kA
20 90 100 100kA/µs
10 80 100 400C
105 106
5.106 107A2s
Sıklık %
Yıldırım Akımının
Tepe Değeri
Yıldırım Akımının
Azami Artış hızı
Yıldırımın Yükü
Yıldırım Akımı
Kare Darbe değeri

14. YILDIRIM…
 100 Milyon km hız
 1 milyar volt
 28000 celcius sıcaklık
 Her gün 8 milyon kez düşüyor
 Yarım saniyeden çok daha hızlı bir darbe
 Statik bir elektrik
 Adımları saniyenin/50 hizinda

15. TÜRKİYE YILDIRIM HARİTASI

16. Gerilim Darbelerinin Nedenleri ve Etkileri

17. Harici Yıldırım Tesisatı Olmayan Bir Binaya
Yıldırım Düşmesi (Direct Strike)

18. Etkiler (direct strike)
Harici Yıldırım Tesisatı Olmayan Bir Binaya
Yıldırım Düşmesi (Direct Strike)
Bir binaya düşen yıldırım, elektrik enerjisini ısıya
dönüştürür.
Bu özellikle kolay yanabilen çatılar için yangın riskini
çok daha fazla arttırmaktadır.
Yıldırım, metal parçaların ergimesine de sebep
olabilmektedir. Ayrıca mekanik hasarlara da sebep
olabilmektedir

19. Yüksek Gerilim Hattına Yıldırım Düşmesi
(Direct Strike)

20. Alçak Gerilim Hattına Yıldırım Düşmesi
(Direct Strike)

21. Alçak Gerilim Hattına Yıldırım Düşmesi
(Direct Strike)
Alçak Gerilim Hattına Yıldırım Düşmesi
(Direct Strike)
A.G. hattına düşen yıldırımla Y.G. hattına düşen
yıldırım arasındaki fark, kısmi yıldırım akımlarının
iletildiği binaya olan uzaklığıyla ilgilidir.
Etkileri: A.G. Şebekesinde kısmi yıldırım akımları ve
gerilim dalgalanmaları
Nedeni:Yıldırım darbe akımının genişliği

22. Yıldırımdan Korunma Tesisatına Yıldırım
Düşmesi (Direct Strike)

23. Yıldırımdan Korunma Tesisatına Yıldırım
Düşmesi (Direct Strike)
Yıldırımdan Korunma Tesisatına Yıldırım
Düşmesi (Direct Strike) ve Eş potansiyel
Topraklama Sisteminin Var Olmaması
Durumu
Yıldırım düşmesi sonucu oluşan yıldırım akımı,
toprağa yönlendiğinde, tesisatın topraklama
noktasında gerilim yükselmesine neden olur.
Bu, ev içindeki eş potansiyel topraklama
sisteminden geçer.
Yıldırımdan korunma için uygun bir eş
potansiyel topraklama elektrik tesisatının zarar
görmesini engeller.
Etkileri: Gerilim Darbeleri
(Aşırı Gerilim) yalıtım bozulması
Nedeni: Maksimum darbe akımı
L1
L2
L3
PEN

24. Yıldırımdan Korunma Tesisatına Yıldırım
Düşmesi (Direct Strike)
Yıldırımdan Korunma Tesisatına Yıldırım
Düşmesi (Direct Strike) ve Eş potansiyel
Topraklama Sisteminin Var Olmaması
Durumu
Etkileri: Gerilim Darbeleri
(aşırı gerilim) yalıtım bozulması
Nedeni: Maksimum darbe akımı
Yıldırım düşmesi sonucu oluşan yıldırım akımı,
toprağa yönlendiğinde, tesisatın topraklama
noktasında gerilim yükselmesine neden olur.
Bu, ev içindeki eş potansiyel topraklama
sisteminden geçer.
Yıldırımdan korunma için uygun bir eş
potansiyel topraklama elektrik tesisatının zarar
görmesini engeller.

25. Yıldırımdan Korunma Tesisatına Yıldırım
Düşmesi (Direct Strike)
Yıldırımdan Korunma Tesisatına Yıldırım
Düşmesi (Direct Strike) ve Eş potansiyel
Topraklama Sisteminin Var Olmaması
Durumu
Etkileri: Gerilim Darbeleri
(aşırı gerilim) yalıtım bozulması
Nedeni: Maksimum darbe akımı
Yıldırım düşmesi sonucu oluşan yıldırım akımı,
toprağa yönlendiğinde, tesisatın topraklama
noktasında gerilim yükselmesine neden olur.
Bu, ev içindeki eş potansiyel topraklama
sisteminden geçer.
Yıldırımdan korunma için uygun bir eş
potansiyel topraklama elektrik tesisatının zarar
görmesini engeller.

26. Yıldırım düşen noktanın yakınında
Gerilim Darbelerinin Coupling Etkisi (Yıldırım
Düşen Noktanın Yakınında)
Etkileri:
Yıldırım akımları, iletkenler (yer altındaki
borular, kablolar vs ) arasından geçtiği
zaman yüksek indüklenmiş gerilim
üreten manyetik bir değişim yaratmaktadır.
Bu durum yine, bina içindeki yangın riskini
arttırmaktadır.
Endüktif coupling yıldırım akımının
manyetik etkisi ile oluşur.

27. Gerilim Darbelerinin Coupling Etkisi
(Yıldırım Düşen Noktanın Uzağında)

28. .
max






dt
di
2 km2 km
Gerilim Darbelerinin Coupling Etkisi
(Yıldırım düşen noktanın uzağında)

29. Far lightning strike
ENDÜKTİF KUPLAJ
Pik değeri=
max






dt
di
Parallel guided
cables
Conductor loop
Lightning current
arrestor
Gerilim Darbelerinin Coupling Etkisi
(Yıldırım düşen noktanın uzağında)

30. Yıldırımın Kuplaj Etkisi Sonucu Zararları

31. Yıldırımın Kuplaj Etkisi Sonucu Zararları
Source: http://www.photovoltaik.eu

32. Anahtarlama

33. Etkileri
Anahtarlama (Switching)
Anahtarlama özellikle yükün endüktif yük olması
durumundda tehlikeli olabilmektedir. Örneğin;
• Motorlar
• Transformatörler
• Şok bobinleri
• Klima kontrol sistemleri
• Kaynak makinaları
• Uzun aydınlatma iletkenleri
Etkileri: Şebeke hatlarında aşırı gerilim (darbeler)
Neden: Anahtarlama esnasındaki yüksek akım
şebekede geçici gerilim dalgalanmalarına (aşırı
gerilim) sebep olmaktadır.

34. Gerilim Darbelerinin Sonuçları
4. Data ve bilgi kaybı
5. İmalatın aksaması
6. Sistemin çalışmasında görülen ciddi aksaklıklar
7. Bilgi aktarımında oluşan hatalar
1. Personel yaralanmaları
3. Darbelerden kaynaklanan malzeme hasarları
2. Yangın tehlikesi

35. YILDIRIM DARBESİNİN ETKİLERİ
Yıldırım darbesi sonucu yıkılan bir rüzgar
türbini…

36. Dağıtım Panoları Kılcal çatlamalar
36
SU Boruları
YILDIRIM DARBESİNİN ETKİLERİ

37. Elektronikteki Uygulama ÖrnekleriTarihi
1950 1960 1970 1980 1990
Elektronikteki uygulama
örnekleri
Time
Interferans
bağışıklığı
Vakum
Tüpleri
Tranzistörler
Entegre Devreler
2000
PC

38. Sigorta şirketleri istatistikleri
Hasar Bildirimlerinin Dağılımları
Darbe Gerilimleri ve Yıldırım Düşmeleri dahil (direk ve endirek)
Fırtına
1%
Diğerleri
27%
İhmalkarlık
23%
Yıldırım ve Aşırı
Darbe Gerilimleri
31%
Hırsızlık
7%
Su
6%
Yangın
5%
9000 şikayetin analizi

39. Amount of lightning – and
surge damages
Paid benefits for lightning-
and surge damages
Year
Amount of lightning – and surge damages and paid benefits for
lightning- and surge damages from residential building insurer
Statistic
Sigortaların ödediği tazminat miktarları

40. Eşpotansiyel Sistem
 Eşpotansiyel sistem

41. LPZ 0 B
LPZ 0 A
LPZ 1
LPZ 2
LPZ 3
Eş potansiyel Bağ ve Sistem İçindeki Güç ve Data
Hatları
Data Hatları
Güç Hatları
Eş potansiyel bağın amacı metal kısımlar ile hacim içindeki sistemler arasındaki potansiyel farkı yıldırımdan
korunma için en aza indirmektir.

42. Yıldırımdan Korunma için Eş Potansiyel
Topraklama Sistemi
PEN iletkeninin bina
topraklama sistemine
bağlanması
Aşırı gerilim darbe
koruyucusunun bina topraklama
sistemine bağlanması.
Minimum Kesit: 16 mm2
Cu
Metal komponentlerin
Eş potansiyel topraklama
barasına (EBR) bağlanması
Topraklama barasının bina
topraklama sistemine bağlanması
*EBR: Eş potansiyel topraklama barası

43. Yıldırımdan Korunma İçin Eş potansiyel Sistem
İçindeki Güç ve Data Hatları
Yıldırımdan Korunma Bölge
Kabulü
LPZ = Lightning Protection Zone
I
LPZ 0 LPZ 1
Binaya Enerji Girişi
Ana Dağıtım Panosu
I
LPZ 1  LPZ 2
Tali Dağıtım Panosu
II
II
LPZ 2  LPZ 3
Cihaz girişi
III
III

44. Aşırı Gerilim Darbe Koruyucu Seçimi
B
C
D
DIN VDE 0675 Bölüm 6 (A1/A2)’ya göre Aşırı Gerilim Darbe Koruyucu Seçimi
Yıldırım Darbe Koruyucuları (Ana koruma) LPZ 0  1
Aşırı Gerilim Darbe Koruyucuları (Orta koruma) LPZ 1  2
Aşırı Gerilim Darbe Koruyucuları (Cihaz/hassas koruma) LPZ 2  3
Class I, IEC 61643-1:1998 Tip1, EN 61643-11 (07/02)
Class II, IEC 61643-1:1998 Tip 2, EN 61643-11 (07/02)
Class III, IEC 61643-1:1998 Tip 3,EN 61643-11 (07/02)

45. Darbe Koruyucusu Tipleri

46. Darbe Koruyucusu Teknolojileri
Parafudrlarda Kullanılan
Teknolojiler
Spark Gaps
(Kıvılcım Aralığı)
Deşarj kapasiteleri nedeniyle
yüksek performanslı spark
gap’ler yıldırımdan korunma
elemanları olarak
kullanılmaktadırlar.
Spark gap’ler izleme akımlarını
sönümlendirmektedir.
Varistörler
Varistörler aşırı gerilim
darbe koruyucusu olarak
kullanılmaktadır. Diğer aşırı
gerilim darbe
koruyucularının tersine
yıldırım akımı taşıma
kapasiteleri sınırlıdır.
Diyotlar
Transzorb diyotlar, aynı
zamanda sönümlendirici
diyotlar olarak bilinirler.
Hızlı tepki vermeleri
karakteristik özellikleri
olmakla birlikte, deşarj
kapasiteleri sınırlıdır.

47. YILKOMER
VG TECHNOLOGY

48. SPARK GAP TECHNOLOGY
A new feature in low-voltage spark gaps is the use
of carbon for the electrodes.
•Lastingly consistent properties
•High energy density in a small space
•Heat-proof Teflon discs allow extremely
narrow gaps between electrodes

49. Structural design
30 V
Graphite electrode
High conducted
current capacity
(fire-resistant)
Negative field voltage
means good capacity for
eliminating secondary
mains currents
Teflon discs
9 encapsulated sub
spark gaps
UG

50. Varistor technology
intermediate phase
Electrodes
Epoxy resin
Sintered zinc oxide grains with other
metal oxides added
Zinc oxide
microvaristor
Ι = 10 µm
Tinned copper electrode
1)
Source: Siemens brochure on "SIOV metal oxide varistor"
t/(ns)Output pulse
U
(V)
Input pulse
U
t/(ns)
(V)
Varistors are voltage-dependent resistors with highly non-linear U/I characteristics.
A number of microvaristors connected in parallel and in series produce special electrical characteristics.
The transitions between the microvaristors can "age" under the influence of electrical surges.

51. Diode technology
Input pulse
U
t/(ps)
(V)
Output pulse
U
t/(ps)
(V)
Voltage
(V)
Current
(A)
UC UB UR
UCUBUR
Transorb diodes (also called suppressor diodes) are diodes which limit both positive and
negative surges. Their extremely fast connecting response of just a few ps means they are
especially suited to use in fine and data line protection equipment.
Chapter 3.2. Conductor technologies and types

52. Yıldırım ve Aşırı Gerilim Darbe Koruyucuları Seçimi

53. Tesisat Rehberi / TN-C Şebekeler (4 Telli)
Nötr iletkeni ve koruma iletkeni (toprak) binanın girişinde bir iletkende birleştirilmiştir (PEN).
PEN iletkeni, Nötr İletkeni (N) ve Koruma İletkeni (toprak - PE) olarak ayrılmıştır.
Uygulama Alanı: Ağırlıklı olarak nüfus yoğunluğu olan bölgeler ve yeni tesisatlar
Sayaçtan önce de
kullanılabilir
Aşırı gerilim darbe koruyucusu
RCD’den önce monte edilmelidir.
Aksi durumda, RCD darbe akımını
kaçak akım olarak algılayıp
devreyi açar.
3 x MC 50 B
V20-C/3+NPE
Şebeke Tipleri

54. 50%
50%
Tesisat Rehberi / TN-C Şebekeler (4 Telli)
VDE V 0185 Part 4: 2002’den Örnek: Yıldırım Koruma Sınıfı : Tip 1
200 kA
50%’si toprağa yönelir (akar)
50%’si binaya 4 iletken üzerinden geri döner.Bu da iletken başına 25 kA demektir.

55. Tesisat Rehberi / TN-S Şebekeler (5 Telli)
Ağırlıklı olarak endüstriyel tesisatlar…
3 x MC 50-B ve
1 x MC125-B/NPE
V20 C/3+NPE
200 kA
Faz başına
25 kA
Min. 100 kA

56. Sigorta Kullanımı
B tipi koruma ürünlerinde Ana sigorta değeri 500 A in üzerinde ise B tipi ürünün önüne maksimum 500 A sigorta bağlanır. B tipi
koruma ürünleri 25 kA e kadar kısa devre akımlarına karşıda koruma yapmaktadır. Olası uzun süreli ( saniyeler mertebesinde ) kısa
devre akımlarında ürünün önüne bağlanacak olan 500 A lik sigorta devreyi açarak kısa devre akımının ana şalter üzerine binmesine
neden olacak ve şalterin devreyi kesmesini sağlayacaktır. Kısa devre arızası kalktığında sigortalar tekrar devreye alınarak koruma
ürünleri çalışır duruma getirilmelidir. Aksi taktirde devre korumasız kalacaktır bu sebeple bağlanacak sigortaların kontak çıkışlı olarak
tercih edilmesi önemlidir.
500 A in üzerinde ise
Maksimum 500 A
Maksimum 125 A

57. İlave Tesisat Rehberi
Minimum Bağlantı Kesitleri
.
Conductor type Conductor cross-section
mm2
Type I (class B) 16 Cu
Type II (class C) 6 Cu
Type III (class D) 1.5 Cu
Source: DIN EN 0185-305, Part 3

58. İlave Tesisat Rehberi
• Paralel kablaj yapılmamalıdır (korunan ve korunmayan kablolar).
• Kablolar ve yıldırım darbe koruyucu, loop içinde olmamalıdır.
Yanlış Montaj

59. SAT receivers
DS-F
m/f
DS-F f/f
1
1
FineController FC-
SAT-D
22
2
2
Chapter 6: Surge protection for data lines, telecommunications systems and ICA systems
Switch

60. Star network Ethernet 100BaseT
External data line
HUB/switch
RJ45S-
E100/4-C
1
1
3
3 3
333
1
RJ45S-
E100/4-B
1
Chapter 6: Surge protection for data lines, telecommunications systems and ICA systems
Net Defender
2
2
2 2
222
2

61. Priz Tipi Korumalar
Priz tipi koruma
Anten koruma
Telefon koruma
Uydu Anten koruma
Üçlü Priz koruma
Adaptörlü koruma

62. Application LSA- Plus
Installation and devices
Basic protection (spark gaps)
• high protection level
• high current capacity
• good frequency attributes
Combi protection
• low protection level
• over current fuse
• small nominal currents

63. LSA-strip
Design of connecting – and separating strip l
Cable side
Incomming cable with color code
Connection contact for cable
Connection contact for switch cable
Name of double wire/pair (DA)
Hole for numbering

64. Protection of a high speed computer network
PC PC PC PC PC
PC
230 V 230 V 230 V 230 V 230 V
230 V

65. Kamera ve Anten Korumaları
BNC tip
N tip

66. High frequency protectors
To use for
 TV and satellite installations
 radio transmission
 video and audio signals

67. Types of arrester for high frequency applications
λ/4-Protector
- Is working linke a filter
- No DC possible
Not be used for current controlled
antenna systems
Protection with spark gap
- DC transmission possible
- Not very high bandwidth possible
- Many plug systems available

68. Overvoltage protection for sat antenna
Quelle: EN 60728-11:2005
1) Net connection
2) Equipotential bar
2a) Equipotential bar
3) Equipotential wire
4) Earth line
5) Earth connection
6) Earthing system
7) Protection wire
Protection must be planed for energy side also!

69. Protection of CCTV (Close Circuit Television)
• Suggestion for koax based systems
• For IP-based systems

70. Data ve Komünikasyon Teknolojisinde Darbe
Koruma
Geniş band koruma (kırmızı)
Bina girişindeki hatta monte edilir.
Kombine Koruma (mavi)
Bina girişindeki hatta monte edilir.
Korunacak cihazla arasındaki mesafe 10m’yi
aşmamalıdır.
Ya da hassas koruma (yeşil)
Korunacak cihaza monte edilir.
Tutarlı cihaz renkleri verilen cihazlar:

71. Application solution for CCTV (Close Circuit
Television)

72. Application solution for CCTV (Close Circuit
Television)

73. RS 232 / RS 485 / Ehernet / Cat 5 / RJ11 / RJ45
korumalar