Endüstriyel tesisler; hassas elektronik sistemleri, yanıcı/patlayıcı maddeleri ve yüksek yatırım maliyetleri nedeniyle yıldırım deşarjlarına karşı yüksek risk altındadır. Sadece can güvenliği değil, üretimin sürekliliği için de yıldırımdan korunma ve topraklama sistemlerinin doğru projelendirilmesi hayati önem taşır. Bu yazıda, uluslararası standartlar (IEC, NFPA, IEEE) ve ulusal yönetmelikler ışığında endüstriyel tesislerde yıldırımdan korunma kriterlerini inceliyoruz.

Genel çerçeve için ve ayrıntılı olarak ele aldığımız yazılara bakabilirsiniz. Burada ise endüstriyel sahada sık kaçırılan beş kritik karara odaklanıyoruz.

1. Patlayıcı ve yanıcı (Ex-proof) alanlarda yıldırımdan korunma

Petrokimya tesisleri, boya fabrikaları veya gaz dolum tesisleri gibi muhtemel patlayıcı ortam (ATEX) barındıran alanlarda, yıldırım deşarjının yaratacağı en ufak bir kıvılcım felaketle sonuçlanabilir.

Standartların yaklaşımı: IEC 62305 (Yıldırımdan Korunma) ve IEC 60079 (Patlayıcı Ortamlar) standartları bu alanlarda bir arada değerlendirilmelidir.

İzole sistemler: Ex-proof alanlarda, yıldırım akımının patlayıcı gaz veya toz bulutuyla temasını engellemek için doğrudan tank veya yapı üzerinden değil; izole yakalama uçları ve gergi telleri ile koruma sağlanması tercih edilmelidir.

Kıvılcım sönümleme: Flanş geçişlerinde ve boru hatlarında eşpotansiyel kuşaklama eksiksiz yapılmalı; atlama kıvılcımlarını (sparking) önlemek adına özel sönümleyici (spark gap) elemanlar kullanılmalıdır.

Bu tesislerde ürün seçimi ve topraklama konfigürasyonu için yazımız tamamlayıcıdır. Ex-proof ekipman, yıldırımdan korunma sisteminin yerine geçmez.

2. Çatısında GES bulunan tesislerde durum

Endüstriyel tesislerin çatılarına kurulan GES projeleri, tesise düşme ihtimali olan yıldırımın doğrudan panellere ve invertörlere yönelmesine sebep olabilir. Genel GES topraklama yaklaşımını yazımızda ele almıştık; endüstriyel çatıda asıl tasarım çatalı şudur:

Ayrılma mesafesi (s): IEC 62305-3 standardına göre en kritik parametre “ayrılma mesafesi”dir. Yakalama uçları ve iniş iletkenleri ile GES konstrüksiyonu arasında hesaplanan s mesafesi korunabiliyorsa, izole bir yıldırımdan korunma sistemi kurulmalıdır.

Eşpotansiyel bağlantı: Mesafe korunamıyorsa, GES konstrüksiyonu dış yıldırımlık sistemi ile birleştirilmeli; ancak bu durumda tesisin içine girecek kısmi yıldırım akımlarına karşı çok daha güçlü Tip 1+2 parafudr sistemleri kurgulanmalıdır. TS EN 62548 gibi fotovoltaik sistem standartları, bu tür tasarımlarda elektriksel güvenlik gereksinimlerini detaylandırır.

“Çatıya panel kondu, paratoner vardı” cümlesi, ayrılma mesafesi hesabının yerine geçmez.

3. Yıldırımdan korunma ve topraklama tesisatlarının ilişkisi

Sektörde sıkça düşülen bir hata, yıldırımdan korunma topraklaması ile tesis koruma/işletme topraklamasının birbirinden bağımsız yapılmasıdır.

Tek ve bütünleşik ağ: EMO (Elektrik Mühendisleri Odası) Topraklamalar Yönetmeliği ve IEEE 80 standartlarına göre, bir tesiste bulunan tüm topraklama sistemleri toprak altında birleştirilerek tek bir eşpotansiyel ağ (mesh) oluşturulmalıdır.

Potansiyel sürüklenmesi: Yıldırım düştüğünde topraklama sistemleri ayrıysa, iki sistem arasında devasa bir potansiyel fark oluşur. Bu fark toprak üzerinden veya tesisat üzerinden atlama yaparak cihazların yanmasına sebep olur. Doğru mühendislik yaklaşımı, tüm topraklamaların ana eşpotansiyel barada (MEB) birleştirilmesidir.

Koruma ve işletme topraklamasının farklı işlevleri olabilir; yazımızda bu ayrım anlatılır. Ancak işlevlerin ayrı olması, toprak altında iki ayrı ada bırakılacağı anlamına gelmez. MEB’in rolü için yazımıza bakabilirsiniz.

4. Tesislerde iç yıldırımlığın (SPD/parafudr) önemi

Dış yıldırımlık (paratoner, Faraday kafesi vb.) yapıyı fiziksel hasardan korur; ancak içindeki elektronik sistemleri korumaz.

Yıldırım deşarjı dışarıya düşse bile yaydığı elektromanyetik darbe (LEMP) ile kablolar üzerinde binlerce voltluk aşırı gerilim endükler.

Endüstriyel tesislerde SCADA sistemleri, PLC panoları ve hassas sensörleri korumak için IEC 61643 standartlarına uygun olarak kademeli koruma yapılması zorunludur: Tip 1 ana pano, Tip 2 tali pano, Tip 3 cihaz önü. İç yıldırımlık olmadan yapılan bir koruma her zaman eksiktir.

Dış koruma yöntemlerinin sınırları için yazımıza; riskin sayısal tarafı için bakabilirsiniz.

5. Kurulum sırasında dikkat edilmesi gereken kriterler

Sistemin kâğıt üzerinde doğru tasarlanması kadar, sahada doğru uygulanması da önemlidir:

Malzeme standartları: Kullanılan tüm iletkenler, klemensler, topraklama elektrotları ve eşpotansiyel baralar mutlaka TS EN 62561 (Yıldırımdan Korunma Sistemi Bileşenleri) standart serisine uygun, test edilmiş ve sertifikalı ürünler olmalıdır.

Korozyon ve kesitler: Toprak altı korozyon riski hesaplanmalı; endüstriyel atıkların toprağa karıştığı tesislerde uygun alaşımlı iletkenler (ör. som bakır, V4A paslanmaz çelik) seçilmelidir. Elektrot seçimi için; temel ağı için yardımcı olur.

Test ve bakım: Kurulum sonrası yalnızca geçiş direnci (topraklama megeri ile) ölçülmemeli; süreklilik testleri de yapılmalıdır.

Uzman mühendislik ekipleriyle çalışmanın zorunluluğu

Yıldırımdan korunma, standart dışı uygulamaları veya yetkisiz müdahaleleri affetmeyen, doğrudan can güvenliğini ilgilendiren bir fiziksel olaydır.

Bu tesisatların tasarımı, malzeme seçimi ve kurulumu standart bir elektrik işi olarak görülmemelidir. Risk analizi, ayrılma mesafesi ve topraklama yayılma direnci hesaplarının doğru yapılabilmesi için bu alanda uzman elektrik mühendisleriyle çalışılması önemlidir. Yanlış kurulan bir yıldırımlık sistemi, tesisi korumak yerine yıldırım akımlarını tesisin kalbine taşıyan bir tehlike kaynağına dönüşebilir.

Sık sorulan sorular