Aşırı gerilim koruma cihazı, diğer adıyla aşırı gerilim koruyucusu veya SPD, elektrik devresinde meydana gelebilecek voltaj dalgalanmalarına karşı elektrik bileşenlerini korumak için tasarlanmıştır.

Elektrik devresinde veya haberleşme devresinde dışarıdan gelen bir müdahale sonucu ani akım veya gerilim artışı meydana geldiğinde, aşırı gerilim koruma cihazı çok kısa bir sürede iletime geçip şöntleşerek, aşırı gerilimin devredeki diğer cihazlara zarar vermesini önleyebilir.

Aşırı gerilim koruma cihazları (SPD'ler), kesintileri önlemek ve sistem güvenilirliğini artırmak için uygun maliyetli bir yöntemdir.

Genellikle dağıtım panolarına monte edilirler ve geçici aşırı gerilimleri sınırlayarak geniş bir uygulama yelpazesinde elektronik cihazların sorunsuz ve kesintisiz çalışmasını sağlamada önemli rol oynarlar.

Bir SPD, geçici dalgalanmalardan gelen aşırı voltajı korunan ekipmandan uzaklaştırarak çalışır. Genellikle aşırı voltajı emen ve toprağa yönlendiren metal oksit varistörlerden (MOV'lar) veya gaz deşarj tüplerinden oluşur, böylece bağlı cihazları korur.

Güç dalgalanmaları, yıldırım düşmesi, elektrik şebekesi anahtarlaması, hatalı kablolama ve yüksek güçlü elektrikli ekipmanların çalışması gibi çeşitli nedenlerle meydana gelebilir. Ayrıca, motorların çalıştırılması veya büyük cihazların açılıp kapatılması gibi bir binanın içinde meydana gelen olaylardan da kaynaklanabilir.

Bir SPD kurulumunun birçok faydası olabilir, bunlar arasında şunlar yer alır:

Hassas elektronik cihazların zararlı voltaj dalgalanmalarından korunması.

Bilgisayar sistemlerinde veri kaybının veya bozulmasının önlenmesi.

Cihaz ve ekipmanların elektriksel bozulmalardan korunarak kullanım ömürlerinin uzatılması.

Elektrik dalgalanmalarından kaynaklanan elektrik yangını riskinin azaltılması.

Değerli ekipmanlarınızın güvende olduğunu bilmenin verdiği gönül rahatlığı.

Bir SPD'nin ömrü, kalitesi, karşılaştığı dalgalanmaların şiddeti ve bakım uygulamaları gibi faktörlere bağlı olarak değişebilir. Genellikle SPD'lerin ömrü 5 ila 10 yıl arasındadır. Ancak, optimum korumayı sağlamak için SPD'leri düzenli olarak denetlemeniz ve test etmeniz ve gerektiğinde değiştirmeniz önerilir.

SPD'lere olan ihtiyaç coğrafi konum, yerel düzenlemeler ve bağlı elektronik ekipmanın hassasiyeti gibi faktörlere bağlı olarak değişebilir. Özel ihtiyaçlarınızı değerlendirmek ve elektrik sisteminiz için bir SPD'nin gerekli olup olmadığını belirlemek için kalifiye bir elektrikçiye veya elektrik mühendisine danışmanız önerilir.

SPD üretiminde kullanılan birkaç yaygın aşırı gerilim koruyucu bileşen metal oksit varistörler (MOV'lar), çığ arıza diyotları (ABD'ler - eskiden silikon çığ diyotları veya SAD'ler olarak bilinirdi) ve gaz deşarj tüpleridir (GDT'ler). MOV'lar AC güç devrelerinin korunması için en yaygın kullanılan teknolojidir. Bir MOV'un aşırı gerilim akımı derecesi, kesit alanı ve bileşimiyle ilgilidir. Genel olarak, kesit alanı ne kadar büyükse, cihazın aşırı gerilim akımı derecesi o kadar yüksek olur. MOV'lar genellikle yuvarlak veya dikdörtgen geometriye sahiptir ancak 7 mm (0,28 inç) ile 80 mm (3,15 inç) arasında değişen çok sayıda standart boyutta gelir. Bu aşırı gerilim koruyucu bileşenlerin aşırı gerilim akımı dereceleri büyük ölçüde değişir ve üreticiye bağlıdır. Bu maddede daha önce tartışıldığı gibi, MOV'ları paralel bir diziye bağlayarak, dizinin aşırı gerilim akım derecesini elde etmek için tek tek MOV'ların aşırı gerilim akım derecelerini bir araya getirerek bir aşırı gerilim akımı değeri hesaplanabilir. Bunu yaparken işletmenin koordinasyonuna dikkat edilmelidir.

Hangi bileşenin, hangi topolojinin ve belirli teknolojinin dağıtımının dalgalanma akımını yönlendirmek için en iyi SPD'yi ürettiğine dair birçok hipotez vardır. Tüm seçenekleri sunmak yerine, dalgalanma akımı derecesi, Nominal Deşarj Akımı Derecesi veya dalgalanma akımı yetenekleri tartışmasının performans test verileri etrafında dönmesi en iyisidir. Tasarımda kullanılan bileşenlerden veya dağıtılan belirli mekanik yapıdan bağımsız olarak, önemli olan SPD'nin uygulamaya uygun bir dalgalanma akımı derecesine veya Nominal Deşarj Akımı Derecesine sahip olmasıdır.

IET Kablolama Yönetmeliği'nin güncel baskısı BS 7671:2018, bir risk değerlendirmesi yapılmadığı takdirde, aşırı gerilimin neden olduğu sonuçlar aşağıdaki durumlarda geçici aşırı gerilime karşı koruma sağlanması gerektiğini belirtmektedir:

İnsan hayatının ciddi şekilde yaralanmasına veya kaybına yol açmak; veya

Kamu hizmetlerinin kesintiye uğramasına ve/veya kültürel mirasın zarar görmesine neden olabilir; veya

Ticari veya endüstriyel faaliyetin kesintiye uğramasına neden olmak; veya

Çok sayıda aynı yerde yaşayan kişiyi etkiler.

Bu yönetmelik, konut, ticari ve endüstriyel amaçlı her türlü işyerini kapsamaktadır.

IET Kablolama Yönetmeliği geriye dönük olmamakla birlikte, IET Kablolama Yönetmeliği'nin önceki bir baskısına göre tasarlanmış ve kurulmuş bir tesis içindeki mevcut bir devre üzerinde çalışma yürütülüyorsa, değiştirilen devrenin en son baskıya uygun olduğundan emin olmak gerekir; bu yalnızca tüm tesisi korumak için SPD'ler kurulursa faydalı olacaktır.

SPD satın alıp almama kararı müşterinin elindedir, ancak SPD'leri çıkarıp çıkarmama konusunda bilinçli bir karar vermeleri için yeterli bilgi sağlanmalıdır. Karar, güvenlik risk faktörlerine ve SPD'lerin maliyetinin, birkaç yüz pound kadar düşük bir maliyete sahip olabilecek, elektrik tesisatı ve buna bağlı bilgisayarlar, televizyonlar ve duman algılama ve kazan kontrolleri gibi gerekli ekipmanların maliyetine göre değerlendirilmesine dayanarak verilmelidir.

Uygun fiziksel alan mevcutsa aşırı gerilim koruması mevcut bir tüketici ünitesine kurulabilir veya yeterli alan yoksa mevcut tüketici ünitesinin bitişiğindeki harici bir muhafazaya kurulabilir.

Ayrıca sigorta şirketinizle görüşmenizde fayda var; bazı poliçelerde ekipmanın SPD ile kapsanması gerektiği, aksi takdirde hasar durumunda ödeme yapılmayacağı belirtilebilir.

Aşırı gerilim koruyucunun (genellikle yıldırım koruması olarak bilinir) derecelendirmesi, bölmenin birleşim noktasına kurulan IEC 61643-31 ve EN 50539-11 alt bölüm yıldırım koruma teorisine göre değerlendirilir. Teknik gereksinimler ve işlevler farklılık gösterir. Birinci kademe yıldırım koruma cihazı 0-1 bölgesi arasına kurulur, akış gereksinimi için yüksektir, IEC 61643-31 ve EN 50539-11'in minimum gereksinimi Itotal (10/350) 12,5 ka'dır ve ikinci ve üçüncü seviyeler, esas olarak aşırı gerilimi bastırmak için 1-2 ve 2-3 bölgeleri arasına kurulur.

Aşırı gerilim koruma cihazları (SPD'ler), elektronik ekipmanları, hasara, sistem duruşlarına ve veri kaybına neden olabilen geçici aşırı gerilimin zararlı etkilerinden korumak için gereklidir.

Birçok durumda, özellikle hastaneler, veri merkezleri ve endüstriyel tesisler gibi kritik görev uygulamalarında, ekipman değiştirme veya onarım maliyeti önemli olabilir.

Sigortalar ve devre kesiciler bu yüksek enerjili olaylarla başa çıkmak için tasarlanmamıştır, bu nedenle ek aşırı gerilim koruması gereklidir.

SPD'ler, geçici aşırı gerilimi ekipmandan uzaklaştırmak, ekipmanı hasardan korumak ve ömrünü uzatmak için özel olarak tasarlanmıştır.

Sonuç olarak SPD’ler modern teknolojik ortamda olmazsa olmazdır.

SPD Çalışma Prensibi

SPD'lerin arkasındaki temel prensip, aşırı voltaj için toprağa düşük empedanslı bir yol sağlamalarıdır. Voltaj yükselmeleri veya dalgalanmaları meydana geldiğinde, SPD'ler aşırı voltajı ve akımı toprağa yönlendirerek çalışır.

Bu şekilde gelen voltaj büyüklüğü, bağlı cihaza zarar vermeyecek güvenli bir seviyeye düşürülür.

Bir aşırı gerilim koruma cihazının çalışabilmesi için, farklı koşullar altında yüksek ve düşük empedans durumları arasında geçiş yapan en az bir doğrusal olmayan bileşene (varistör veya kıvılcım aralığı) sahip olması gerekir.

Bunların görevi, deşarj veya darbe akımını yönlendirmek ve aşağı akış ekipmanındaki aşırı gerilimi sınırlamaktır.

Aşırı gerilim koruma cihazları aşağıda belirtilen üç durumda çalışır.

A. Normal Durum (dalgalanmanın olmaması)

Herhangi bir dalgalanma durumu olmadığında SPD sisteme etki etmez ve açık devre gibi davranarak yüksek empedanslı durumda kalır.

B. Gerilim dalgalanmaları sırasında

Gerilim yükselmeleri ve dalgalanmaları durumunda SPD iletim durumuna geçer ve empedansı azalır. Bu şekilde darbe akımını toprağa yönlendirerek sistemi koruyacaktır.

C. Normal çalışmaya dönüş

Aşırı gerilim deşarj edildikten sonra SPD normal yüksek empedans durumuna geri döner.

Aşırı Gerilim Korumalı Cihazlar (SPD'ler) elektrik şebekelerinin temel bileşenleridir. Ancak, sisteminiz için uygun bir SPD seçmek zor bir konu olabilir.

Maksimum sürekli çalışma voltajı (UC)

SPD'nin nominal voltajı, sisteme uygun koruma sağlamak için elektrik sistemi voltajıyla uyumlu olmalıdır. Daha düşük bir voltaj derecesi cihaza zarar verir ve daha yüksek bir derece geçişi düzgün şekilde yönlendirmez.

Tepki Süresi

SPD'nin geçici durumlara tepki verme süresi olarak tanımlanır. SPD ne kadar hızlı tepki verirse, SPD tarafından sağlanan koruma o kadar iyi olur. Genellikle, Zener diyot tabanlı SPD'ler en hızlı tepkiye sahiptir. Gaz dolu tipler nispeten yavaş bir tepki süresine sahiptir ve sigortalar ve MOV tipleri en yavaş tepki süresine sahiptir.

Nominal deşarj akımı (In)

SPD 8/20μs dalga formunda test edilmeli ve konut tipi minyatür boyutlu SPD için tipik değer 20kA'dır.

Maksimum darbe deşarj akımı (Iimp)

Cihazın dağıtım şebekesinde beklenen maksimum dalgalanma akımını karşılayabilmesi, geçici bir olay sırasında arızalanmaması için gerekli testlerin yapılması gerekmektedir. Ayrıca 10/350μs dalga formu ile test edilmesi gerekmektedir.

Kelepçeleme Voltajı

Bu eşik gerilimidir ve bu gerilim seviyesinin üzerinde SPD, güç hattında algıladığı herhangi bir gerilim geçişini sıkıştırmaya başlar.

Üretici ve Sertifikalar

UL veya IEC gibi tarafsız bir test tesisinden sertifikalı, iyi bilinen bir üreticiden bir SPD seçmek çok önemlidir. Sertifika, ürünün incelendiğini ve tüm performans ve güvenlik gerekliliklerini karşıladığını garanti eder.

Bu boyutlandırma yönergelerini anlamak, ihtiyaçlarınıza en uygun aşırı gerilim koruma cihazını seçmenizi ve etkili aşırı gerilim korumasını garantilemenizi sağlayacaktır.

Aşırı gerilim koruma cihazları (SPD'ler), geçici aşırı gerilimlere karşı güvenilir koruma sağlamak için tasarlanmıştır, ancak belirli faktörler arızalarına yol açabilir. SPD'lerin arızalanmasının altında yatan bazı nedenler şunlardır:

1.Aşırı güç dalgalanmaları

SPD arızasının başlıca nedenlerinden biri aşırı voltajdır, aşırı voltaj yıldırım düşmesi, güç dalgalanmaları veya diğer elektriksel bozulmalar nedeniyle meydana gelebilir. Konuma göre uygun tasarım hesaplamalarından sonra doğru SPD tipini kurduğunuzdan emin olun.

2.Yaşlanma faktörü

Sıcaklık ve nem gibi çevresel koşullar nedeniyle SPD'lerin raf ömrü sınırlıdır ve zamanla bozulabilir. Ayrıca SPD'ler sık ​​voltaj yükselmelerinden zarar görebilir.

3.Yapılandırma sorunları

Yanlış yapılandırılmış, örneğin bir yıldız yapılandırılmış SPD, bir delta üzerinden bağlanan bir yüke bağlandığında. Bu, SPD'yi daha yüksek voltajlara maruz bırakabilir ve bu da SPD arızasına neden olabilir.

4.Bileşen arızası

SPD'ler, üretim hataları veya çevresel faktörler nedeniyle arızalanabilen metal oksit varistörler (MOV'lar) gibi çeşitli bileşenler içerir.

5.Uygunsuz topraklama

Bir SPD'nin düzgün çalışması için topraklama gereklidir. Bir SPD, uygunsuz bir şekilde topraklanırsa arızalanabilir veya muhtemelen bir güvenlik sorunu haline gelebilir.