Zarar Verici Gerilim Atlamalarında Bireylerin ve Tesisatın Koruması

[CRUEL]

Test edilmiş Alçak Gerilim Anahtarlama Tesisatları için güvenlik
önlemleri bakımından incelenip test edildiklerinden dolayı yüksek bir
ilgi ve talepe vardır.Mamafi kullanıma her an hazır olmanın şiddetle
istenmesi dolayısıyla, Tesisattaki değişiklikler ve bakım çalışmaları
çoğunlukla gerilim altında gerçekleştirilir.Yani, İnsanlar ve
Tesisatlar için potansiyel tehlike hızla artar.Tehlike kaynaklarından
biri “zararlı gerilim atlamalarıdır”.Zararlı gerilim atlamalarına karşı
nasıl önlem alınabileceğini ve efektif standartlara uygun İnsan ve
Tesisat korumanın nasıl düzenlenebileceğini aşağıdaki yazı
belirtmektedir.

Alçak Gerilim anahtarlama tesisatlarında Zararlı gerilim atlamaları
kaide olarak elle çalışma hataları dolayısıyla meydana gelirler.Bunlar
Montaj, Bakım ve Devreye alma esnasında ortaya çıkarlar.Daima bir
Anahtarlama Tesisinin kapısı açıkken oluşurlar.Tesisattaki
çalışmaların, gerilim altında veya gerilim altındaki cihazlarda
yapılması gerektiğinde, durum daha da güçleşir.Buda enerji ile
beslemenin daima hazır olmasına yönelik, yüksek talepten ileri
gelmektedir.



Bir diğer hata kaynağı , azaltılmış izolasyonda yahut hatalı kontak
yapılarında aranmalıdır.Montaj çalışmalarında yahut cihazların
değiştirilmesi esnasında hatalar oluşabilir.Zararlı bir gerilim
atlamasının meydana gelmesindeki üçüncü olasılık, kablo kanallarından
şalt tesisatının içlerine sızabilen fare gibi kemirici hayvanlardır.



Zararlı Gerilim Atlamasının Akış Şekli ve Etkileri

Zararlı gerilim atlaması, hızlı bir sıcaklık nedeni ile ( 10 ms’de
yaklaşık 13.0000 K’e çıkar. ) şalt tesisatının içinde, yaklaşık 15
ms’de, 2.105 Pa ile 3.105 Pa arasında bir basınç yükselmesi
yaratır.Tesisat kısımları örneğin Kapılar gibi, bu yüksek Basınç nedeni
ile tutucu mekanizmalarından ayrılabilirler ve yamularak deforme
olabilirler.Bunlara ek olarak, yüksek sıcaklık nedeniyle erime ve
Buharlaşmalar tesisatın içlerinde ortaya çıkar.Sonuçta tokside (
zehirli) gazlar oluşur ve basınç nedeni ile dışarı atılırlar.

Bundan dolayı, yakınlarda çalışan insanlar, hayati tehlikeli şekilde
yaralanabilirler.İnsanların zehirli gaz teneffüs ederek ölmesi seyrek
cereyan eden bir olay değildir.Aynı şekilde, deri yanıkları ve gözlerin
kör olması dikkate değer bir miktarda gerçekleşir.Bireylerin
yaralanması, ölmesinin yanısıra, şalt tesisatının kısmen veya komple
tahrip olması ve binada sekonder zararların oluşması gibi tesisat
zararları da ortaya çıkar.İşyeri tahribatın yüksekliğine bağlı olarak,
uzun bir süre üretimin durmasını ve yüksek tamirat masraflarını da
hesaba katmak zorunda kalır.



Elbette, bu ölçüde bir Gerilim atlama kazası hayli seyrek olabilir.Buna
rağmen bu olasılık ihmal edilmemelidir.”Federal Almanya İnce Mekanik ve
Elektroteknik Meslek Örgütünün” ( BGFE ) kaza istatistikleri, “Zararlı
gerilim atlaması” kazalarının, toplam Elektrik Kazalarına oranının
%25’in altında olduğunu göstermektedir.Bu 80’li yıllardan beri açık bir
azalmaya işaret eder.Bu gerilmenin bir sebebi de, DIN EN 61140 :
2001-08 ( Elektriksel darbelere karşı koruma ) gibi revize edilmiş
Standartlar olmuştur.Bu standartların uygulanması, Zararlı Gerilim
atlamalarının oluşumunun ister istemez azalmasına neden olmuştur.



Elektrik akım kazasında kişi başına gerekli tedavi masrafı, işletmedeki
normal bir kazanın masrafı ile karşılaştırılırsa, 2000 yılı itibariyle,
normal bir işletme kazasındaki 4500 EU’luk masrafa karşı, elektrik
kazasında 29.600 EU’luk masraf ortaya çıkmaktadır.Kazaya uğrayan kişi
uzun süre işe gelmediğinden dolayı işletme için oluşan iş gücü kaybının
hesaba katılması bu yüksek masrafın ortaya çıkmasına neden olmaktadır.



Ölümcül Elektrik kazalarının %34’ü 2000’de “Şalt Tesislerinde” meydana
gelmiştir.Buda, Elektrik mesleğindeki elemanların, çalışanlar arasında
en fazla tehlikeye hedef olan kesimin oluşturduğu anlamına
gelmektedir.BGFE’nin istatistiklerine göre, Elektrik meslek
elemanlarının, Elektrik kazalarındaki payı %60’ın hayli üzerindedir.Bu
yüksek kaza yüzdesine neden olan sebeplerden biri, beş güvenlik
kuralına dikkat edilmemesidir.


Standardlar bu konuda neler yazıyor?


Alçak Gerilim Tekniğinde, “Zararlı gerilim atlaması testleri” için iki
teknik belge önemlidir.Enternasyonel alanda IEC/TR3 61641:1996-01
Standardı bulunmaktadır.Avrupa bölgesinde EN 60439-1’Ek 2 ( VDE 0660
Kısım 500’e Ek 2, Ekim 1997 tarihli) kullanılmaktadır.Enternasyonel ve
Avrupa Bölgesi stanadardları, birbirinin aynıdır.

Teknik standardlar, dahili bir hata nedeni ile oluşturulan bir “ Zarar
verici gerilim atlaması” nın yarattığı şartlar altında, kapalı bir yapı
içindeki, Alçak Gerilim Şalt Cihaz kombinasyonlarının test metotları
yöntem yönetmeliğidir.Bu testin tek amacı, Şalt cihazları
kombinasyonlarının eğiliminin incelenmesi, Gerilim Atlamasının neden
olduğu, insana zarar verici tehlikelerin sınırlanmasıdır.Bu deneyi
yorumlanması gibi konuların üretici ile kullanıcı arasında
kararlaştırıldığı özel bir test’tir.Değerlendirme beş kriter dikkate
alınarak yapılır.Testin yapılmasını isteyen, bu beş kriterin hangisi
ile test sonucunun değerlendirilip hükme bağlanacağına karar vermelidir.

Alçak Gerilim Şalt Tesisatı yapılarında, “Gerilim atlamalarına karşı
konstrüktif koruma” ve “Gerilim atlamalarına karşı koruma sistemi”
olarak farklı iki tip vardır.”Gerilim atlamalarına karşı konstrüktif
koruma” Şalt cihaz kombinasyonlarının yapısının ve yerleştirilmesinin
düzenlenmesi ile realize edilir ve böylece “Gerilim Atlamalarının”
oluşması engellenmelidir.”Gerilim atlamalarına karşı koruma sistemi”
ise bir Komponent (Cihaz) ünitesi eklenmesi ile realize edilir.Yukarıda
anılan Ek 2 yazısı “ Gerilim Atlamalarına karşı konstrüktif koruma” ile
ilgilidir.Burda, kapı ve kapakların emniyetli olarak kapalı olduğu
durumlar dikkate alınarak irdelenir.Burda, testlerin kapılar açıkken
yapılması da düşünülmeliydi.Kazaların büyük kısmı, kapı açıkken ortaya
çıkmaktadır.

Ek 2, VDE Alt Komite’si tarafından yeniden hazırlanmış ve Mart 2001’de
DIN EN 60439-1 (VDE 0660 Kısım 500 ) Ek 2’sinin yeni baskı taslağı
olarak yayınlanmıştır.Bu taslakta ki yenilik, “Zararlı gerilim atlaması
şartları altında insanların korunması” ve “Zararlı gerilim atlaması
şartları altında tesisatın korunması” tarifleridir.

Mekanik ve termik etkiler bakımından insanların gerilim atlaması
tehlikesine uğramasını sınırlayan cihaz kombinasyonunun yeteneği
“Gerilim atlaması şartları altında insanların korunması” başlığı
altında irdelenir.Bu insanları ve tesisatları koruma testinde, bir
tehlikeye neden olabilecek bütün etkiler incelenmemektedir.Bu
incelenmeyen zararlı olabilecek etkiler arasında toksit Gazlar, optik
ışınlar, sıcaklık akımları, ses basıncı, aşırı basınç
bulunmaktadır.Bunlar, gerilim atlamasının ortaya çıktığı sırada, kapı
açıkken gerilim altındaki tesis de çalışmakta olan insanlar için
tehlike oluştururlar.


Gerilim atlama altındaki tesisatın korunması tarifi ile şu belirtilir:
Şalt cihazları kombinasyonun içinde tarif edilmiş bir alana, fonksiyonu
azaltıcı etkileme bakımından gerilim atlamasının tesirlerinin
sınırlandırılabilmesidir.Tesisat koruma testinin sonucu hakkında karar
vermek için 6 No’lu yeni kriter geçerlidir.7 No’lu kriter, üreticinin
beyanına göre ek olarak dikkate alınabilir.Tesisatın kısımlarının
gerilim atlaması durumunda tahrip olması ve öyle kalması göze
alınabilir.Bu durumda, hayli uzun bir süre tesisatın atıl kalması ve
masrafa neden olacak bir büyük tamir kabul edilerek göze alınır.


Bu taslak, tesisat alanında bireylerin güvenliği ve tesisatın kendisi için yeni bir baz oluşturur.

Zararlı gerilim atlamalarına karşı koruma sistemi


Koruma önlemleri kapı açıkken acaba ne kadar olabilir?”Gerilim
atlamalarına karşı konstrüktif koruma” önlemleri tesisatta çalışmakta
olan bireye gerilim atlama esnasında yeterli koruma sağlayabilir mi?

Vds-Yönetmelikleri Vds 2349, Bölüm 3.2 de buna bir cevap bulunur :
“Gerilim atlamaları diğer nedenler yanında 3.1 de ( İzolasyon hataları
) açıklanan etkilere uygun olarak ortaya çıkarlar ve özellikle yüksek
güçteki şalt cihazları kombinasyonların da veya dağıtım tesisatlarında
büyük tahribata neden olurlar. Uygun koruma önlemleri Bölüm 4.2 de
belirtilmektedir.


Bölüm 4.2 de belirtilenler :

“Eğer Gerilim Atlaması” çok kısa zamanda farkedilip, bastırılıp ve
arızalı Tesisat bölümü şebekeden ayrılırsa, gerilim atlamasının etkisi
altında, zararın boyutu, keza elektrik tesisatının devre dışı kalma
süresi ancak küçük tutulabilir.Koruma tesisleri, Gerilim Atlaması
durumunda akımın yükselişini ve ışık etkisini algılayarak bunu 5 ms
içinde söndürmelidir.

Bireylerin korunması açısından bu şu anlama gelir :

Şalt tesisatında çalışan personelin küçük yaralanmalarla olayı atlatma
şansı gerçekten olabilir.Çünkü 5 ms içerisinde Gerilim Atlaması max.
değerine henüz daha erişmemiştir.

Gerilim atlamalarına karşı konstrüktif bir koruma, gerçekten gerilim
atlamalarının etkisini kapalı tesisatta, tesisatın içinde
tutulabilir.Ancak, eğer tesisat açık ise bu konstrüktif koruma
etkisizdir.Bu durumda ek bir koruma sistemi gereklidir.

Bu bir Dedeksiyon sistemidir.Bu Gerilim atlaması saptama sistemi, Işık
ve Akım sensörleri ile elektronik Değerlendirme ünitesinden
oluşur.Çoklu Optik Lifler bazındaki ışık sensörleri ile ana baralar ve
dağıtım baraları keza bütün bara bağlantıları ve irtibatlandırma
sistemleri bütün uzunlukları boyunca kontrol edilip izlenirler.Linye
sensörleri yerine, tesisatın kontrolü için nokta sensörlerde
kullanılabilir.Her bir besleme güç şalterinden önce, ölçüm
dönüştürücüsü ile Gerilim Atlama Akımının saptanması gerçekleştirilir.

Bir gerilim atlaması durumunda ışık hüzmeleri ve gerilim atlama akımı
sensörler tarafından algılanır ve değerlendirilir.Gerilim atlamasına
maruz kalan ana toplam bara sistemini besleyen bütün güç şalterleri
açılır ve gerilim atlaması kesilir.

Gerilim atlaması saptama sisteminin toplam açma süresi, direk güç
şalterlerinin anahtarlama süreleri tarafından belirlenir ve 30 ms ile
70 ms arasında olurlar.

Ek 2 taslağına göre sensör düzeneği personel korumasının
iyileştirilmesinin yanında tesisat korunmasını da mümkün
kılar.Bindokuzyüzdoksanlı yılların ortasında, tesisata özgü gerilim
atlamasına karşı korumanın ilk tarifini “Moeller” Firması ortaya
koyarak kullandı.Burda tesisatın korunması ile tesisatın
fonksiyonlarının korunması farklılaştırılmaktadır.

Tesisat Fonksiyonu ve Personel Koruma

Eğer Gerilim Atlaması etkisinde bütün tesisat kısımlarının ve bütün
işletme elemanlarının fonksiyonları tam olarak varolmaya devam ederse,
tesisat fonksiyon koruması var demektir.Şalt tesisatı, bir gerilim
atlamasının söndürülmesi, nedenin ortadan kaldırılması ve izolasyon
testinden sonra tekrar devreye alınır.Tesisat kısımlarının, tesisat
komponentlerinin ve şalt tesisatının güç verdiği alanlarda ki işletme
elemanlarının, gerilim atlaması etkisinden dolayı değiştirilmesi gereği
ortadan kalkar.Ek 2’ye göre “Tesisat fonksiyonu korunması” talep edilir
ve gerçekleştirilirse, otomatik olarak Tesisat ve personel korunması da
koruma kapsamına alınmış olur.Bu gerilim atlaması koruma sisteminin
tesis edilmesiyle gerçekleştirilir.Bu sistem, halen her tarafı kapalı
tesisatta, en yüksek personel korumasını ve kapı açıkken de kısıtlı
personel korumasını mümkün kılar.


( Bild 1 )

Resim 1: Gerilim atlamasına karşı koruma sisteminin zincir halindeki peşpeşe parçalarının fonksiyonu

Resim 1, bir gerilim atlaması durumunda ışık hüzmeleri ve gerilim
atlama akımının sensörler tarafından algılanıp saptandığı ve referans
“Değerlendirme Ünitesi” tarafından değerlendirildiğini
gösterir.Referans Değerlendirme Ünitesi “Söndürme Cihazı”’na söndürme
talimatını verir.Söndürme Cihazı, hata ( arıza ) bölgesine paralel
olarak üç kutuplu bir kısa devre meydana getirir.Baralardaki gerilim
düşümünden dolayı da, gerilim, atlama oluşturması için gerekli değerin
altına düşürülür, ateşlenmesinden itibaren 2 ms’den ( 65 kA’de ) daha
az bir sürede gerilim atlaması söner.Bu da gerilim atlamasının tahrip
edici maximum değerine erişmeden önce söndüğü anlamına
gelmektedir.”Söndürme Cihazı” tarafından oluşturulan üç fazlı kısa
devre, besleyen güç şalteri tarafından devreden çıkarılır.Ek olarak
ayrıca çalışma akımı söndürücüsüne şalter açma sinyalini alır.


Sorun çözüm ünitesi, maximum konfigürasyonunda iki ayrı bara bölümünü
kontrol edebilir ve bara bölümlerine yöneltilmiş söndürme cihazlarını
gereğine uygun olarak tek tek devreye sokabilir.(Resim2 ). Bir
tesisatta bir çok değerlendirme ünitesi kullanılabilir.Bunlar, bir
komünikasyon hattı üzerinden birbiriyle iletişim kurar.



(Bild 2 )



Resim 2 : Gerilim atlaması Söndürme Cihazı



Sensor, Değerlendirme Ünitesi ve Söndürme Cihazından oluşan Gerilim
atlama koruma sistemi ile max.bir personel ve tesisat fonksiyon
koruması sağlanır.Gerilim atlamasının etkileri, gerilim atlamasının
asgari başlangıç seviyesi ile sınırlı kalır.Şalt tesisatı hata
nedeninin ortadan kaldırılması ve “Söndürme Cihazı”nın
değiştirilmesinden sonra tekrar işletmeye hazır hale gelir.( Resim 3 )



( Bild 3 )



Resim 3 : Söndürme cihazı ile birlikte Gerilim atlamasına karşı koruma sisteminin düzenlenmesi örneği



Gerilim atlaması, ortaya çıktığı başlangıç fazında söndürülür.Çevrede
bulunan personel korunur ve tesisatın fonksiyonları aksamadan devam
eder.Moeller Firması, TU Ilmenau ile birlikte kapı açık durumda iken
testler gerçekleştirmiştir.Bu test serisinin amacı aşırı basıncın,
ışınların, şua’nın ısı akımının ve diğer tıbbi ağırlıktaki önemli
parametrelerin, gerek gerilim atlamasına karşı koruma sistemli gerekse
koruma sistemsiz olarak insana olası tehlikelerini saptamaktır.Tehlike
yaratan bu büyüklükler, açık şalt tesislerinde inspektion, revizyon ve
bakım çalışmaları sırasında ve gerilim altındaki çalışmalarda veya
gerilim altında bulunan parçalar üzerindeki çalışmalarda ortaya
çıkarlar.”Gerilim Atlamasına karşı koruma sisteminin” kullanılmasıyla
personelin yaralanma riskinin önemli ölçüde azaldığını, incelemeler
göstermektedir.



Sonuç : Daha iyi Personel ve Tesis koruması mümkündür.



Eğer, arıza kaynağının süratle yok edilmesi ve önlenmesi için koruma
konsepti mevcutsa, ancak o zaman modern bir Enerji Dağıtımı, daha iyi
bir personel ve tesis koruması koşullarına ulaşmış olur.Şart koşulan
taleplerin daha da üzerine çıkan, standartlara uygun bir personel
koruması, iyi bir “Gerilim atlamasına karşı koruma sistemi” ile
sağlanır.İşletme fazında sürekli aynı yüksek düzeyde kalan bir kalite
sunan, yeni önlem kuralları, “tesis fonksiyon koruması”nı
gerçekleştirmek üzere şalt tesisi kurulmasında kullanılmaktadır.