Blog

İletişim Sistemlerini Korumak İçin Yıldırımdan Koruyucular Nasıl Çalışır

İletişim Ağlarında Gerilim Aşırı Gerilimlerinin Anlaşılması

Çalışma Prensibi: Yüksek Gerilim Geçici Durumlarının Topraklamaya Yönlendirilmesi

Yıldırımdan koruyucular, aşırı gerilim durumunda toprağa en düşük dirençli yolu sağlayarak çalışır. Gaz deşarj tüpleri gibi bileşenler fazla gerilim tespit ettiğinde yaklaşık 25 nanosaniyede iyonlaşmaya başlar ve toprağa güvenli bir şekilde yönlendirilmeden önce yaklaşık 100 kiloamperlik geçici akımları bile taşıyabilir. Gerilim dalgalanması koruma çalışmaları, bu hızlı reaksiyonun hassas elektronik ekipmanlara zarar verebilecek seviyelerin çok altında normal çalışma gerilimlerini koruduğunu göstermiştir. Birçok modern sistem, geleneksel kıvılcım aralıkları ile metal oksit varistörleri birleştiren çok kademeli yaklaşımlar kullanır. Bu kombinasyonlar, ani gerilim sıçramalarını ve farklı endüstriyel uygulamalarda daha uzun süre devam eden aşırı gerilim koşullarını oldukça etkili bir şekilde ele alır.

Tepki Süresi ve Bastırma Gerilimi: Yıldırımdan Koruyucular İçin Temel Performans Ölçütleri

İyi bir aşırı gerilim koruması, ekipmanın dayanabileceği seviyede kalacak şekilde kısma gerilimlerini korurken 100 nanosaniyenin altında tepki verebilen parafudrlara bağlıdır. Özellikle telekom ekipmanları için, yüksek kaliteli cihazlar bu kısma seviyelerini 1,5 kV'ın altına indirmeyi başarır. UL 1449 sertifikalı modellerin yaklaşık 15.000 simüle edilmiş aşırı gerilime kadar dayandığı görülmüştür ve bu da mühendislerin bu bileşenleri seçerken güven duymasını sağlar. Çoğu uzman, kısma geriliminin sistemin maksimum geriliminin %130 ile %150 arasında ayarlanması durumunda en iyi sonucun alındığını kabul eder. Bu aralık, sinyal kalitesini fazlaca bozmadan elektrik darbelerine karşı sağlam bir koruma sunar ve ağ operatörleri açısından hizmet güvenilirliğini sürdürmek için büyük önem taşır.

Telekomünikasyon Altyapısında Paratonerlerin Temel Kullanım Alanları

Telekomünikasyon Kulelerinin Doğrudan ve İndüklenmiş Yıldırım Darbelerinden Korunması

İletişim kuleleri, yıldırım konusunda iki ana sorunla karşı karşıyadır: doğrudan kendilerine isabet eden vuruşlar ve yakınlardaki yıldırım çakmalarından kaynaklanan bu sinir bozucu indüklenen gerilim dalgaları. Geçen yıl IEEE tarafından yayımlanan araştırmaya göre, bu kulelerin en üst kısmına uygun şekilde yerleştirildiğinde, paratonerler 50 kiloamperin üzerindeki devasa elektrik akımlarının %90'ını yakalayıp topraklama sistemine yönlendirmeyi başarıyor. Ancak indüklenen gerilim dalgaları tamamen farklı bir hikâyedir. Bunlar kulelerde görülen tüm ekipman hasarlarının yaklaşık %37'sini oluşturur, ancak kaliteli paratonerler burada da harika iş çıkarır ve baz istasyonlarındaki hassas elektronik cihazları korumak için ani voltaj artışlarını yaklaşık 500 volttan daha düşük seviyelerde tutar. Federal İletişim Komisyonu'nun 2023 yılındaki en son bulgularına dayanarak verilere baktığımızda, hiçbir koruma olmayanlara kıyasla, doğru paratoner korumasına sahip kulelerde gerilim dalgalarından kaynaklanan arıza olaylarında neredeyse %78 oranında azalma görüldüğünü öğreniyoruz. Bu durum, bu tür güvenlik ekipmanlarına yatırım yapmanın oldukça güçlü bir gerekçesini oluşturuyor.

Dış Mekân Antenleri ve Koaksiyel Besleme Hatları için Aşırı Gerilim Koruma

Dış mekân antenleri ve koaksiyel kablolar, aşırı gerilimlerin girebileceği başlıca giriş noktalarıdır ve sinyal hattı hasarlarının %80'i bu bileşenlerin 100 metre içinde gerçekleşir. İletişim portları için modern yıldırım koruma cihazları şu özelliklere sahiptir:

• <6 ns tepki süresi ile ekipman hasarı oluşmadan önce aşırı gerilimi sınırlama
• Sinyal kaybını önlemek için 6 GHz'e kadar frekans uyumluluğu
• En az 20 kA'lik ani akım kapasitesi

Bu spesifikasyonlar, 5G frekanslarında 0,5 dB'den düşük eklenim kaybı sağlarken fırtınalar sırasında kesintisiz çalışmayı garanti eder.

Entegre Korumalı Stratejiler: Yapısal Çubukların Elektronik Koruma Cihazlarıyla Birleştirilmesi

Üst düzey telekom operatörleri katmanlı savunma sistemleri uygular:

Koruma Katmanı	Fonksiyon	Performans Metriği
Yapısal çubuklar	Doğrudan darbeleri yönlendirme	%%95 darbe yakalama oranı
Çevre koruyucular	Toplu enerjiyi yönlendir	100 kA aşırı gerilim kapasitesi
Ekipman seviyesinde aşırı gerilim koruma cihazları (SPD'ler)	İnce ayarlı voltaj sınırlama	geçirilen gerilim <1.500 V

Bu çok aşamalı strateji, 150 hücresel site üzerinde yapılan 12 aylık bir çalışmada (CTIA 2024) aşırı gerilim kaynaklı kesintileri %63 oranında azaltmıştır. Kritik başarı faktörleri arasında düşük topraklama direnci (<5 Ω) ve koruma katmanları arasında en az 30 metre iletken mesafesi sağlanması yer almaktadır.

Güvenilir Aşırı Gerilim Koruması için Yıldırımsavar Özelliklerinin Değerlendirilmesi

Aşırı Akım Kapasitesi ve Enerji Soğurma Düzeyleri

Aşırı gerilim sınırlayıcılar, 2023 yılı IEC standartlarına göre 100 kiloamperin üzerindeki akım sıçramalarını yapısal bütünlüklerini korurken yönetebilmelidir. Enerji taşıma kapasitesi açısından bu değerleri joule cinsinden ölçeriz ve bu da bize bir cihazın bozulmaya başlamadan önce ne kadar elektrik şokunu kaldırabileceğini gösterir. Örneğin yıldırım darbelerinin sık görüldüğü kıyı bölgelerindeki telekom istasyonlarını ele alalım. Alan testleri, montajcılar daha ucuz olanlara göre en az 40 kilojoule değerine sahip aşırı gerilim sınırlayıcıları tercih ettiklerinde, voltaj artışından kaynaklanan sorunların yaklaşık %72 oranında azaldığını göstermiştir. Sonuçta bu bölgeler hava koşullarına bağlı elektriksel bozulmaların sürekli tehdidiyle karşı karşıyadır.

Sinyal Zayıflamasını Önlemek için Çalışma Frekansını Uyumlandırma

Sistem frekansı için doğru arrestörleri seçmek pratikte büyük önem taşır. 900 MHz'de çalışan RF ekipmanlarıyla çalışırken, istenmeyen sinyal yansıtmalarını engellemek için bu özel frekansta 0,5 ohm'dan düşük empedans gösteren arrestörlere ihtiyaç duyulur. 2022'de yapılan bir saha testi, uyumsuzluğun ne kadar kötü olabileceğini açıkça gösterdi - birkaç 5G küçük hücre kurulumunda yaklaşık %18 sinyal kaybı yaşandı. Deneyimli mühendislerin çoğu, yüksek hızlı veri iletiminin temiz ve güvenilir kalması için performansı riske atmadan frekans seçici kelepçeleme tekniklerine bağlı kalmak gerektiğini söyler.

Pazarlama İddiaları vs. Gerçek Dünya Performansı: Veriler Ne Diyor

Bazı şirketler ürünlerinin yıldırım darbelerine karşı tam koruma sunduğunu iddia eder, ancak gerçek dünya testleri farklı bir hikaye anlatır. Tekrarlanan güç aşırmalarına maruz kaldıklarında, dört arresterden biri vaat edilen voltaj özelliklerine gerçekte ulaşamaz (UL bunu 2023 yılında tespit etti). Uygulamada neler olduğuna bakmak durumu netleştirir. Ülke genindeki 47 farklı telekomünikasyon konumunda, IEC 61643-11 gibi uygun sertifika işaretlerini taşıyan ekipmanlar, beş yıllık çalışma süresince yaklaşık %89 oranında işlevsel kaldı. Sertifikasız cihazlarda ise durum pek iyi değil. Bu kurulumlarda güvenilirlik yalnızca %54'e düştü. Sertifikalı ve sertifikasız ürünler arasındaki bu fark, akıllı işletmelerin büyük satın alma kararları vermeden önce her zaman gerçek laboratuvar sonuçlarını kontrol etmelerinin neden önemli olduğunu oldukça açık hale getiriyor.

Kanıtlanmış Etkinlik ve Yıldırımdan Korunma Cihazlarının Kullanımında En İyi Uygulamalar

Vaka Çalışması: Kırsal Bir Telekom İstasyonunda Aşırı Gerilim Hasarının Önlenmesi

Nebraska'nın kırsal kesimindeki küçük bir telekom tesisinde, uygun bir koruma sistemi uygulanana kadar her yıl yaklaşık 12 ekipman arızası yaşanıyordu ve bunların nedeni aşırı gerilimdi. Koaksiyel kablolar boyunca ve kulelerinin alt kısımlarına özellikle 100 kA'lık ani akım yükünü taşıyabilen Sınıf I modeller olmak üzere yıldırımdan koruyucular (parafudr) yerleştirdikten ve her şeyin doğru şekilde topraklandığından emin olduktan sonra durum büyük ölçüde değişti. Bakım kayıtlarına göre ardışık üç fırtına mevsimi boyunca hiç aşırı gerilim olayı yaşanmadı. Bu süre zarfında gerilim sıçramaları 6 kV'ın altında kaldı ve bu değer, yönlendiriciler ve anahtarlar gibi çoğu ağ cihazının hasar alabileceği düzeyin çok altındaydı. Bu tür koruma sistemleri, yaz aylarındaki öngörülemeyen fırtınalar sırasında işlerin kesintisiz devam etmesini sağlamada gerçek bir fark yaratır.

Veri Analizi: Parafudr Kurulumundan Sonra Ekipman Arızalarında %78 Azalma (FCC Raporu)

2022 yılında FCC tarafından yaklaşık 450 farklı kule konumu incelenerek yapılan bir araştırmaya göre, IEEE 1410 uyumlu paratonerler kurulduğunda yıldırım darbelerinin neden olduğu ekipman arızalarında oldukça etkileyici bir düşüş yaşanmıştır. Sayılar genel olarak %78'lik bir azalmayı göstermiştir. Bu yeni paratonerlerin bu kadar iyi çalışmasının temel nedeni, mikrosaniyenin kesirleri içinde neredeyse anında tepki vermeleri ve gerilim sıçramalarını 2'ye 1 oranının altında tutmalarıdır. Bu durum, eski gaz deşarjlı koruyucuların çok ötesindedir ve yaklaşık %40 daha iyi koruma sağlar. Ayrıca şunu da işit ki; teknisyenler modern paratonerlere ek olarak ekranlı kablolar kullandıklarında arıza oranı ayrıca büyük ölçüde düşmüştür. Yılda her bir sahada ortalama sadece yarım olay gerçekleşiyor gibi bir seviyeye inilmiştir.

Strateji: Birincil ve İkincil Koruma Aşamalarını Kullanan Katmanlı Sürüklenme Koruması

Önde gelen operatörler iki aşamalı bir koruma modeli uygular:

1. Birincil Koruma : Her 50 metrede bir yerleştirilen yıldırımlık çubuklar doğrudan darbeleri yönlendirirken, koruma kabloları kritik altyapılara ulaşmadan önce indüklenen gerilim dalgalarını uzaklaştırır
2. İkincil Koruma : Çok aşamalı aşırı gerilim koruma cihazları (SPD'ler), artan geçici gerilimleri 1,5 kV'nin altına düşürür

Bir 5G backhaul ağı vaka çalışmasında, bu yaklaşımın aşırı gerilim enerjisine maruz kalma oranını %94 azalttığı görülmüştür ve birincil sistemler enerjinin %90'ını karşılamış, ikincil parafudrlar ise kalan kısmı yönetmiştir. Topraklama direncinin yıllık olarak kontrol edilmesi — sürekli 5 Ω'nun altında tutulması — uzun vadeli etkinlik açısından kilit öneme sahipti.

SSS Bölümü

Parafudrlar ne için kullanılır?

Parafudrlar, yıldırım darbelerinden kaynaklanan yüksek gerilim geçişlerinden iletişim sistemlerini korumak için kullanılır.

Parafudrlar ne kadar hızlı tepki verebilir?

Parafudrlar, ekipmanları voltaj artışlarından korumak için 100 nanosaniyenin altında tepki verebilir.

Yıldırımdan korunma sistemlerinde topraklamanın önemi nedir?

Doğru topraklama, büyük elektrik akımlarının toprağa güvenli bir şekilde yönlendirilmesini sağlayarak hassas ekipmanlara zarar gelme riskini en aza indirir.

Tüm yıldırımsavarlar eşit derecede etkili midir?

Hayır, yıldırımsavarların etkinliği değişiklik gösterebilir. Uygun sertifikalara sahip olanlar gerçek dünya testlerinde önemli ölçüde daha iyi performans gösterme eğilimindedir.