IEC 61439-1 standardına göre, alçak gerilim pano sistemleri için çevresel koşullar, sistemin güvenli ve verimli bir şekilde çalışabilmesi için çok önemli bir faktördür. Bu koşullar üç ana başlık altında sınıflandırılmaktadır:

► Normal Çalışma Koşulları
► Özel Çalışma Koşulları
► Taşıma ve Depolama Koşulları

 

Alçak gerilim panoları, IEC 61439-1 standardına göre genellikle -5°C ile +40°C arasında, ortalama +35°C’yi aşmayan sıcaklıklarda çalışmak üzere tasarlanır. Bağıl nem oranı +40°C’de %50, daha düşük sıcaklıklarda ise %90’a kadar çıkabilir; ancak yoğuşma oluşmamalıdır. Panolar, toz, nem, aşındırıcı gazlar ve doğrudan güneş ışığına maruz kalmayan, 2000 metre rakımı aşmayan yerlerde kurulmalıdır.

Bu koşullar altında, sistem genellikle belirli bir sıcaklık aralığında ve belirli nem seviyelerinde sorunsuz çalışır. Normal çalışma koşullarına örnek teşkil eden tesisler arasında alışveriş merkezleri (AVM’ler), ofis binaları, hastaneler, konut ve rezidans projeleri ile okullar yer alır. 
 

Yüksek nem, tozlu ortamlar veya kimyasal maruziyet gibi faktörler özel çalışma koşulları olarak değerlendirilebilir. Bu tür ortamlarda pano sistemlerinin nasıl performans göstereceği, uygun tasarım ve önlemlerle belirlenmelidir. Örnek tesisler arasında petrokimya tesisleri, maden ocakları, gıda üretim alanları, offshore platformlar ve ağır sanayi tesisleri yer alır. Bu ortamlarda panoların koruma seviyesi artırılmalı, malzeme seçimi ve izolasyon çözümleri çevresel koşullara uygun olmalıdır.
 

Pano sistemlerinin nakledilmesi ve depolanması sırasında dikkat edilmesi gereken şartlardır. Bu koşullar, pano bileşenlerinin korunması, zarar görmemesi ve sistem performansının korunması için belirtilir. Örneğin, uygun ambalaj, taşıma sırasında sarsıntıların önlenmesi gibi hususlar taşıma ve depolama koşulları arasında yer alır.


 

 

Alçak gerilim panoları, içindeki elektriksel ekipmanların çalışması sırasında ısı üretir. Bu ısı, pano içerisindeki sıcaklığın yükselmesine neden olur. Yüksek sıcaklık, pano bileşenlerinin ömrünü kısaltabilir, malzeme yorgunluğuna ve izolasyonun bozulmasına yol açabilir. Ayrıca, aşırı ısınma akım taşıma kapasitesini düşürerek kısa devre riskini artırır ve pano güvenliğini tehlikeye sokarak yangın riskini yükseltir. Bu risklerin önüne geçebilmek için aşağıdaki konular incelenebilir.

► Tesis ortam koşullarının iyileştirilmesine yönelik önlemler
► Pano işlevselliğini korumaya yönelik önlemler

 

Alçak gerilim panoları, farklı iklim bölgelerinde ve çeşitli sıcaklık koşullarında kullanılmaktadır. Bu panoların istenen akım değerlerinde güvenli ve verimli çalışabilmesi için ortam sıcaklığının belirli sınırlar içinde tutulması önemlidir. Çünkü aşırı yüksek sıcaklıklar panoların içindeki elektronik bileşenlerin ısınmasına ve performans düşüklüğüne, hatta arızalara yol açabilir. Bu nedenle tesislerde alçak gerilim panolarının bulunduğu alanların ortam sıcaklığı iklimlendirme sistemleri ile kontrol altında tutulabilir. Bu sayede panoların dayanıklılığı artar, arıza riski azalır ve elektriksel sistemlerin sürekliliği güvence altına alınmış olur.
 

Pano içerisine entegre edilecek, Görsel 1’de gösterilen fan destekli soğutma sistemleri sayesinde sıcak hava sirkülasyonu sağlanarak bileşenlerin optimum sıcaklıkta çalışması desteklenir. Bu uygulama, panonun akım taşıma kapasitesinin artırılmasına da katkı sağlar.
 

Görsel 1: Fan destekli soğutma

Görsel 2’deki gibi sıcaklık izleme sistemlerinin pano içerisine entegre edilmesiyle iç ortam sıcaklığı anlık olarak izlenebilir. Bu sistemler belirlenen eşik değerler aşıldığında erken uyarı vererek iklimsel değişimlere bağlı olarak ortaya çıkabilecek aşırı sıcaklık veya soğukluk durumlarında operatörlerin zamanında müdahale etmesini ve olası arızaların önlenmesini sağlar.

Görsel 2: Sıcaklık izleme sistemi

 

Alçak gerilim panolarında nem ve yoğuşma pano içerisindeki elektriksel ekipmanların güvenli ve kesintisiz çalışmasını olumsuz yönde etkileyen kritik çevresel etkenlerdendir. Yoğuşma, atmosferdeki su buharının gaz fazından sıvı fazına geçişini ifade eder. Bu olay genellikle havanın soğumasıyla gerçekleşir. Yüksek nem oranına sahip havada sıcaklık düştüğünde su buharı yoğuşarak sıvı damlacıkları oluşturur. Bu durum pano içerisindeki elektriksel yalıtkanlığın azalmasına neden olup, kısa devre riskini artırmakla kalmaz, aynı zamanda pano içindeki cihazlarda hatalı ölçümler, gösterge sapmaları ve temas direncindeki artış gibi sorunlara zemin hazırlar.

 

Nem pano içerisindeki metal yüzeylerde paslanma ve korozyon riskini artırarak bağlantı noktalarının bozulmasına ve elektriksel temasın zayıflamasına sebep olur. Paslanma ve korozyon metallerin çevresel etkilerle kimyasal veya elektrokimyasal tepkimeler sonucunda bozulması sürecidir. Genellikle metal yüzeylerinde dayanım kaybı, renk değişimi, çukurlaşma ve yapısal zayıflama olarak kendini gösterir.

Bu tür olumsuz etkileri en aza indirmek amacıyla Görsel 3’te gösterildiği üzere bara yüzeylerine plasto-elastik bütil kauçuk malzeme ile izolasyon uygulaması yapılabilir. Bu uygulama özellikle yüksek nemin veya kimyasal gazların bulunduğu deniz taşıtları, deniz üstü yapılar (offshore platformlar) ile petrokimya, demir-çelik ve maden tesislerinde tercih edilmektedir.
 

Görsel 3: Plasto-elastik bütil kauçuk malzeme ile izolasyon uygulaması

Yoğuşma ve kimyasal etkilere karşı ek bir koruma sağlamak amacıyla bakır bara yüzeylerinin kalay kaplanması da yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Kalay kaplama işlemi genellikle DIN 50965 ve DIN EN ISO 2093 standartlarına uygun olarak gerçekleştirilir. Bu kaplama özellikle nemli ve korozif ortamlarda bakırın oksitlenmesini önleyerek iletkenliğin korunmasına ve sistem ömrünün uzatılmasına katkı sağlar. Bu yöntem elektriksel temas yüzeylerinde güvenilirliği artırırken bakım ihtiyaçlarını da azaltır. Görsel 4’te pano içerisinde yer alan kalay kaplanmış bara uygulaması örnek olarak gösterilmektedir.
 

Görsel 4: Kalay kaplanmış bakır uygulaması

Ayrıca Görsel 5’te görüldüğü gibi pano içerisine bir pano ısıtıcısı ile birlikte sıcaklık kontrollü bir termostat ve nem seviyelerini kontrol eden bir higrostat entegre edilerek iç ortam nem oranının %60’ın altında tutulması sağlanabilir. Bu sayede sıcaklık farklarından kaynaklanan yoğuşma riski azaltılarak pano içerisindeki elektriksel donanımın güvenliği artırılır.
 

 

Görsel 5: Nem önleme sistemi
 

 

Toz ve kir elektrik kontaklarının iletkenliğini azaltarak ark oluşumu riskini artırabilir. Ayrıca hava dolaşımını kısıtlayarak soğutma performansını olumsuz etkileyebilir.

Panoların bulunduğu ortamlar yağmura karşı yeterince korunmazsa yağmur sularının sistemin içine sızması ark oluşumuna ve ciddi arızalara yol açabilir.

Bu tür riskleri önlemek için IP (Ingress Protection) derecelendirmesi dikkate alınmalıdır. IEC 60529 standardına göre belirlenen bu derecelendirme, elektrikli ve elektronik cihazların katı cisimlere (toz vb.) ve sıvılara (su vb.) karşı koruma seviyesini gösterir. IP kodu genellikle IPXY formatında yazılır:

► X: Katı cisimlere (toz, kir vb.) karşı koruma seviyesini ifade eder (0-6 arası).
► Y: Sıvılara (su, nem vb.) karşı koruma seviyesini belirtir (0-8 arası).

Görsel 6’da, IP koruma sınıflarını gösteren tabloyu bulabilirsiniz.

 

Görsel 6: IP (Ingress Protection) koruma sınıfları

 

Ani gerilim yükselmeleri özellikle yıldırım düşmesi gibi iklimsel olaylar veya şebeke kaynaklı darbeler nedeniyle oluşabilir. Bu tür ani gerilim dalgalanmalarına karşı korunmak amacıyla panolara parafudr (Surge Protection Device – SPD) uygulanması önerilir. Resim 7’de görüldüğü üzere, pano içerisine entegre edilen bir parafudr sistemi iklim koşullarından kaynaklanan yıldırım düşmesi gibi ani gerilim yükselmelerini güvenli bir şekilde toprağa ileterek hassas ekipmanların korunmasını sağlar. Böylece dış çevrenin etkileri minimize edilerek sistemin kesintisiz ve güvenli çalışmasına katkı sağlanır. Bu yöntem hem yangın riskini azaltır hem de elektriksel ekipmanların iklimsel faktörlerden kaynaklanan hasarlara karşı dayanıklılığını artırarak kullanım ömrünü uzatır.
 

 

Görsel 7: Parafudr devresi

 

SPD cihazlarının seçimi, kurulması ve sınıflandırılması, IEC 61643 standardı kapsamında belirlenen kriterlere uygun olarak gerçekleştirilmelidir. Bu standart aşırı gerilimlere karşı etkin korumanın sağlanabilmesi için uluslararası kabul görmüş teknik esasları ortaya koyar.

Sonuç

Alçak gerilim panoları, elektriksel altyapının güvenliği ve sürekliliği açısından kritik bir rol üstlenmektedir. Bu panoların performansı, yalnızca iç donanım kalitesiyle değil, aynı zamanda maruz kaldıkları çevresel koşullarla da doğrudan ilişkilidir. IEC 61439-1 standardı çerçevesinde belirlenen normal, özel ve taşıma-depolama koşulları; panoların kullanım ömrü, güvenliği ve verimliliği açısından temel belirleyicilerdir.

Yüksek sıcaklık, nem, toz, kimyasal buhar ve sıvı teması gibi çevresel etkenler, pano sistemlerinde arızalara, enerji kayıplarına ve güvenlik risklerine yol açabilir. Bu nedenle pano tasarımında yalnızca elektriksel değil, aynı zamanda iklimsel ve fiziksel koşullara yönelik mühendislik çözümleri de entegre edilmelidir. Fan destekli soğutma sistemleri, sıcaklık izleme sensörleri, higroskopik özellikte ısıtıcı ve termostatlar ile IP koruma sınıfına uygun muhafazalar, pano iç ortamının korunmasında etkili yöntemler arasında yer almaktadır. Ayrıca, yıldırım ve şebeke kaynaklı gerilim darbelerine karşı Parafudr (SPD) sistemlerinin kullanımı, cihazların ömrünü uzatarak arıza olasılığını ciddi şekilde azaltmaktadır.


Yazar: Mehmet Can ÖNEN
Mekanik Tasarım Mühendisi
Siemens Sanayi ve Tic. A.Ş. I Akıllı Altyapılar Bölümü 




Kaynakça

► https://www.nora.com.tr/parafudrlar.html
► https://www.exertherm.com/
► https://www.nemaenclosures.com/blog/ingress-protection-ratings/ 
► https://hilkar.com/tr/panoisiticilari.html
► IEC 61439-1 – Low-voltage switchgear and controlgear assemblies – Part 1: General rules, International Electrotechnical Commission, 2020.
► IEC 60529 – Degrees of protection provided by enclosures (IP Code), International Electrotechnical Commission, 1989 (Amended 2013).
► IEC 61643 – Low-voltage surge protective devices – Part 1: Surge protective devices connected to low-voltage power systems – Requirements and tests, International Electrotechnical Commission, 2015.
► DIN EN ISO 2093 – Electroplated coatings of tin – Technical requirements and test methods.
► DIN 50965 – Corrosion of metals – Atmospheric condensation water test.