Elektrik Arkı Nedir? Nasıl Oluşur? Etkileri Nelerdir?

Elektrik arkı, iki nokta arasındaki gerilim, araya giren gazın yalıtım mukavemeti sınırını aştığında oluşan bir deşarj sonucu gerçekleşen bir etkidir.
Normal koşullar altında iyi yalıtım sağlayan gazlar, sıcaklık yükselmesi veya diğer dış faktörlere bağlı olarak kimyasal-fiziksel özelliklerinin değişimi sonucu iletken hale gelebilir.

Elektrik arkının nasıl oluştuğunu daha iyi anlamak için, bir devre açılıp kapandığında ne olacağına bakmamız gereklidir. Bir elektrik devresinin açılması esnasında koruyucu cihazın kontakları ayrılmaya başlar ve akıma kademe kademe düşer. Kontaklar ayrılmaya başlar başlamaz, devreye uygulanan gerilim, havanın dielektrik mukavemetini aşar ve deşarj yoluyla delinmeye neden olur. Yüksek sıcaklık, havayı iyonlaştırır ve bu da akımın elektrik arkı biçiminde dolaşmasına neden olur.

Elektrik arkı, ısı miktarını dengelemek ve uygun sıcaklık koşullarını korumak için yeterli enerji sağlanana kadar devam eder. Ark uzar ve soğursa gerekli koşullar ortadan kalkar ve söner.

Ayrıca, fazlar arasındaki bir kısa devrenin sonucu olarak da elektrik arkı ortaya çıkabilir. Kısa devre, farklı gerilimlerdeki iki iletken arasındaki düşük empedanslı bir bağlantıdır. Potansiyel farkına bağlı olarak düşük empedanslı bağlantıyı oluşturan iletken eleman (ör. Muhafazanın içindeki baralarda unutulmuş bir metalik alet, yanlış kablolama veya muhafazanın içine giren bir hayvanın gövdesi), devrenin karakteristiklerine bağlı olarak genellikle yüksek değerli bir akım ile iletilir.

Yüksek arıza akımının akışı, alt bölümün iletkenlerinin erimesine, kabloların veya devre baralarının aşırı ısınmasına neden olur. İletken erir erimez, devre açılışındakilere benzer koşullar ortaya çıkar. Bu noktada ya koruyucu cihazlar müdahale edinceye kadar ya da stabilite için gereken koşullar sağlanana kadar devam edecek bir ark başlar.

Ana panoların yakınında, yani transformatörler veya jeneratörler gibi büyük elektrikli makinelerin yakınında, kısa devre gücü yüksektir ve dolayısıyla bir arıza sonucu ortaya çıkan elektrik arkının enerjisi yüksektir.

Elektrik arkının yakınında olmak oldukça tehlikelidir; ne kadar tehlikeli olduğunu anlamak için bazı veriler şunlardır:

Basınç: 20 kA’lık bir ark arızasına maruz kalan br kişi 60 cm’lik bir mesafeden 225 kg’lık bir kuvvete tabi olabilir. Dahası, ani basınç dalgası kulak zarında kalıcı yaralanmalara neden olabilir.
Ark sıcaklıkları: Yaklaşık 7000-8000 °C’ye ulaşabilir.
Ses: Elektrik arkının ses seviyesi 160 db’ye erişebilir. (Örneğin bir av tüfeği patlaması sadece 130 db’dir.)

Elektrik Arkının Oluşma Nedenleri
Elektrik arkının oluşmasına şunlar neden olabilir:
1. Toz, yabancı maddeler, korozyon, yoğunlaşma, hayvan girişi
Pano içerisindeki toz, baralardaki korozyon ve nemlenme elektrik arkı oluşturabilir. Ayrıca elektrik panolarına sıklıkla fare, kuş benzeri hayvanlar girebilir. Bu da kısa devreye ve dolayısıyla ark patlamasına neden olur.
2. Elektriksel ve mekanik aletleri düşürmek
Bir operator çalıştığı aletleri pano içerisinde unutabilir veya elinden düşürebilir. Bu da bir ark oluşması için yeterlidir.
3. Yalıtım malzemelerinin arızalanması
Kabloların veya cihazların yalıtım malzemeleri özelliğini kaybederse yüksek güçlü bir ark oluşur.
4. Yanlış kurulum
Ne yazık ki montaj aşamasında yapılan bir hata veya proje aşamasındaki yanlış ürün seçimi ark oluşmasına neden olabilir. Özellikle ilk devreye alma anında bu ihtimaller göz önünde bulundurularak tüm önlemler alınmalıdır.
5. Gevşek bara veya kablo bağlantıları
Eğer baralar ve kablolar gevşek bir şekilde irtibatlandırılırsa elektrik arkı oluşabilir. Bu nedenle ürünler bağlanırken uygun tork değerlerinde sıkılmalıdır.
6. Eksik veya uygun olmayan bakım
Yıllarca bakımı yapılmamış bir panoda ark oluşma ihtimali her geçen gün artacaktır. Bu nedenle periyodik bakımlara önem verilmelidir.
7. Uygunsuz çalışma koşulları
Çok paslı, kirli yüzeyler, sıcak veya çok soğuk çalışma koşulları, operatörlerin pano kapağı açık çalışması gibi etmenler de ark oluşturabilir.

Elektrik Arkının Etkileri
Elektrik arkları sık yaşanan olaylar değildir. Ancak elektrik tesisatlarında oluşan kazalar arasında en yüksek ölüm oranına sahip olanıdır. Toksik gazların solunması, işitme hasarı, malzemelerin fırlamasından kaynaklanan yaralanmalar, yanıklar ve ölümler olası sonuçlardır.

Ark patlaması olayları elektriksel ve mekanik sistemler, hatta binalar için de yıkıcı olabilir. Patlama sonucu ortaya çıkan yangınlar ekipman ve tesislerde büyük hasara neden olur.