Yüksek Gerilim Hattı ve Trafo Yakınında Kamera Görüntüsü: Parazit (EMI), Kablo Ayrımı ve Fiber Optik Çözümü

Yüksek gerilim ortamında kamera görüntüsü neden bozulur?

Bakır ağ kablosundaki parazit, yakındaki akım taşıyan iletkenlerin ve ani anahtarlama olaylarının kabloya elektrik ya da manyetik yolla sinyal bindirmesinden doğar. Kamera hattı birkaç yüz milivolt seviyesindeki diferansiyel sinyalle çalıştığı için, bu sinyale karışan gürültü paketlerin hatalı alınmasına yol açar.

Parazit kaynakları yalnız yüksek gerilim hattı değildir. Trafo merkezleri, büyük asenkron motorlar, frekans konvertörleri, kaynak makineleri, asansör motor sürücüleri ve GSM baz istasyonu kabloları aynı etkiyi üretebilir. Etkinin şiddetini kaynağın akımı, kablonun kaynakla birlikte uzandığı paralel mesafe ve iki kablo arasındaki açıklık belirler.

Yaygın bir yanılgı, 50 Hz şebeke alanının tek başına kamera hattını bozduğudur. Faraday yasasına göre kablo ilmeğinde indüklenen gerilim e = 2π · f · B · A formülüyle bulunur. Örneğin f = 50 Hz, B = 100 µT ve ilmek alanı A = 0,01 m² için sonuç yaklaşık 0,3 mV'tur; bükümlü çiftin gerçek ilmek alanı bundan çok daha küçüktür. Asıl sorun sürücülerin ve anahtarlama devrelerinin ürettiği yüksek frekanslı geçici gürültüler, arıza anında toprak potansiyelinin yükselmesi ve iki uçtaki topraklar arasındaki gerilim farkıdır.

• Paket kaybı ve donma: görüntü periyodik olarak takılır, kare atlar.
• Link flap: switch ve kamera portu saniyeler içinde bağlanıp kopar; kayıtta boşluklar oluşur.
• Kayıt cihazı veya switch yeniden başlaması: parazitin güç hattına da geçtiği durumlarda görülür.
• Belirli saatlerde bozulma: büyük motor veya kaynak makinesi devreye girdiğinde görüntü bozuluyorsa kaynak büyük olasılıkla budur.

Enerji kablosu ile ağ kablosu arasındaki mesafe nasıl belirlenir?

Zayıf akım kablosu ile enerji kablosu arasındaki ayrım mesafesi, ilgili kablolama standardı EN 50174-2 ile belirlenir; bu standart bina içi bilgi teknolojisi kablolamasının kurulumunu ve veri kablosu ile enerji kablosunun ayrılmasını ele alır. Ayrım değeri sabit değildir; enerji devresinin akımına, paralel yürüyen uzunluğa, veri kablosunun korumalı olup olmamasına ve metal kablo yolu kullanılıp kullanılmadığına göre değişir. Elektrik tesisat tarafında genel kurallar TS HD 60364 serisinde yer alır. Projede kullanılacak tam mesafeler için standardın güncel metni ya da tasarımcının hesabı esas alınmalıdır.

Sahada işe yarayan temel ilke şudur: korumasız kablo ne kadar uzun paralel gidiyorsa ayrım o kadar büyük olmalıdır; bir metal bölme ya da topraklı metal kanal bu mesafeyi belirgin biçimde kısaltır. Manyetik alan tek iletkende B = μ₀ · I / (2π · d) olarak azalır, yani 100 A taşıyan bir iletkenin 1 m uzağında yaklaşık 20 µT, 0,1 m uzağında yaklaşık 200 µT görülür. Mesafeyi on kat artırmak alanı kabaca on kat düşürür.

• Veri ve enerji kablolarını ayrı kablo kanalına ya da kanalın metal bölmeli ayrı gözüne koyun.
• Kesişmek zorunda kaldığınız yerde kabloları paralel değil, 90 derece açıyla kesiştirin.
• Frekans konvertörü, trafo ve motor beslemesinin çıkış kablolarından ağ kablosunu özellikle uzak tutun.
• Yüksek akımlı şalt panolarının ve bara kanallarının üstünden uzun mesafe paralel geçmeyin.

Korumalı kablo (FTP, STP, SFTP) ve topraklama yönü

Korumalı ağ kablosu, folyo ya da örgü bir ekran ile dış alanları kabloya girmeden kısmen tutar; ama ancak ekran doğru topraklanırsa işe yarar. FTP folyo ekranlıdır, STP örgü ekranlıdır, SFTP ise hem örgü hem folyo kullanır. Cat5e ve Cat6 bakır kablolar korumasız (UTP) ve korumalı sürümlerle bulunur.

Topraklama yönü konusunda yaygın bir karışıklık vardır. Analog ve düşük frekanslı ses hatlarında ekran gürültü akımı döngüsü oluşmasın diye çoğunlukla tek uçtan bağlanır. Yapısal Ethernet kablolamada ise korumalı RJ45 konnektörü ve korumalı patch panel ekranı doğal olarak iki uçta bağlar; bu, yüksek frekanslı parazit için etkilidir. Ancak iki uç farklı topraklara bağlıysa ve aralarında potansiyel farkı varsa ekran üzerinden akım akabilir. İki ayrı binayı ya da trafo sahası ile binayı bakır korumalı kabloyla bağlamak ground loop doğurabilir; bu durumda fiber optik hat en güvenli yoldur. Ayrıntı için analog kamerada parazit ve ground loop ve kamera sisteminde topraklama yazılarına bakın.

• Korumalı kablo yalnız korumalı konnektör, korumalı patch panel ve topraklı switch ile birlikte anlamlıdır; zincirin tek halkası korumasızsa fayda kalmaz.
• Ekranı yalnız bir ucunda topraklanmış ya da hiç bağlanmamış korumalı kablo, UTP'den daha kötü sonuç verebilir.
• Aynı bina ve aynı topraklama sistemi içinde iki uçtan eşpotansiyel bağlantı genel uygulamadır.

Metal kablo kanalı ve kablo güzergâhı

Sürekli ve topraklanmış metal kablo kanalı, ağ kablosunu çevresindeki alanlardan ayıran en etkili pasif önlemlerden biridir. Etkisi kanalın kapalı olmasına, parçaların birbirine iyi iletken bağlanmasına ve kanalın eşpotansiyel sisteme bağlanmasına bağlıdır. Plastik kanal elektrik alanına karşı koruma sağlamaz.

Açık kablo tavası, ek yerlerinde kopuk olan boru ya da bağlantısız metal parçalar korumayı büyük ölçüde düşürür. Kanalı uçlarda ve belirli aralıklarla topraklama barasına bağlamak, ayrıca kanal içinde kabloların kanalın köşesine yakın olmadan, ortalanarak ilerlemesi iyi uygulamadır.

• Kanalın tüm parçalarını elektriksel süreklilik için birbirine iletken bağlayın.
• Metal kanalı eşpotansiyel baraya bağlayın; yüzer bırakmayın.
• Kanal içinde veri ve enerji için ayrı bölme kullanın, bölmenin de iletken ve topraklı olmasına dikkat edin.

Bakır yerine fiber optik: ne zaman geçilir?

Fiber optik kablo ışıkla veri taşıdığı için elektromanyetik parazitten etkilenmez ve iki uç arasında elektriksel bağlantı kurmaz; bu nedenle yüksek gerilim ortamında bakırın zayıf kaldığı yerlerde ilk tercihtir. Metal zırhı ve metal gergi teli olmayan (dielektrik) fiber, yıldırım ve arıza akımlarının kabloyla taşınmasına da izin vermez. Fiberin ayrıntılı seçimi için fiber optik kamera altyapısı rehberine bakabilirsiniz.

Bakır Ethernet kanalı (100BASE-TX, 1000BASE-T) IEEE 802.3 ve kablolama standartlarında 100 metre ile sınırlıdır. Fiberde mesafe çok daha uzundur: çok modlu fiber yüzlerce metre, tek modlu fiber kilometrelerce destekler; gerçek değer kullanılan optik modüle (SFP) ve fiber sınıfına bağlıdır.

Kamera tarafında genellikle şu yapı kurulur: kamera yanında PoE'siz bir medya konvertör (ya da kameraya bağlı fiber SFP'li küçük switch), kayıt cihazı tarafında fiber portlu switch. Medya konvertör bakır portu kameraya, fiber portu uzun hatta bağlar. Kamera PoE ile besleniyorsa konvertörün PoE çıkışı olan türünü seçin ya da kamerayı yerel bir adaptör ile besleyin.

• Bina arası veya trafo sahası bağlantısı: iki ayrı toprak sistemi olduğundan fiber tercih edilir.
• 100 metreyi aşan hat: PoE uzatıcı, ara switch ya da fiber gerekir.
• Sık link flap: metal kanal ve korumalı kablo ile giderilemiyorsa fibere geçin.
• Yıldırım ve arıza riski yüksek hat: fiber ile elektriksel ayrım sağlayın.

100 metre sınırı, PoE uzatıcı ve güç tarafı

PoE kameralar için bakır kanalın 100 metre sınırı veri kadar güç için de geçerlidir: IEEE 802.3af (PoE, en çok 15,4 W), 802.3at (PoE+, 30 W) ve 802.3bt (PoE++, 60 W ve 90 W) standartları aynı kablo uzunluğuna göre tanımlanmıştır. Uzun hatta gerilim düşümü kablo direncine bağlıdır ve CCA gibi yüksek dirençli kablolar bunu kötüleştirir.

100 metreyi aşmak için bir PoE uzatıcı (extender) ya da ara switch kullanılabilir; bu cihazlar sinyali yeniler ve gücü yeniden dağıtır. Bazı kamera ve kayıt cihazı modelleri düşük hızlı bir uzun mesafe modu da sunar, fakat bu özellik yalnız o üreticinin kendi cihazlarında ve veri sayfasında belirtilen koşullarda geçerlidir. Yüksek gerilim ortamında ise ara cihazın kendisi de parazit altında kalacağından, uzun hat için fiber çoğunlukla daha sağlam bir seçimdir.

• PoE uzatıcıyı kamerayla aynı üreticiden ve veri sayfasındaki uzaklık değerine göre seçin.
• Yüksek gerilim ortamında zincirleme çok sayıda ara cihaz yerine tek fiber hat tercih edin.

Hat altında kamera: elektrik alanı, sağlık kaygısı ve izin

Kameranın yüksek gerilim hattı altına ya da yakınına kurulması iki ayrı soruyu doğurur: elektromanyetik alanın insan sağlığına etkisi ve hattın işletmecisinden alınması gereken izin. İnsan maruziyeti için uluslararası referans, ICNIRP'in 1 Hz–100 kHz arasını kapsayan 2010 kılavuzudur; bu kılavuzda halk için 50 Hz referans seviyeleri elektrik alanında 5 kV/m ve manyetik akı yoğunluğunda 200 µT olarak verilir. Alan hatta olan uzaklıkla hızla azalır; bu nedenle ölçüm ve değerlendirme bir yetkin kuruluş tarafından yapılmalıdır.

Kamera ve ağ cihazı bu seviyelerde sağlık riski yaratmaz, asıl risk kurulum sırasında oluşur: direk, merdiven ya da vinç ile enerjili iletkene yaklaşmak ve rüzgârda iletkenin salınımı. Bu yüzden hat koridorunda iş yapmadan önce işletmeciye danışın.

Türkiye'de elektrik kuvvetli akım tesislerinin yaklaşım mesafeleri Elektrik Kuvvetli Akım Tesisleri Yönetmeliği (Resmî Gazete 24246, 30.11.2000) ile belirlenir; yapı ve tesislerle iletkenler arası asgari mesafeler gerilim seviyesine göre yönetmeliğin ilgili maddelerinde (44 ve 46. maddeler dahil) yer alır. Yönetmeliğin 2018 değişikliğine göre GSM baz istasyonu kulesinin elektrik kuvvetli akım tesisine yatay uzaklığı, kulenin toprak üstü boyundan 2 metre fazla olmalıdır; kamera direği için aynı kural kendiliğinden geçerli değildir ama direk boyu ve devrilme alanı benzer bir mantıkla değerlendirilir.

İletim hatları (genellikle 154 kV ve 380 kV) TEİAŞ'ın, dağıtım hatları ise bölgenin dağıtım şirketinin sorumluluğundadır. Koruma kuşağı içinde direk, ek yapı ya da kamera kurmadan önce ilgili kurumdan yazılı görüş alın; kesin mesafe ve izin koşulları hattın gerilimine, irtifak hakkı kaydına ve yerel şartlara bağlıdır. Güncel metni mevzuat sitesinden ve kurumdan doğrulayın.

• Hattın işletmecisini belirleyin: iletim hattı için TEİAŞ, dağıtım hattı için bölge dağıtım şirketi.
• Parsel üzerindeki irtifak hakkı ve koruma koridoru bilgisini tapu ve imar kayıtlarından sorgulayın.
• Kamera direğini enerjili iletkenin altına dikmeyin; direk boyu ve düşme yönünü iletkenden uzak planlayın.

Yüksek gerilim ortamında ağ seçimi: karar adımları ve Bayifi

Karar sırası kısadır: önce kaynağı ve mesafeyi ölç, sonra kablo ayrımını sağla, ardından korumalı kablo ya da metal kanal ekle, olmuyorsa fibere geç. Aşağıdaki adımlar sahada uygulanabilir bir sıra verir; yıldırım ve aşırı gerilim tarafı için ayrıca yıldırım ve aşırı gerilim koruması rehberine bakın.

Kurulumcu bulmak için Bayifi'deki bayi listesine bakabilir, medya konvertör, fiber SFP ve switch gibi ağ ürünlerinin toptan stoğunu pazar bölümünde arayabilirsiniz. Toptancı ya da kurulumcuysanız firmanızı kaydol sayfasından ekleyebilirsiniz.

• Parazit kaynağını ve kaynağa en yakın kablo mesafesini ölçün; switch CRC sayaçlarını kayıt altına alın.
• Ağ kablosunu enerji kablosundan ayrı güzergâha taşıyın, kesişmeleri 90 derece yapın.
• Aynı toprak sistemi içinde kısa mesafede korumalı kablo ve topraklı metal kanalı birlikte kullanın.
• Bina arası, trafo sahası veya 100 metreyi aşan hatta fiber optik ve medya konvertör kurun.
• Hat koridoru söz konusuysa işletmeciden yazılı görüş alın ve kaydedin.