Dış Yıldırımlık Sistemleri |
Faraday Kafesi ve Paratoner

Faraday Kafesi mi? Paratoner mi? Bu soruyu sıklıkla duyarız. Biz de bu yazımızda dış yıldırımlık sistemlerinin iki önemli elemanı Faraday Kafes sistemi ile Paratoner sisteminin teknik ve yönetmelikler açısından detaylarını ve farklarını sizler için araştırdık.

A- A+

27.10.2013 tarihli yazı 38547 kez okunmuştur.

Bir yıldırımdan korunma sisteminin tesisi yapılırken; önce korunacak yapının özelliklerine göre yıldırım etkinliği “E” hesaplanır. Hesaplanan bu katsayı değerine göre Tablo 1’den koruma seviyesi seçilir. Seviyeye göre korunma sisteminin tesisi gerçekleştirilir.

Faraday kafesi sistemi; yakalama uçları, iniş iletkenleri ve topraklama sisteminden meydana gelmektedir. Faraday Kafesi ile korunmak için, korunacak bina bütün tali kısımları ile birlikte binanın en yüksek yerlerinden toprağa kadar sürekli ve kesintisiz iletken bir yol teşkil edecek şekilde sarılır. Yatay bağlantılarla tamamlanan iletkenlerin oluşturduğu birçok yakalama ucuna sahip bu kafes topraklama sistemine bağlanır.

Tablo 1: Yıldırımdan korunma düzeyleri

Koruma seviyesi belirlendikten sonra Tablo 2’ye göre koruma sistemi projelendirilir.

Tablo 2: Koruma seviyelerine göre Faraday kafesi uygulama kriterleri

Ayrıca topraklamanın genel kütlesine bilerek veya tesadüfen bağlanmış olan ana çatı üzerinde veya üst tarafındaki bütün metal çıkıntılar, yakalama uçları sistemi ile bağlanmalı ve sistemin bir bölümünü teşkil etmelidir. Yapının bazı bölümlerinin yükseklikleri, önemli miktarda değişiyorsa alçak bölümler için gerekli yakalama ucu veya yakalama uçları sistemi, kendi iniş iletkenine bağlanmasına ek olarak yüksek bölümlerin iniş iletkenlerine de bağlanmalıdır.

►İlginizi Çekebilir: Cihazlarımızı En Doğru Şekilde Yıldırım ve Aşırı Gerilimden Nasıl Koruruz?

Aktif paratonerler, radyoaktif kaynak içeren paratonerlerin alternatifi olarak, radyoaktif kaynak içermeyen bir sistem geliştirmek için yapılan çalışmalar neticesinde ortaya çıkmıştır. E.S.E. (Erken Akış Uyarımlı) paratonerler olarak da adlandırılan aktif paratonerlerin temel amacı, atmosferik alanın çok kısa süreli zirve noktalarında çalışmasını (dolayısıyla yıldırım yakalama mesafesinin azaltılmasını) sağlayarak paratonerin koruma alanını artırmaktır. Bunu gerçekleştirmek için bölgedeki elektrik alan artışının neticesinde yakalama ucu civarında iyonlar salınır. Bu yolla paratonerin uzantısında yükselen iyonize hava kanalı oluşturularak, korona etkisinin başlatılması için gerekli ilk ortamın oluşturulması ve korona deşarj hızının artırılması durumu elde edilmektedir.

Aktif paratoner tesisatı yapılacaksa koruma seviyesi belirlendikten koruma çapına göre paratonerler seçilir. Her marka paratonerin kendine özel koruma çapına göre tabloları vardır. Korunacak yapının ve paratoner özelliklerine göre kaç adet paratoner kullanılacağı, nereye tesis edileceği belirlenir ve paratoner tesisatı gerçekleştirilir.

Yönetmelikler Açısından Kıyaslama

Yıldırımdan Korunma konusuyla ilgili her ülkenin genelde kendi standardı ve yönetmelikleri vardır. Bunlardan bazıları: İngiltere BS 6651 (1999) “Code of Practice for Protection of Structures against Lightning”; Fransa NFC 17-102 (1995) “Lightning Protection”, Avusturalya AS 1768 (1991), “Lightning Protection”; İspanya UNE 12186, Singapur CP33, “Code of Practice for Lightning Protection”; Güney Afrika SABS-03 (1985), “The Protection of Structures Against Lightning”; Almanya DIN 57185 “Lightning Protection System (trans. 1983); ve Polonya PN-86 (1987) “Lightning Protection of Structures” vb.

Standartlar arasında en önemlisi ve en geçerli olanı Uluslar Arası Elektroteknik Komisyonu’nun standardı IEC 62305 “Yapıların Yıldırımdan Korunması”dır. Türkiye’de Türk Standartları Enstitüsü TS 622 “Yapıların Yıldırımdan Korunma Standartları” ve Bayındırlık Bakanlığı Yıldırımdan Korunma Teknik Şartnamesi yürürlüktedir.

►İlginizi Çekebilir: İsCon (İsolated Conductor) System | İzolasyonu Sağlayan Yıldırım İniş İletkeni

Aktif paratonerler, Faraday kafesi sisteminden farklı olarak dünya çapında kabul görmüş, uluslararası standartlara girmiş sistemler değildir. Bilim adamları hala aktif paratonerler hakkında bir sonuca ulaşamamışlardır. Bu nedenle IEC 62305 standartlarında aktif paratonerler yer almamaktadır. Fakat Fransa ve İspanya gibi ülkelerde ulusal standartlarda yer almakta ve bu ülkelerde %95 aktif paratoner sistemleri tesis edilmektedir.

Aktif paratonerlerle ilgili Fransız standardı, NFC 17-102, esas alınmaktadır. Türkiye’de aktif paratonerlerle ilgili herhangi bir TSE belgesi bulunmamaktadır. Çeşitli ulusal ve uluslararası laboratuarlardan test belgeleri vardır. ICMED Craiova, Romanya “Research Development And Testing National Institute For Electrical Engineering ; İstanbul Teknik Üniversitesi Yüksek Gerilim Laboratuarları (İTÜ); Almanya BET, Blitzschutz&EMV Technologiezentrum, Laboratuarı; Bazet, Centre D2essais De Bazet, C.E.B. Labratuarı; Orta Doğu Teknik Üniversitesi Yüksek Gerilim Laboratuarları (ODTÜ) ; veya TEIK (Technolog Interceptor rods on the PV assembly frames prevent lightning from striking the modules directlyical Educational Institute of Kalatama) Fizik Laboratuarları gibi laboratuarlarda test edilerek NFC 17-102’ye uygunluk belgesi verilmektedir.

Teknik Kıyaslama

Aktif paratonerler yakalama uçlarına göre daha geniş koruma çapına sahiptirler. Faraday kafesi sadece tesis edildiği binayı korumaktadır. Yakınındaki bölgeyi veya çevredeki binaları korumamaktadır. Bu nedenle her binaya ayrı ayrı tesis edilmelidir.

Aktif paratonerler yıldırımın yakalanarak sağlıklı bir şekilde toprağa aktarılması için tesis edilirler. Yakalama uçları direkt yıldırım çarpmasına karşı bir önlemdir. Aktif paratonerler hem muhtemel bir yıldırım oluşumunu hem de direkt yıldırım deşarjını toprağa aktarırlar. (Topraklama sistemleri ve tesisatları yönetmeliklere uygun olarak tesis edildiği ve her sene bakımı yapıldığı sürece)

Maliyet olarak iki sistemi karşılaştırırsak, Faraday Kafesi sisteminin kurulması malzeme miktarının fazlalığı açısından daha maliyetli görünmektedir. Ancak özellikle askeriye gibi stratejik noktalarda paratoner yerine Faraday Kafesinin kurulması önem taşımaktadır. Bunun nedeni ise yıldırım deşarjının saçaklı etkisinden dolayı ana darbeyi paratoner sisteminin almasına rağmen yan darbelerin başka noktalara isabet edebilme ihtimalidir. Örneğin bir cephanelikte yan darbelerin açacağı sonuçları açıklamadan tahmin edebilirsiniz. Bu nedenle sistem seçimini konusunda uzman mühendislere bırakmanız gerekmektedir. Bir yapıda gerekli hesapların ve risk analizinin yapılması sonucunda doğru sistem belirlenebilmektedir.

Sonuç

Sonuç olarak Faraday kafesi de, aktif paratoner sistemi de yıldırımın insanlara ve binaya zarar vermeden toprağa aktarılması için yaygın kullanılan sistemlerdir. Ancak yıldırımdan korunma sistemlerinin yıldırımın oluşmasına engel olamayacağı bilinmelidir. Türk Standartları Enstitüsü tarafından 04.12.1990 tarihinde yayınlanarak 4.1.1976 gün ve 7/11204 sayılı Bakanlar Kurulu Kararnamesi ile yürürlükte bulunan TS622; “Yapıların Yıldırımdan Korunması Kuralları”; uluslararası IEC 61024-1 “Yapıların Yıldırımdan Korunması” standardının Türkçe çevirisi olan Nisan 2002’de yayınlanmış TS IEC 61024-1’e ve Ocak 2006’da yenilenen uluslar arası CEI/IEC 62305-1 “Yıldırımdan Korunma” standardına göre, “Bu standart ve yönetmeliklere uygun olarak tasarlanan ve kurulan bir yıldırımdan korunma tesisi; yapıların, cisimlerin ve kişilerin yıldırımdan tam korunmasını garanti edemez; ancak koruduğu yapının yıldırımdan hasar görme riskini önemli ölçüde azaltır.”

Ayrıca paratoner tesisatları, binaları ve içindeki insanları yıldırımdan korumaktadır. Bina içindeki elektrik-elektronik cihazlar, TV antenleri, telefon santralleri vb. ekipmanlar için ani aşırı gerilim koruyucuları gerekmektedir. Bir dış yıldırımlık sisteminin yıldırımdan korunmada tek başına çözüm sağlaması imkansızdır. Bir sistemin başarıya ulaşılabilmesi için Temel Topraklama, Eşpotansiyel İç ve Dış Yıldırımlık Sistemlerinin tamamının kurulu olması gerekmektedir. Aksi halde bir dış yıldırımlık sistemi mevcut binada diğer sistemler yok ise o binada yer alan elektronik ekipmanların zarar görmesi kaçınılmaz bir sonuç olacaktır.

Kaynak: