Yıldırımdan Korunmak için Neler Yapılır?

Dünyamız hava olaylarının sıkça yaşandığı bir gezegen. Yıldırımlar sürekli olarak meydana gelmekte. Meydana gelen yıldırımlarda bazı durumlarda can güvenliğimizi tehdit edebilmektedir. Bu yazımızda 5 etkili korunma önlemini inceleyeceğiz.

A- A+

26.03.2019 tarihli yazı 10726 kez okunmuştur.

Yıldırım riskinin analizi çok sayıda faktörü dikkate alır. Bu faktörler; elektrogeometrik modelleri, topraklama sistemi, yıldırım iletkenleri, yüzey alanlarını ve alt iletkenleri içerir. Bu yazımızda sadece harici korumalardan bahsedeceğiz.

1- Koruma Sistemleri - Paratonerler

Paratonerlerin amacı yapıları doğrudan yıldırım çarpmalarına karşı korumaktır. Yıldırımları yakalarlar ve deşarj akımını toprağa yönlendirirler. Böylelikle oluşan yüksek gerilim yok edilmiş olur. Yıldırım iletkenleri (Paratonerler) dört kategoriye ayrılır.

Tek Çubuklu Yıldırım İletkenleri (Franklin çubuklar)

Franklin çubukların boyutları, yapının boyutuna ve yapıda bulunan alt iletkenlere göre değişmektedir. Bu çubuklar direkt olarak topraklama elektroduna veya tesise özel olarak yapılmış topraklama elektroduna bağlıdırlar.

Geçmişten günümüze franklin çubuğunun farklı tür kullanımları

►İlginizi Çekebilir: Faraday Kafesi Nedir?

Sparkover Cihazlı Paratonerler

Bu paratoner tipi tek çubuklu franklin tipinin geliştirilmiş halidir. Sparkover adı verilen cihaz ucunda bir elektrik alanı oluşturur ve şimşeklerin daha etkili bir şekilde yakalanmasını sağlamaktadır. Aynı yapıya birkaç yıldırım iletkeni kurulabilir. Ancak bu iletkenler ayrı ayrı topraklama elektrotlarına bağlanmalıdır.

►İlginizi Çekebilir: Paratoner Nedir, Nasıl Çalışır?

60 metreden daha yüksek binalarda bu korumalara ek olarak , yataydan gelebilecek yıldırım çarpması riskini önlemek için koruma sistemi üst kısımda metal bir halka ile tamamlanır.

Örgü Kafesli Yıldırım İletkenleri

Örgü kafes , tüm hacmi sınırlandırılmak üzere binanın dışına yerleştirilmiş bir iletken ağından oluşur. Kullanılan çubuklar 0,3 ila 0,5 m yüksekliğinde yapılır. Çubuklar çatılar , oluklar gibi yıldırıma maruz kalınabilecek yerlerde düzenli aralıklarla yerleştirilir. Aynı şekilde tüm iletkenler, topraklama sistemine bağlanır.

►İlginizi Çekebilir: Yıldız ve Üçgen Topraklama Sistemleri

Yıldırım İletkenlerinin Topraklama Telleriyle Kullanımı

Bu sistem belirli binaların üzerinde, dış mekan depolama alanlarında ve yüksek gerilim hatlarında kullanılır. Elektrojeometrik model bu alanlarda uygulanmaktadır. Yıldırım iletkenlerinin montajı aşırı gerilim riskini önemli ölçüde artırdığından, voltaj dalgalanma koruyucuları da kullanılmalıdır.

Standart IEC 60364'e göre, kuruluma başlamadan önce voltaj dalgalanma koruyucusu (sınıf 1) gereklidir. Bu değer gerekirse risk analizi ile belirlenebilir. Risk analizi IEC 62305 göre yapılabilir.

2- Elektrogeometrik Model

Yıldırım yakalama cihazlarının seçimi ve konumlandırılması, korunacak her bir alanın özel bir çalışmasını gerektirir. Buradaki amaç, yıldırımın tercihen , önceden tanımlanmış noktalardan birine düşmesini sağlamaktır.

►İlginizi Çekebilir: Hava Hattı İletkenleri ve Özellikleri

Kullanılacak olan paratoner ( yakalama cihazına) veya ulusal çalışma prensiplerine göre bu işlemi yapmak için çeşitli yöntemler vardır. (IEC 62305) Bunlardan biri, “elektrogeometrik model” (hayali küre modeli) olarak adlandırılan yöntem, ilk arkın boşalma akımının yoğunluğuna göre bir yıldırım iletken tarafından teorik olarak korunan küresel hacmi tanımlar.

Bu akım ne kadar yüksek olursa, yakalanma olasılığı o kadar yüksek ve korunan alan da o kadar geniş olur. Oluşan bu küre modelinin dışında kalan bölgelerde koruma sağlanamaktadır. Tablo-1 'de kürenin teorik çapı ve yıldırım akım değerleri gösterilmiştir.

Kürenin teorik çapı şu şekilde hesaplanır;

D = 10 × I^2/3

D = metre cinsinden korunan mesafenin yarıçapı,
I = kA cinsinden akım.

Tablo-1

Koruma Seviyeleri (IEC 62305)

Koruma seviyelerinde kullanılacak model, koruma tertibatının tipine (tek çubuklu yıldırım iletkeni, örgü kafes vb.) ve korunacak yapıya göre belirlenmelidir.

IEC 62305 standardı, yıldırım yakalama olasılığına bağlı olarak dört koruma seviyesine göre koruma hacimlerini tanımlar:

Tablo-2

3- Yakalama Yüzey Alanları

Korunacak alan birkaç binadan oluştuğunda veya tek bir yakalama cihazının (yıldırım iletkeni) aralığının ötesine uzandığında, farklı teorik yıldırım yakalama yüzey alanları bir araya getirilmelidir. Yapılacak ortak bir planla hem gereksiz cihaz kullanımı engellenebilecek hem de verimlilik sağlanabilecektir.

Koruma planının alanın, yerleşim planının üzerine yerleştirilmesi, kapsanmayan alanları görmeyi mümkün kılar. Ancak her şeyden önce bazı noktalar göz önünde bulundurulmalıdır.

► Yıldırım çarpma olasılığı yüksek olan kuleler, bacalar, antenler, lamba direkleri gibi nesnelerin tespiti yapılmalıdır.
► Binalarda bulunan ekipmanların hassasiyeti incelenmelidir
► İşletmelerde depolanan malzeme türleriyle ilgili olası riskler tespit edilmelidir.

Ayrıca binalar arasındaki sayısız bağlantıda , yıldırımın oluşturabileceği elektromanyetik alan veya gerilim gradyanın etkisi sonucu, frekans girişimlerinin oluşabileceği bilinmelidir.

Bu bağlantıların korunmasının iki yolu vardır:

1- Öncelikle bağlantıların eşitliğini koruyacak Faraday kafeslerinin korunması veya kullanılması

2- Binaları elektriksel olarak ayıracak galvanik dekuplajların kullanılması (izolasyon transformatörleri vb)

►İlginizi Çekebilir: Yıldırım ve Aşırı Gerilimden Korunma Yöntemleri

Koruma planı, öncelikli olarak doğrudan yıldırım çarpmalarına karşı korunacak binaları ve yapıları dikkate almalıdır. Genellikle korunan alanların imalat, depolama gibi bölgelerde yoğunlaştığı görülmekte. Fakat otopark gibi alanların düşük risk olduğu düşünüldüğü için koruması azdır. Ancak bu gibi alanlarında insanların yaşamında tehlike bulundurduğu göz ardı edilmemeli ve koruması artırılmalıdır.

4- Alt İletkenler

Alt iletkenler yıldırım iletkeninin kendisi (çubuk, kafes, tel) ve topraklama elektrotu arasındaki bağlantıyı sağlar. Yoğun akımlara maruz kalırlar ve bu nedenle en az 50 mm² kesite sahip bakır iletken olmalıdır. Düz ve sağlam bir şekilde sabitlenmelidirler. Mümkün olan en kısa rotayı takip etmelidirler. Hiçbir şekilde keskin açıları olmamalıdır.

Paratonerlerde yıldırım akımının dolaşımının neden olduğu etkilerin azaltılması için aşağıdakiler uygulanabilir;
► Akımı bölmek ve sebep olduğu etkileri sınırlamak için alt iletken sayısının arttırılması.
► Alt iletkenlerin binadaki tüm katlardaki sistemler ile birbirine bağlı olmasını sağlamak.
► Erişilemez olanlar da dahil olmak üzere tüm iletken elemanları içeren bir eş potansiyel oluşturmak

5. Topraklama Sistemi

Yıldırıma karşı korunmadaki en önemli unsurlardan biridir ve topraklaklamaya bağlı tüm cihazların korunabilmesi için topraklama sistemi voltaj yükselmesini önleyerek yıldırım akımını boşaltabilmelidir.

Topraklama elektrodunun direnci yeterince düşük olmasına rağmen (<10 Ω), yüksek frekanslı yıldırım akımının boşaltılması söz konusu olduğunda, elektrodun şekli boyutundan daha az önemlidir. Sadece bir topraklama sistemi bulunmalıdır.