Yıldırımdan korunma ve topraklama sistemleri sektöründe öncü olan Amper Elektrik, yıldırımdan korunmanın en etkili sistemlerinden biri olan NFC 17-102 standartlarına uygun aktif paratoner başlıkları ile canlı hayatını güvence altına alıp, oluşabilecek hasarları engellemek yada minimize etmeyi amaçlamıştır.
 

Fırtına ve hava akımlarının artması ile buluttaki yük oranı artar. Buna bağlı olarak da yerdeki yük toplanması hızlanarak devam eder. Belli bir değerden sonra havanın delinmesiyle iletken kanal boyunca hem buluttan yere hem de yerden buluta elektriksel boşalma başlar. Dolayısıyla yıldırım iki yönlü bir doğa olayıdır. Bu sebepten kontrol edilmez ve depolanamaz.

Bir yıldırım sırasında yaklaşık 100 milyon Volt'luk bir gerilim ve 100.000 Amper şiddetinde elektrik akımı oluşur. Bu sebepten yıldırımlar direkt düştükleri yerler de ciddi can kaybı, yangın, bina hasarlarına neden olmaktadır. Sadece 0,5 A elektrik akımının vücudumuzdan geçmesi bile kalbimizin durması için yeterli olabilir.

Olası bir hatada insan veya hayvanın hangi potansiyel aralıklarında durduğu, yani topraklayıcıya olan uzaklık en önemli etken olup buna adım gerilimi denilir. Adım gerilimi insanlar için 1 m, hayvanlar için 2 m aralıktaki potansiyel farkı (gerilim) olarak kabul edilmektedir.

Alttaki resimde yıldırım düşmesinden kaynaklı adım gerilimi nedeniyle ölmüş koyunlar görülmektedir.
 

Yıldırım düşmesinin bir diğer tahribatı ise yapılar da yıkımlara ve yangınlara sebebiyet vererek maddi çevresel zararlar vermesidir.




Peki yıldırımdan kaynaklı yaşanan can ve mal kaybını nasıl ortadan kaldırabiliriz?

► Yakalama çubuğu ( Franklin ) ile yıldırımdan korunma
► Kafes Metodu ( Faraday ) ile yıldırımdan korunma
► E.S.E. Aktif Paratoner ile yıldırımdan korunma
 

2000’li yıllardan önce kullanılan radyoaktif içerikli paratonerler alfa, beta ve gama ışımaları yaymaktaydı. Gamma ışınları gibi iyonlaştırıcı radyasyonlar bir canlıda biyolojik hasar oluşturabileceğinden dolayı 2003 yılında resmi olarak Türkiyede üretilmesi ve satışı yasaklandı. E.SE. aktif paratoner 2000 yılından sonra Türkiye’de en çok kullanılan yıldırımdan korunma metodudur. Çalışma prensibi E.S.E. (Early Streamer Emission) Erken Akış Uyarı Sistemine dayanır. Aktif paratoner metodu, yıldırımı yakalanıp, tesisat bileşenleri üzerinden geçirilecek toprakta yıldırımı sönümlendirmeyi hedefler. Yıldırımı yakalamak için yıldırımın geri dönüş strokuna yerden atlama yaparak buluttan gelen bu strok ile birleşir. Strok, toprağa yıldırım arasındaki tek elektrik boşalmasıdır. Böylece aktif paratoner yıldırıma davet göndererek akımın güvenle aktarılacağı bir yol oluşturmuş olur. Aktif Paratonerlerin çalışma prensibine göre Piezo Elektrik Kristalli ve Elektrostatik Aktif Paratonerler olmak üzere iki farklı çeşidi bulunmaktadır.

Her iki paratoner sisteminde de ucu inceltilerek sivrileştirilmiş bir aktif paratoner ile koruma sağlanmakta, paratonerler korunacak olan yapının en yüksek noktasına yerleştirilmektedir. Paratonerlerin toprakla olan bağlantısı en kısa güzergahı izleyecek şekilde yapılmaktadır. Sağladıkları yıldırımdan korunma alanı, yerleştirildikleri noktaya ve bu noktanın çevre yapılara göre yüksekliğine bağlı olarak değişmektedir. ‘’Uyarma mesafesi‘’ prensibine dayalı olarak "elektro-geometrik model yöntemi", korunma seviyesinin güvenilir olarak hesaplanmasını sağlamaktadır

 

Aktif paratoner başlıklarının koruma yarıçapları, koruma seviyelerine göre aşağıdaki formülden hesaplanmaktadır.

R_p² = h ( 2D-h) + ΔL ( 2D+ΔL) h≥5 mt

Bu formülde;
h: Aktif paratoner yüksekliği (m)
Rp: Koruma yarıçapı (m)
D: Yıldırım ilerleme adımı ya da yıldırımın yol boyunca atlama aralığıdır.

Seviye I Koruma için Rp=79 m
Seviye II Koruma için Rp=87 m
Seviye III Koruma için Rp=97 m
Seviye IV Koruma için Rp=107 m

ΔL (m): V(m/μs).ΔT(/μs)

Formülünden hesaplanmakta olup;

V: Yıldırım şartlarında yakalama ucu etrafında oluşan iyonların yıldırıma ilerleme hızıdır ve standartlarda V=1m/μs'dir.
ΔT: Paratoner sistemlerinin yıldırımı hissetme süresidir.
ΔL: ΔT sürede yıldırımı yakalama mesafesi (yani iyonların yıldırıma doğru kat ettiği mesafe) dir.

Elektrostatik Paratonerler, yıldırım öncesi havada değişen-yoğunlaşan elektromanyetik alanı kullanarak çalışır. Hava ile yer arasında elektromanyetik alan farkı arttığı zaman, Paratoner içindeki mekanizma bu farkı kullanarak iyonizasyon sistemine geçer ve bir iyon yayılımı başlatır. Bu ‘+,-‘ iyon yayılımı sayesinde yıldırımın ana darbesini üstüne çeker ve toprağa aktarır.

 

E.S.E aktif paratonerler seviye koruma yarıçapını en doğru şekilde sağlayabilmesi ve ana yıldırım darbesini yakalayabilmesi için korunacak yapının en yüksek noktasına, koruma seviyesinde hesaplanan ‘h’ boyunda bir direk ile yükseltilip montajı yapılır. Daha sonrasında elektriksel akım her zaman kısa ve direnci düşük yolu seçeceğinden dolayı iletkeni en kısa ve mümkün mertebe bükülme gerektirmeyen yoldan duvarlara özel kroşeler ile sabitleyip test klemensine kadar indirilir. Test klemensinden sonra tekrar bir ek yapılarak toprağa kadar devam eder. Eğer iletken çıplak ise oluşabilecek canlı temasları ortadan kaldırmak adına 0,5 mt toprak altı 2,5 mt toprak üstü olmak ve içindeki çıplak iletkeni PVC boru ile izole ederek 5/4’’ galvaniz muhafaza borusu kullanılır. Ardından ileteken toprağa çakılan çubuklar termokaynak yada bağlantı aparatları ile irtibatlandırılır.


Montaj bittikten sonra TSE standartlarına uygun megerler ile topraklama ölçümü yapılır. Topraklama ölçümü TS EN 62305-3 standardına göre tavsiye edilen paratoner topraklama direnci üst sınırı 10 ohm’dur. Bu değerden daha yüksek bir sonuç çıktığı taktirde topraklama direncini düşürmek için ‘Toprak direnç düşürücü madde’ kullanılması yada toprak ile teması arttırmak için ilave topraklama çubuğu çakılır.

Topraklama bir tesisin can ve mal güvenliğinin sağlanmasında temel unsurlardan biridir. Topraklama sayesinde bir tesiste hem cihazların sağlıklı şekilde çalışması sağlanırken, hem de insan sağlığı korunur. İyi bir topraklama aynı zamanda aşırı gerilimlerden korurken, tesis boyunca gerilim dengesini sağlar. Elektrik Tesisi Topraklama yönetmeliği ve Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği ile İş Ekipmanlarının Kullanımı Sağlık ve Güvenlik Şartları Yönetmelik ile İşyeri Bina ve Eklentilerinde Sağlık ve Güvenlik Önlemlerine İlişkin Yönetmelik çerçevesinde gerçekleştirilmektedir.

Topraklama ölçümü ve elektrik iç tesisat kontrolü kapsamında elektrik topraklamasının yapılması ve yılda bir kontrol edilmesi gereken bir sistemdir.

Bu çalışma yılda bir tekrarlanması tavsiye edilir ve Topraklama tesisatı periyodik olarak en az yılda bir defa, yer değiştirebilen makine ve cihazlar için altı ayda bir defaya mahsus yetkili elektrik mühendisleri tarafından muayene ve ölçümü yapılmalıdır.

Yıldırımdan korunma ve topraklama hususunda gereken önlemlerin alınmadığı bir tesisde, üretim kaybından başlayarak yangın çıkmasına hatta can kaybına kadar uzanabilen risklerle karşı karşıya olduğumuzu bilmemiz gerekir. Tüm bu riskler karşısında toplumumuzu bilinçli ve hassas davranmaya davet ederken, “bilinçli tüketicinin en az bilinçli üretici kadar önemli” olduğu gerçeğini de vurgulamak isteriz. Küçük maliyetlerden kaçınırken ileride karşılaşılabilecek sorunların daha yüksek maliyet doğurabileceği göz ardı edilmemelidir.

Yazar: Burhan Akyüz - Elektronik Mühendisi

Kaynak