YILDIRIM DEŞARJI VE

YILDIRIMDAN KORUNMA YÖNTEMLERİ

Yıldırım deşarjı nedir?

Yağışın başlamasına yakın havadaki bulut yükü arttığında bulutlardaki elektriksel alanın etkileşimi artar. Bu sayedeki etkileşimde “+” ve “-“ yüklü bulutların bir araya gelmesi neticesinde havadaki bu “-“ yüklenme toprağa doğru bir pilot deşarj oluşturur. Buna teknik olarak “deşarjın ilk fazı” denir (Resim-1).

resim-1

Bir sonraki safha ise pilot deşarja ulaşmak üzere “+” yük ihtiva eden toprak yüzeyinden yukarıya doğru gelen yer deşarjıdır. Buna da teknik olarak “deşarjın ikinci fazı” denir (Resim-2)

resim-2

Yıldırım deşarjının üçüncü ve son fazı ise eğer koruma yapılmamış ise son derece tehlikeli ve yıkıcı etkiye sahiptir. Çünkü bu aşamada artık yıldırım deşarjı (“-“ değerde) toprak yüzeyine doğru akışını tamamlayacaktır. İşte klasik yıldırımdan korunma yöntemlerinin devreye girişi bu safhadadır. Eğer koruma sistemi yeterli ise yıldırım deşarjı tehlike arz etmeden toprağa verilir ve yalnızca elektriğin gökyüzündeki dansı olarak hafızamızda kalır. Eğer koruma sistemi yetersiz ise can kaybı başta olmak üzere tazmini oldukça zor hatta imkânsız zararlar görülür.

resim-3

Yıldırım deşarjından korunma yöntemleri nelerdir?

Yukarıda anlattığımız gibi yıldırım deşarjı oldukça yıkıcı bir doğa hadisesidir. Bu olay yaşamak istemediğimiz ancak yaşanması da oldukça muhtemel bir olaydır. Yıldırımın direkt etkilerini bertaraf etmek için kullanılan korunma sistemlerini 4 ana başlıkta toplama imkânımız vardır:

1-Erken Akış Uyarılı (Early Streamer Emission) veya yaygın adı ile aktif paratoner üniteleri.

2-Faraday kafesi.

3-Statik yakalama ucu (pasif paratoner)

4-Radyoaktif paratoner.

1-Erken Akış Uyarılı (Early Streamer Emission) paratoner üniteleri: Bu tipteki paratoner üniteleri, havanın elektriksel alanı ile çalışarak yukarıya doğru tetikleme yaparak bir akım uyarı yolu (L) oluşturarak yıldırım deşarjını üzerine alma ve toprağa iletme prensibi ile çalışırlar.Buradaki önemli husus, paratoner ünitesinin şartnamelerde (NF C 17-102) öngörülen değerlerde olmasının sağlanmasıdır. Bunun için paratoner ünitesinin mutlaka standartta (NF C 17-102) belirtilen şekilde teste tabi tutulmasıdır. Erken Akış Uyarılı (Early Streamer Emission) paratoner ünitelerinin en önemli özellikleri, yukarıda basitçe bahsettiğimiz yıldırım deşarjının oluşumundaki ikinci safhada (resim-2) devreye girerek yıldırım deşarjını oluşum aşamasında yakalayarak toprağa vermeleri ve radyoaktivite gibi zararlı maddeler içermemeleridir. Dolayısıyla böyle bir sistemde yıldırım deşarjının etkileri minimum seviyeye indirilir hatta yıldırım deşarjı hiç zarar vermeyecek şekilde toprağa iletilir. Paratoner tesisine ait diğer malzemeler ve kullanılış şekilleri ülkemizde TS 61024-1 standardında açıkça bildirilmiştir.

2-Faraday kafesi: Yıldırım deşarjından korunmak için kullanılan ilk sistematik çözümdür. Faraday kafesi halen daha kullanılmaktadır. Buradaki prensip, korunması istenen alanı adında da geçtiği gibi bir kafes içerisine almaktır. Bu konu ile ilgili ülkemizde uygulanan standart yine TS 61024-1 standardı olup faraday kafesine ait projelendirme bu standarttaki veriler ışığında yapılır ve uygulanır. Ancak faraday kafesi, Erken Akış Uyarılı (Early Streamer Emission) paratoner üniteleri gibi belli bir koruma sahasından yoksundur. Yalnızca “yuvarlanan küreler” metodundaki kısır koruma sahası ile sınırlıdır ki bu şekildeki bir sistemin koruma sahası yalnızca üzerine kurulmuş olduğu binadan ibarettir. Örneğin açık alanları faraday kafesi ile koruma şansı yoktur. Ayrıca bu sistem son derece pahalı olduğundan tercihler yüksek bir oranla Erken Akış Uyarılı (Early Streamer Emission) paratoner üniteleri tarafına kaymaktadır.

3-Statik yakalama ucu (pasif paratoner) : Bacalar, cami minareleri gibi ince ve uzun yapıların yıldırımdan korunması için kullanılan sistemdir. Herhangi bir aktivitesi yoktur, yalnızca en yüksek noktada olduğundan üzerinde bulunduğu baca veya minareyi koruyabilir. Örneğin bir fabrikanın yıldırım deşarjından korunması isteniyor ise, fabrika sahasını Erken Akış Uyarılı (Early Streamer Emission) paratoner tesisleri ile korurken ayrıca baca için Statik yakalama ucu (pasif paratoner) düşünülür. Statik yakalama ucu tesisinin monte edileceği yapı eğer tamamen madeni ise TS 61024-1 standardında belirtildiği üzere bu madeni aksam bir iniş iletkeni olarak vazife göreceğinden ayrıca bakır inişi yapılmasına gerek yoktur. Ancak topraklama sistemi tıpkı Erken Akış Uyarılı paratoner tesislerindeki gibi oldukça titizlik ile yapılmalıdır. Eğer baca, kule veya minare tamamen betonarme ise o zaman mutlaka iniş iletkenine ihtiyaç vardır. Bu sistemden kısaca yıldırımdan korunma sistemini tamamlayan bir yardımcı sistem olarak bahsedilebilir.

4-Radyoaktif paratoner: Artık kullanımı olmayan fakat yaklaşık olarak 45 yıl müddetle ülkemizde de kullanılmış olan ve faraday kafesinden sonra geliştirilen yıldırımdan korunma sistemidir. Genel prensip havaya “+” yük salarak korumayı sağlamaktır. Bunun için gerekli olan radyoaktif ışıma ise Radium-226 veya Americium-241 elementleri ile sağlanmıştır. Ancak Erken Akış Uyarılı (Early Streamer Emission) paratoner ünitelerinden farklı olarak radyoaktif paratoner ünitelerinin akım uyarı yolu (L) oluşturma yeteneği olmayıp deşarjın 2. fazında değil 3. fazında devreye girmeleri sebebiyle yıldırım deşarjı sırasında zarar görme olasılıkları oldukça fazladır (resim-3). Ayrıca kullanım ömürleri 10 yıl süre ile sınırlıdır. Sanıldığı gibi 80-100 yıl gibi çalışma sürelerinden bahsetme şansı reel olarak mümkün değildir. Çünkü radyoaktif paratoner üreticisi olan şirketlerin yıllar boyunca radyoaktif paratoner üretmek amacıyla element ithal ettikleri “Amersham-İngiltere” firması tarafından bu elementler için önerilen kullanma ömrü normal bakım ve açık havada kullanma ömrü 10 yıl ile sınırlıdır. Zaten ülkemizde de 2001 yılından itibaren bu paratonerler kullanımdan kaldırılmış yerlerine Erken Akış Uyarılı (Early Streamer Emission) paratoner üniteleri kullanılmaya başlanmıştır.

ERKEN AKIŞ UYARILI PARATONER BAŞLIĞINDA ARANACAK HUSUSLAR

Laboratvuar test belgeleri olmalıdır. Sadece “test yapılmıştır.” sözüne itimat etmemeli, ölçüm sonuçlarını içeren raporların tamamı istenmelidir.

ESE tipi paratoner olması için, serbest iyon üretmesinin nasıl yapıldığının blok şeması ile birlikte verilmesi gerekir.

ESE tipi paratonerde test yapacak firmanın, muhakkak test raporunun olması gerekmektedir.

ESE tipi paratonerlerin ayrıca ESE paratoneri için geliştirilmiş özel test cihazları ile arazide test edilebilmesi sağlanmalıdır.

21 Temmuz 1991 Tarihli Resmi Gazeteden alıntıdır

2.11 KONTROL, MUAYENE VE KAYITLAR

2.11.1 KONTROL

Bütün yıldırımdan korunma sistemleri, montaj sırasında, tamamlanmasından sonra ve tadil veya tevsinden sonra tecrübeli personel tarafından ve bu standarda uygunluk bakımından gözle kontrol edilmelidir.Gözle yapılan kontrol, tercihen 12 ayı aşmayan sabit aralıklar ile tekrarlanmalıdır.

Ayrıca, bütün iletkenlerin, kuşaklamaların ek yerlerinin ve toprak elektrotlarının (referans elektrot dahil) mekanik durumu kontrol edilmeli ve tespitler kaydedilmelidir.Herhangi bir sebeple, örnek olarak şantiyedeki diğer işler sırasında tesisatın bazı bölümleri geçici olarak kontrol edilemiyorsa buda kaydedilmelidir.

Yıldırımdan korunma sisteminin periyodik kontrolleri sırasında, sonradan eklenen hizmet tesislerinin kuşaklamalarının, bu standarda bulunan kurallara uygunlukları doğrulanmalıdır.

2.11.2 MUAYENE

Tesisatın veya üzerinde yapılan herhangi bir değişikliğin tamamlanmasında, aşağıdaki ölçmeler ve/veya doğrulamalar yapılmalı ve alınan sonuçlar yıldırımdan korunma sisteminin işletme defterine yazılmalıdır.

a) Toprak bağlantı sisteminin ve her bir toprak elektrotunun toprağa geçiş direnci

b) İletkenler, kuşaklamalar ve ek yerlerinin gözle kontrol sonuçları veya ölçülen elektrik bakımından devamlılıkları kontrol edilmelidir.

Yıldırımdan korunma sisteminin toprağa geçiş direnci 10ohm’u aşıyorsa, Madde 2.3.7.5’de açıklanan kayaya yaslanan yapılar hariç, bu değer düşürülmelidir.Geçiş direnci 10ohm’un altında, ancak daha önceki tespitlerden dikkati çekecek kadar büyük ise, bunun sebebi araştırılmalı ve gerekli çözüm tedbirleri alınmalıdır.

Muayeneler tercihen 12 ayı geçmeyen sabit aralıklar ile tekrarlanmalıdır.Muayene metodu Ek-B’de verilmiştir.

NOT 1 – Muayenelerin yapıldığı mevsimin değişmesi için 12 aydan biraz kısa bir aralığın seçilmesi faydalı olabilir.(Her 11 ayda bir)

2 – Korunma topraklamasının sistemden ayrılmasından önce, “gerilimli” olup olmadığı hassas bir gerilim deney cihazı ile kontrol edilmelidir.

2.11.3 KAYITLAR

Aşağıdaki kayıtlar, tesisatın işler durumda olmasından sorumlu kişide veya işyerinde bulundurulmalıdır.

Yıldırımdan korunma sisteminin bütün bölümlerinin yapısını, boyutlarını, malzemesini ve yerini gösteren ölçekli planlar,
Toprağın ve herhangi özel topraklama düzenlemesinin yapı özelliği
Toprak elektrotlarının (referans elektrot dahil) tip ve yerleri,
Madde 2.11.2 deki muayene şartları ve alınan sonuçlar
Sistemde yapılan tadiller ilaveler ve tamirler
Tesisatın işler durumda olmasından sorumlu kişinin adı.

Bunların dışında, yapının elektrik tesisatının başlangıç yerine;üzerinde aşağıdaki yazılar bulunan bir levha asılmalıdır.

“Bu yapı TS622 ye uygun yıldırımdan korunma sistemi ile donatılmıştır.Diğer hizmet tesislerinin kuşaklamalarının ve ana eşpotansiyel kuşaklamanın bu standarda uygun olarak durumları korunmalıdır.”

2.12 BAKIM

Yıldırımdan korunma sisteminin güvenilir bakımı için ana şartlardan biri muntazam kontroller yapılmasıdır.Bu kontroller sırasında görülen bütün aksaklıklar gecikmeden giderilmelidir.

Aşağıdaki hususlarda özel dikkat gösterilmelidir.

-Topraklama

-Korozyonun varlığı veya korozyonu başlatan muhtemel şartlar

-Yıldırımdan korunma sistemini etkileyen yapıdaki tadiller veya ilaveler (örnek olarak yapının kullanma biçiminin değişmesi, vinç raylarının montajı, radyo veya televizyon anteni takılması gibi)

AKTİF PARATONER TEKNİK ŞARTNAMESİ

Aktif paratoner başlığı Erken Akış Uyarılı (Early Streamer Emission) olacaktır.
Aktif paratoner başlığı NF C 17-102 standartlarına uygun olacaktır. Bu standartlara uygun olduğunu ispatlayan test raporuna sahip olacaktır.
Aktif paratoner başlığı enerjisini sadece havada oluşan elektrostatik alan yoğunluğunun değişmelerinden alacaktır. Rüzgar enerjisi, güneş enerjisi yada titreşimlerden oluşan kinetik enerji gibi hiç bir ilave enerji kaynağına ihtiyaç duymayacaktır. Dolayısıyla paratonerler sallanmak sureti ile çalışan mekanik paratoner olmayacaktır.
Aktif paratoner başlığı kimyasal korozyona uğramayacak maddeden yapılmış olacak, yüzeyi parlatılmış ve pürüzsüz olacaktır.
Aynı tip başlık farklı koruma seviyelerine ve bu koruma seviyelerine bağlı olarak farklı koruma sahasına sahip olacaktır. Her koruma seviyesi için farklı T tetikleme zaman üstünlüğü bulunacaktır.
T tetikleme zaman üstünlüğü NF C 17-102 standartlarında belirtilen değerlere uygun olacaktır.
Yıldırım deşarjı esnasında aktif bölümün daha az etkilenmesini sağlayacak tertibe sahip olacaktır.
Aktif paratoner başlığı 15 yıl paslanmazlık ve aktif bölüm çalışma garantisine sahip olacaktır.
Aktif paratoner başlığı Venturi borusu şeklinde olup iyonları hızlandırıcı etkiye sahip olacaktır.
Aktif paratoner başlığı montaj ve nakliye kolaylığı açısından kompakt ve küçük olmalıdır.
Aktif paratoner başlığının sahada monte edildiği yerde test edilmesini sağlayacak, aktif paratoner başlığı için özel olarak tasarlanmış orijinal test cihazına sahip olmalıdır.
Aktif paratoner başlığı dışında kalan paratoner tesisatı malzemeleri TS622’de belirtilen şartlara uygun olacaktır.