Paratoner ve Topraklama Sistemleri

GENEL BİLGİLER
1-YILDIRIM İLE İLGİLİ TANIMLAR
2-YILDIRIMIN OLUŞUMU
3-YILDIRIMIN ETKİLERİ
4-YILDIRIMDAN KORUNMA YÖNTEMLERİ
5-YILDIRIMDAN KORUNMA GEREKLİLİĞİ SEVİYE HESABI......................................................................................................
1-YILDIRIM İLE İLGİLİ TANIMLAR Yıldırım : Elektrik yüklü bir bulut ile toprak arasındaki elektriksel deşarja denir. Şimşek : Elektrik yüklü bir bulut ile başka bir bulut arasındaki elektriksel deşarja denir.
2-YILDIRIMIN OLUŞUMU Yıldırımın oluşması için öncelikle yıldırım bulutunun oluşması ve sonrasında bu bulutun elektriksel olarak yüklenmesi gerekmektedir. Günümüzde yıldırım bulutunun oluşumu rahatlıkla açıklanabilse de, bu bulutun elektriksel olarak nasıl yüklendiği konusunda kesin bilgiler yoktur. Ancak bu durum günümüzde bazı teoriler ile açıklanabilmektedir. 2.1-Yıldırım Bulutunun Oluşumu Yıldırım boşalmasının çıkış noktası, atmosferde yüksek miktarda nem bulunması ve sıcak hava akımları yardımıyla yüklü bulutların oluşmasıdır. Hava akımları, yere yakın hava tabakalarının iyice ısınması ile oluşur. Çok büyük yüksekliklerden aşağı inen soğuk hava ile bu hava tabakası yer değiştirir. Nem ise yüksek sıcaklıkta buharlaşma ile meydana gelir. Hava, yukarı çıkışı sırasında soğur ve belirli bir yükseklikte su buharına doyacağı bir sıcaklığa erişir. Daha fazla yükselmesi kondenzasyona sebep olur ve bulut oluşur. Yıldırım bulutunun oluşumunda üç aşama söz konusudur. Gençlik; Bu aşamada aşağıdan yukarı doğru ve kenarlardan ortaya doğru hava akımları artar. Bu durum yaklaşık 10-15 dakika sürer. Olgunluk; Yağmurlar bu aşamada oluşur. Sıfıra yakın sıcaklık derecelerinde iyice azalan bulut kaldırma kuvveti şiddetli yağmurlara sebep olur. Bu sırada yukarıdan aşağıya hareket eden soğuk rüzgârlar görülür. Bunlar yere ulaştıklarında kısa süreli, şiddetli fırtınalara sebep olurlar. Bu durum yaklaşık 15-30 dakika sürer. Yaşlılık; Bu aşamada ise hava akımları artık son bulmuştur. Bu durum yaklaşık 30 dakika sürer. 2.2-Yıldırım Bulutunda Elektrik Yüklerinin Meydana Gelişi Yıldırım bulutlarında elektrik yüklerinin nasıl oluştuğu henüz net bir şekilde bilinmemektedir. Tarih boyunca bu konuda çeşitli teorilerle bulutların yüklenmesi açıklanmaya çalışılmıştır. Simpson ve Lomonosow elektrik yüklerinin nasıl oluştuğunu araştıran ve bu konuda aynı teoriyi savunan iki bilim adamıdır. Bu iki araştırmacıya göre bulutlardaki yükler hava akımı yardımıyla oluşmaktadır. Sıcak ve soğuk havanın yer değiştirmesi sonucunda oluşan hava akımı bulutlardaki su damlacıklarını harekete geçirir. Hareket halindeki su damlacıkları, birbirleriyle sürtünmesiyle, yüklü hale geçerler. Bulutlardaki hava akımları su damlacıklarının dağılmasına ve tekrar birleşmesine sebep olurlar. Yapılan laboratuar çalışmalarında dağılan su damlacıklarından küçük damlacıkların negatif, büyük damlacıkların ise pozitif olarak yüklendiği gözlenmiştir. Bu bilgilere göre büyük su damlacıkları yani pozitif yüklü damlacıklar bulutun alt kademelerinde ve rüzgâr hızının büyük olduğu bölümlerde olmalı, küçük negatif yüklü su damlacıkları ise rüzgâr tarafından itilmeli ve bulutun daha yukarı kısımlarında dağılmalıdır. Yıldırım bulutundaki yüklerin bu şekilde meydana geldiği kabul edilecek olursa bulutun alt kısımları pozitif yüklü olacağından yıldırım deşarjı da pozitif kutuplu olacaktır. Yapılan gözlemler pozitif kutuplu yıldırım deşarjlarının %5-20 civarında olduğunu, deşarjların yaklaşık %80-95’ inin negatif kutuplu olduğunu göstermektedir. Dolayısıyla Simpson ve Lomonosow’ un teorileri yıldırım bulutlarındaki elektrik yüklerinin meydana gelişini tam olarak açıklayamamaktadır. Bu konuda ikinci bir teori de Elster ve Geitel tarafından ortaya konulmuştur. Onlara göre bulutların yüklenmesi tesirle elektriklenme ile açıklanmaktadır. Dünya yüzeyindeki elektrik yükü –5x105 C kabul edilirse bu yükün içinde bulunan su damlacıkları alt uçları pozitif ve üst uçları negatif olmak üzere kutuplanırlar. Yerçekimi etkisiyle aşağıya doğru düşen büyük su damlacıkları havanın oldukça yavaş hareket eden iyonlarına yaklaşırlar ve bu sırada su damlacığının pozitif alt ucu havanın negatif iyonunu absorbe ederken pozitif iyonu da iter. Böylece ağır su damlacıkları negatif elektrikli parçacıklar haline gelir. Aynı şekilde kutuplanan küçük su damlacıkları yukarıya doğru hareket ederken havanın pozitif iyonlarını absorbe ederler ve negatif iyonları iterler. Böylece hafif su damlacıkları da pozitif elektrikli parçacıklar haline gelirler. Bu teoriye göre bulutun alt kısımlarında negatif yükler bulunmaktadır. Teori negatif kutuplu yıldırım deşarjlarını açıklayabilmektedir gibi gözükse de aslında eksik yanları mevcuttur.

3-YILDIRIMIN ETKİLERİ
Yıldırım deşarjı; boşalma sırasında yıldırımın gücüne göre 200 000 Ampere kadar çıkabilen akım ve 100 milyon volta kadar yükselecek bir potansiyel farkla deşarj olabilir. Bu kadar büyük güçlerdeki bir elektrik darbesinin yapabileceği etkiler oldukça yıkıcı olabilir. Yıldırımın bu etkilerini genel olarak aşağıdaki başlıklarla incelenebilir. 3.1.Elektrodinamik Etkisi Yıldırım akım yolunun bir kısmının diğer bir kısmın magnetik alanı içinde bulunması halinde büyük kuvvetler meydana gelir. Bu etki sonucunda ince anten borularında ezilme, paralel iletkenlerde çarpışma, iletken kroşelerinin sökülmesi gibi hadiseler oluşur. 3.2.Basınç ve Ses Etkisi Yıldırım kanalı içindeki elektrodinamik kuvvetlerden ileri gelen basınç bu akımın sönmesi ile patlama şeklinde havayı genleştirerek gök gürültüsünü meydana getirir. Bu gürültü yakınlarda bulunanlara patlama etkisi yaratabilir. Cam kırılması gibi olaylarla da karşılaşılabilir. Gök gürültüsünün bir nedeni de meydana gelen ısı enerjisinin oldukça büyük ve ani bir genleşme meydana getirmesidir. 3.3.Elektrokimyasal Etkisi Büyük akım şiddetlerinde elektrolit parçalanma sonucu demir, çinko, kurşun gibi metaller açığa çıkar. 3.4.Işık Etkisi Yıldırım deşarjı sırasında oluşan iletken kanal etrafına çok parlak bir ışık yayar. Bu ışık yakın mesafelerde göz kamaşması veya geçici görme bozukluğu meydana getirebilir. 3.5.Isı Etki Yıldırım boşalmasının ısı etkisi akımın geçtiği iletkenlerde bir sıcaklık artışı ortaya çıkartmasıdır. Akım yüksek değerlerde olmasına rağmen süresinin çok kısa olması sebebi ile iletkenlerde çok büyük bir ısı artışı olmaz.
4-YILDIRIMDAN KORUNMA ETKİLERİ
Yıldırımın bulutla yer arasında meydana gelen şiddetli bir elektrik akımı olduğunu, bunun güvenli bir şekilde ve en kısa yoldan toprağa boşalması gerektiğini bilmekte yarar vardır. Bu nedenle yapıların üzerine yıldırımdan korunma sistemleri tesis edilmelidir. Yıldırımdan korunmak aslında yapıyı sadece yıldırımın direkt darbesinden korumak değildir. Çünkü yıldırımın etkileri incelendiğinde oluşan hasarların (yıldırımdan korunma sistemi yok ise) büyük bir kısmı yıldırımın direkt etkileri ile diğer kısmı ise yıldırım düştükten sonra oluşturduğu endirekt etkilerinden kaynaklandığı görülmektedir. Bu sebeple “Yıldırımdan Korunma” genel olarak iki başlık altında incelenebilir. Aşağıdaki tabloda detaylı olarak yıldırımdan korunma sistemleri ile ilgili bilgiler verilmiştir.
5-YILDIRIMINDAN KORUNMA GEREKLİLİĞİ SEVİYE HESABI
Bir tesis için yıldırımdan korunma sistemi projelendirilecek ise öncelikli olarak “Yıldırımdan korunma gerekliliği seviye hesabı” nın yapılması gerekir. Buna göre koruma seviyesi seçilmeli ve projelendirilmelidir. Yıldırımdan korunma gerekliliği seviye hesabı aşağıda verilmiştir. 1. BİNANIN EN, BOY YÜKSEKLİĞİ İLE PARATONERİN BİNA ÇATISINDAN YÜKSEKLİĞİ BELİRLENİR : a) BİNA BOYU a (metre) b) BİNA ENİ b (metre) c) PARATONERİN ÇATIDAN YÜKSEKLİĞİ h (metre) 2. C KATSAYILARI TABLOLARDAN SEÇİLİR : ( Her tablodan bir seçenek seçilir) 3. ETKİ EŞ DEĞER ALANI HESAPLANIR : Ae Ae = a . b + 6 . h . (a+b) + 9 . π . h² 4. YILDIRIM YOĞUNLUĞU : Ng Ng = 0,04. Nk.1,25 Nk : Yıldırımlı gün sayısı (Haritadan bakılacak) 5. TESİS İÇİN BEKLENEN YILDIRIM SAYISI : Nd Nd = Ng . Ae . C1 . 10-6 6.TESİS İÇİN ONAYLI YILDIRIM DARBE SAYISI : Nc Nc = 5,5 . 10-3 / C C = C2 . C3 . C4 . C5 Hesaplama


Kaynak : livagrup.com.tr