Yıldırımdan Korunma Yöntemleri

563
Yıldırımdan Korunma Yöntemleri

Yıldırım nedir? Bulut kümeleri ile yer arasındaki elektrostatik deşarj olayına yıldırım denir. Normal şartlarda hava iyi bir yalıtkandır. Ancak her yalıtkanın da bir delinme gerilimi vardır. Havadaki nem arttıkça bu delinme gerilimi düşer. Bu nedenle yağmurlu ya da nemli havalarda yıldırım düşme ihtimali daha yüksektir. Yıldırım düşmesi çok hızlı gerçekleşen bir olaydır. Genellikle 10 ila 30 mikrosaniye (µs) arasında değişir. Yıldırım esnasında akan akım 25 kiloamper (kA) seviyesindedir. Yıldırım düşmesi nedeniyle, sadece Amerika Birleşik Devletlerinde her sene ortalama 47 insan ölmekte ve yüzlerce insan yaralanmaktadır. Bu nedenle dünya genelinde yıldırımdan korunma yöntemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Yıldırım düşmesi direkt ve dolaylı olmak üzere ikiye ayrılır:

yıldırım

Direkt Yıldırım Düşmesi

Adından da anlaşılacağı gibi, yıldırımın direkt olarak bir cismin üzerine düşmesi olayıdır. Bu cisim bina, ağaç ya da bir canlı olabilir. Ancak yaygın inanışın aksine direkt yıldırım düşmesinden dolayı yaralanmalara sık rastlanmaz. Günümüzde özellikle şehir merkezlerinde yıldırımdan korunma sistemlerinin yaygınlaşması bu yaralanmaların önüne geçmektedir. Örneğin; kalabalık bir şehirde bir insanın üstüne yıldırım düşme ihtimali 3 milyonda 1’dir. Ancak açık arazilerde, bir canlının üzerine yıldırım düşmesi ölümcül sonuçlar doğurabilir. Ormanlık alanlara düşen yıldırımlar da büyük ölçekte yangına neden olabilir.

yıldırım düşmesi

Dolaylı Yıldırım Düşmesi

Endirekt yıldırım düşmesi olarak da adlandırılır. Yıldırım nedeniyle yaralanmaların büyük çoğunluğu dolaylı yıldırım düşmelerinden kaynaklanır. Üç şekilde meydana gelir:

Atlama Yolu İle: Yıldırımın direk ya da ağaç gibi uzun bir cisme düşmesi ile gerçekleşir. Elektrik akımı, cisim üzerinden toprağa doğru ilerlerken atlama yapabilir. Fırtınalı bir havada, ağacın altında bekleyen bir kişi bu atlama nedeniyle yaralanabilir.

İletim Yolu İle: İletken bir cisme yıldırım düşmesi ile gerçekleşir. Enerji iletim hattı, metal çit, metal kapı, direk gibi. İletken bir cisme yıldırım düştüğünde elektrik akımı tüm cisim boyunca ilerler. Eğer bir kişi iletken bir cisimle temas halinde ise, yıldırım düşmesi anında iletim yolu ile yaralanabilir. Atlamadan farklı olarak, kilometrelerce uzunluktaki metal çite yıldırım düşmesi durumunda, siz yıldırımın düştüğü noktadan uzakta olsanız bile çarpılma ihtimaliniz çok yüksektir.

Zemin Yolu İle: Yıldırım direk ya da ağaç gibi bir cisme düştüğünde elektrik akımı toprağa doğru hareket eder. Ancak yıldırımın taşıdığı elektrik yükü çok fazladır ve bu yük toprağa yayılır. Yıldırım düşen bir cismin etrafındaki zeminde duran bir canlı yaralanabilir. Meydana gelen yaralanmaların çoğunluğu bu yol ile gerçekleşir. Örneğin; 2016 yılında Norveç’te bir araziye yıldırım düşmesi sonucunda 323 ren geyiği hayatını kaybetmiştir.

Dolaylı Yıldırım Düşmesi

Yıldırımdan kaynaklanan yaralanmalar genellikle açık arazilerde ya da koruma tedbirleri alınmamış yerlerde meydana gelir. Bu yaralanmaların en aza indirilmesi için birçok koruma yöntemi geliştirilmiştir.

Yıldırımdan Korunma Yöntemleri

Yıldırımdan korunma yöntemleri iç yıldırımlık ve dış yıldırımlık olmak üzere ikiye ayrılır. Dış yıldırımlık sistemleri, bir yapıyı yıldırımın yakıcı-yıkıcı etkilerinden koruma işlevini görür. İç yıldırımlık sistemleri ise daha çok elektronik cihazları koruma işlevini görür.

 Franklin Çubuğu / Yakalama Ucu

Franklin çubuğu, 18. Yüzyılın ortalarında Benjamin Franklin tarafından geliştirilmiştir. Günümüz paratonerleri hala bu sistemi temel alırlar. Çok basit bir yapıya sahiptir ve 3 ana parçadan oluşur. Yakalama ucu (hava terminali), iniş iletkeni ve toprağa çakılan bir kazıktan meydana gelir. Bu sistemin çalışma mantığı genellikle yanlış anlaşılır. Franklin çubuğu yıldırımı kendisine çekecek bir özelliğe sahip değildir. Ancak yıldırımı elektrik akımı olarak düşünürsek, elektrik akımı her zaman en az direnç gösteren yolu tercih eder. Franklin çubuğunun sivri olması, korunmak istenen binanın en yüksek noktasına yerleştirilmesi, iletken kablonun alüminyum ya da bakır gibi iyi bir iletkenden yapılmış olması gibi etkenler yıldırımın çubuğa düşme ihtimalini artırır. Ayrıca topraklama kazığının bulunduğu toprak tipi de önemlidir.

Franklin Çubuğu

Radyoaktif Paratoner

Radyoaktif paratonerin yapı olarak Franklin çubuğundan bir farkı yoktur. Ancak bu paratonerin başlık kısmında Americium-241 ve Radyum-226 elementleri kullanılmıştır. Bunun nedeni ise bu elementlerin iyon yayması ve yıldırımı kendisine çekmesidir. Radyoaktif paratonerlerin kullanımı insan sağlığına verdiği zararlardan dolayı dünyanın çoğu bölgesinde yasaklanmıştır. Bu başlıklar Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK) tarafından yetkilendirilmiş kişiler tarafından sökülmeli ve özel şekilde muhafaza edilmedir.

Aktif Paratoner

Radyoaktif paratonerlerin yasaklanmasından sonra geliştirilmiş bir sistemdir. E.S.E. (Early Streamer Emission) olarak da bilinir. Elektrostatik başlıklı ve piezoelektrik kristal başlıklı olmak üzere iki türü bulunur. Yapı olarak Franklin çubuğuna benzer. Paratonerin başlığında bir devre bulunur. Bu devre iyon yayarak yıldırımı kendi üstüne çeker. Elektrik yükü iniş iletkeni üzerinden toprağa gider. Aktif paratonerin koruma mesafesi satın aldığınız ürüne göre değişmektedir. 500 mt. ya da 1000 mt. çapta koruma sağlayan aktif paratonerler bulunmaktadır. Ancak bu sistemle ilgili en büyük sıkıntı henüz yönetmeliklere girememiş olmasıdır. Aktif paratonerin vadettiği koruma mesafesini sağladığına ya da gerçekten iyon salarak üzerine yıldırım çektiğine dair kesin bir kanıt yoktur.

Aktif Paratoner

Faraday Kafesi Yöntemi

Binanın en yüksek noktasından toprağa kadar kesintisiz bir şekilde iletkenlerle sarılmasıdır. Yatay ve dikey iletkenler topraklama sistemine bağlanır. Ayrıca çatıda bulunan metal uzantılar da topraklama sistemine bağlanmalıdır. Faraday kafesi yöntemi diğer yöntemlere göre daha fazla iletken gerektirir ve yapımı daha zordur. Ancak askeri kurumlar diğer sistemleri yeterince güvenli bulmadığından birçok askeri binada faraday kafesi yöntemi kullanılmaktadır.

Faraday Kafesi Yöntemi

 

Parafudr

Diğer 4 yöntemden farklı olarak parafudr, bir iç yıldırımlık sistemidir. Enerji iletim hattına yıldırım düşmesi durumunda oluşan aşırı akımlar, parafudr sayesinde toprağa iletilir. Bu şekilde sisteme bağlı cihazlar aşırı akımdan ve yüksek gerilim darbelerinden korunmuş olur.

Parafudr

3 Yorum

  1. Sayın Göksel Doğan Bey,

    açıkl1malarınız için teşekkür ederim.

    1- 30 milyon volt yıldırım geriliminde,topak ve yıldırımın oluştuğu yer arasındaki uzaklık 125 mt civarındadır.
    2- 30 kA akım ve 30 microsn desaj süresince akacak elektrik yükü 0,900 coulomb dur.
    3- yıldırım düşerken maddenin 4.hali oluştuğu için atmosferde oluşan ısı mikarının 3000 C derecenin çok üzerinde olamsı muhtemeldir. yerde düştüğü yerde oluşacak ısı düştüğü yere bağlıdır. Toprakta bu ısının ( 3000 oC )oluşması beklenemez. 3000 C decenin oluşabileceği yerlerde vardır. 3000 C dereceyi bulamsı gerek ki yıldırımın desarj süresi sonlasın. aksi durumda, 30 micro sn.değilde 100 msn.de sürebilir.
    ben genede 0,9 colulomb değerinde ve diğer değerlerde yanlışlık olabilir diye düşünüyorum. elinizde bununla ilgili hesaplamalr var ise paylaşırsanız memnun olurum.

    Teşekkürler,

    Ömer BARÇIN
    Elk.Müh.

  2. Bu yazıyı hazırlayan değerli mühendis arkadaşım. 25 kA yıldırım akımı 30 mikro sn sürerse, akacak yük miktarı 0,75 coulomb yapar. Başka değişle 0,75 amper. 750 mA. Bu bilgilerde bir yanlışlık var gibi. yeniden kontrol edermisiniz. 750 mA ile ağaçlar yanmaz.

    • Öncelikle yorumunuz için teşekkür ederim. Yıldırım, darbe gerilimi şeklindedir dolayısıyla alternatif gerilimmiş gibi yorumlamak doğru olmaz. Yıldırım sırasında akan akım 20-200 kA arasında değişir. Ancak bu değerleri ölçmek için çok hassas sistemler gereklidir ve 200 kA değeri teoriktir. Ortalama bir yıldırımın gerilim değeri 10-30 MV, akım değeri ise 20-30 kA arasındadır. Böyle bir yıldırım düştüğü yerde 20000 ila 30000 °C arasında bir sıcaklığa neden olur. Ağaçların ya da evlerin yanmasına neden olan da bu sıcaklıktır. Ayrıca yıldırımın süresi ile ilgili bilgide bir yanlışlık yoktur. Kaynaklarda yıldırım olayı için verilen ortalama süre 30 µs’dir. Buna örnek olarak, yıldırım darbelerine karşı koruma sağlayan parafudrlar genelikle 10-350 µs arası koruma yapacak şekilde dizayn edilir.

      Yıldırım olayı için kaynaklardaki değerler arasında büyük farklılıklar bulunmaktadır. Aşağıdaki linklerde çeşitli kaynaklardan alınmış gerilim ve akım değerleri bulunmaktadır.

      hypertextbook. com/facts/1998/MathieuLo.shtml
      hypertextbook. com/facts/1997/BrookeHaramija.shtml

Düşünceleriniz Nedir?

Lütfen yorumunuzu buraya yazınız.
Lütfen isminizi buraya yazını.