Transcript Yıldırımdan Korunma ve Topraklama
Slide 1
YILDIRIM
EMO
SERDAR PAKER
ELEKTRİK MÜHENDİSİ
Slide 2
YILDIRIMDAN KORUNMADA
MEVCUT TÜRK STANDARTLARI
TS 622
TS EN 62305
EMO
Slide 3
TS EN 62305-1,2,3,4
EMO
Slide 4
TS EN 62305-1 : Genel Kurallar
TS EN 62305-2 : Risk Yönetimi
TS EN 62305-3 : Yapılarda Fiziksel Hasar ve Hayati
Tehlike
TS EN 62305-4 : Yapılarda Bulunan Elektrik ve
Elektronik Sistemler
EMO
Slide 5
Korunacak yapının
sınıflandırılması
Risk değerlendirme ve
gerekli koruma
seviyesinin belirlenmesi
Dış YKS tipinin seçimi
Malzeme tipi
(korozyon problemleri)
(alevlenebilir yüzeyler)
YKS bileşenlerinin
boyutlandırılması
EMO
Doğal bileşenler
Slide 6
Yakalama ucu sistemi
Yatay çatı
iletkenleri
kafes sistemi
Hava hattı
şeklinde
yakalama telleri
Düşey
yakalama
çubukları
Doğal
yakalama
uçları
İndirme iletkeni sistemi
Çıplak telli
indirme
iletkenlerinin
tasarımı
Gerekli
iletken
sayısı
Örtülmüş
veya
açıkta
EMO
Doğal
bileşenler
Slide 7
Topraklama sistemi
B tipi temel
topraklayıcı
A veya A ve B tipi
topraklayıcılar
Doğal bileşenler
İç YKS’nin
elektromanyetik
darbeye karşı tasarımı
Potansiyel dengeleme
bağlantısı ve ekranlama
Kablo güzergahı ve
açıklıkları
YKS tasarım çizimleri
(projeleri) ve teknik özellikleri
EMO
Darbe koruma
düzenleri (DKD)
Slide 8
Yıldırımla ilgili ilkel inanışlar,
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar,
Yıldırım bulutları,
Yıldırımın enerjisi ve etkileri,
Yıldırımdan korunma
EMO
Slide 9
Yıldırımla ilgili ilkel inanışlar,
EMO
Slide 10
Yıldırım olayı; tarih boyunca insanları
korkutmuş, bir o kadar da ilgisini çekmiştir.
İlk insan; doğal olayları tanrıların gazabına
bağlamış, hatta kendisine iyi davranması için
ona özel günlerde ödüller sunmuştur.
EMO
Slide 11
THOR… İSKANDİNAV MİTOLOJİSİNDE
YILDIRIM TANRISI
THURSDAY……….THOR’S
EMO DAY
ANTİK
DÖNEM
Slide 12
Hintlilerin inanışına göre;
dünya soğuk bir yerdi, ilk ateş tanrı
tarafından yıldırımla başlatılmış.
ANTİK
DÖNEM
İNDRA
EMO
Slide 13
Antik Yunanda Yıldırım
Zeus’un silahıdır.
ANTİK
DÖNEM
ZEUS
EMO
Slide 14
Hititlerde baş tanrı Fırtına Tanrısı idi.
Fırtına Tanrısı, baş tanrıça ile birlikte
federal Hitit Devletinin en önemli birleştirici
gücünü oluşturuyordu.
MÖ 2000
Fırtına Tanrısına
Hattiler "Taru",
Hurriler "Teşup" diyordu.
Hitit hiyerogliflerindeki işaretler ise Prof. Dr.
Sedat Alp'e göre "Tarhu", "Tarhuna" ya da
"Tarhunt" diye okunuyordu.
TARHUNA
EMO
Slide 15
1870 Prusya-Fransa savaşında alman
askerleri yıldırımın (donnerkeil) sihirli gücü
sayesinde fransız mermilerinden
korunduklarına inanıyorlardı.
EMO
Slide 16
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar,
EMO
Slide 17
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Yıldırım olayının tanrıların gazabı değil,
elektrikle ilişkili olabileceğini söyleyen ilk kişi
İngiliz bilim adamı
William Wall’dur. Yıl 1708
William Wall; Sürtünme ile kolayca statik
elektrik yüklenen kehribardan oluşan küçük
çıtırtılar ile yıldırım arasında benzerlik olduğu
düşünmüştür.
EMO
Slide 18
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Otto von Guericke’nin
statik elektrik makinası
S. Gray (1735) ve
A.G. Rosenberg (1745)
Laboratuvarda makinelerle üretilen statik
elektriğin oluşturduğu arklar ile yıldırım
arasındaki benzerlik ortaya konmuştur.
J.H. Winkler (1746)
Leipzig’de yayınlanan kitabında yıldırım ve
elektrik arasında birkaç benzerliği
açıklamıştır.
EMO
Slide 19
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
1745 yılında,
Hollandalı fizikçi
Pieter van Musschenbroek tarafından
geliştirilen Leyden şişesi en ilkel
kondansatördür.
Leyden Şişesi
EMO
Slide 20
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Temmuz 1750
Benjamin Frankline göre;
Elektrik
Sivri cisimler tarafından
çekilen sıvı gibidir.
Bu prensiple evler, kiliseler,
ve gemiler yıldırımın
hasarlarından korunabilir.
Böylece franklin’in
yakalama çubuğu doğdu.
EMO
Slide 21
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Franklin iddiasını kanıtlamak için bir
deney tasarladı,
Küçük bir nöbetçi kulübesi,
inşa edileceğini, tek kişilik kulübenin
tabanına yalıtkan bir platform
konacağını, kulübenin üzerine anten
gibi uzun bir çubuk dikileceğini ve
çubuğun izolatörlerle kulübeye ve
yalıtkan platforma bağlanacağını,
düşündü ve yayınladı
ancak deneyi yapamadı.
EMO
Slide 22
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Bu tasarlanan deneyi yayından
okuyan
Fransız doğabilimci D'Alibard
Deneyi 10 Mayıs 1752’de Paris’te
bir başka versiyonla gerçekleştirdi.
Deneyde Leyden şişelerini
doldurarak yıldırımın elektrostatik
bir olay olduğunu tespit etti.
EMO
Slide 23
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
D'Alibard’ın deneyinden birkaç hafta
sonra Benjamin Franklin Uçurtma
deneyini yaptı (1752)
Benjamin Franklin;
Uçurtma deneyi ile leyden şişesini
yükleyerek yıldırımın bir elektrik
deşarjı olduğunu,
D'Alibard’ın deneyinden habersiz
tekrar tespit etti.
EMO
Slide 24
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
3.Deney (1753)
D’Alibard ve Franklin’den bir yıl
sonra Rus Profesör
Georg Wilhelm Richmann
Kulübe deneyini St Petersburg’taki
laboratuvarında yapmaya çalıştı.
Ancak laboratuvarın yakalama
çubuğuna isabet eden yıldırım
akımına çarpılarak öldü. Asistanı
ise ağır yaralandı.
EMO
Slide 25
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Bu yüzden Avrupa’da paratonere önceleri
kuşku ile yaklaşılırken, 20 yıl kadar sonra
kabul gördü hatta biraz abartıldı.
Paris 1778
EMO
Slide 26
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Tesirle elektriklenme kuramı;
Bulut ve yerin elektriksel olarak
yüklenmesi ve sonunda deşarja sebep
olması tesirle elektriklenme kuramı ile
açıklanabilir.
Michael FARADAY;
1791-1867
EMO
Slide 27
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Yıldırımın oluşumu:
Tesir ile elektriklenme;
Elektrik yüklü bir cisim nötr bir
cisme yaklaştırıldığında, bu cisimde
zıt elektrik
yüklenmesi oluşur.
EMO
Slide 28
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Bulut ve yerin elektriklenmesinde
Diğer kuramlar;
Simpson – Lomonosow Teorisi:
Yükler hava akımı yardımıyla
oluşmaktadır.
J. I. Frenkel Teorisi:
Havada her iki işaretli iyonlar var
olduğundan, dünyanın
negatif elektrik yükleri kaçmaya ve
iyonosferin pozitif
elektrik yükleri ile birleşmeye
yatkındır.
EMO
Slide 29
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
FARADAY KAFESİ (1843);
Metal bir kafes içinde elektrik alanı
sıfırdır.
EMO
Slide 30
YILDIRIM BULUTLARI
Kümülonimbüs bulutları
1-Kümülüs bulutlarının bir türüdür.
2-Örs şeklindedir.
3-500m ile 3000m arasında
yüksekte oluşur.
EMO
Slide 31
Yıldırımın yönü,
elektriksel boşalmanın gelişme yönüne
(yukarı veya aşağı) ve gelişen yüklerin
kutbiyetine (pozitif veya negatif olmasına)
göre dört türdür.
Negatif inişli
Negatif çıkışlı
Pozitif inişli
Pozitif çıkışlı
++++++
EMO
++++++
-------
------
Slide 32
Yıldırımın Enerjisi
EMO
Slide 33
YILDIRIMIN ENERJİSİ
ENERJİ: Birim zamanda yapılan iş. (kWh)
k:Bin
W:Güç birimi (Watt)
h:Zaman birimi (hour; saat)
100W bir lamba, 1 saat yanarsa
0,1kWh enerji harcar.(3kr)
EMO
Slide 34
YILDIRIMIN ENERJİSİ
Tipik yıldırım:100kV, 6kA
Güç çok yüksek: 600 MW (keban 1330 MW)
Zaman çok kısa: 10 ms (mikrosaniye)
6 kWs enerji
(kilowatsaniye)
Bu enerjiyle 100W bir lamba,
sadece 1 dakika yanar.
EMO
Slide 35
YILDIRIM NEDİR?
Elektriksel yük transferidir.
Rastgele ve kestirilemez bir olaydır.
En az dirençli yol’u takip eder.
Buluttan yere doğru tek yönlü değildir.
Çekilemez veya itilemez.
%100 koruma imkansızdır.
EMO
Slide 36
YILDIRIMIN ETKİLERİ
EMO
Slide 37
YILDIRIMIN ETKİLERİ;
1-DOĞRUDAN ETKİLER
2-DOLAYLI ETKLİLER
EMO
Slide 38
YILDIRIMIN ETKİLERİ;
1-FİZİKSEL ETKİLER (DOĞRUDAN ETKİLER)
YANGIN VE FİZİKSEL DEFORMASYON
ELEKTROKİMYASAL ETKİ (OZON VE NO)
ELEKTRİK ŞOKU
EMO
Slide 39
YILDIRIMIN ETKİLERİ;
2-ENDÜKSİYON ETKİLERİ (DOLAYLI ETKİLER)
ELEKTRONİK CİHAZLARIN ARIZALANMASI
PLC PROGRAMLARIN SİLİNMESİ
TELEFON SANTRALININ YANMASI
ETKİ SAHASI :1,5km
EMO
Slide 40
YILDIRIMDAN KORUNMA
EMO
Slide 41
Slide 42
Slide 43
Slide 44
YILDIRIMDAN KORUNMA
DOĞRUDAN ETKİLERE KARŞI
FRANKLİN KONİSİ
FARADAY KAFESİ
EMO
Slide 45
DIŞ KORUMA
A
ht
B
A
B
OC
ht
α
O
C
Y akalam a çu b u ğu n un u cu ,
R eferan s d ü zlem ,
K o ru m a alan ın ın yarıçap ı,
Y akalam a çu b u ğu n un referan s d üzlem d en yü k sekliği,
Ç izelge-1 ’d eki ko ru m a seviyesin e u ygu n ko ru m a açısı.
EMO
Ş ekil – 10 T ek b ir n o kta tarafın dan o lu ştu ru lan
ko n ik ko ru m a b ö lgesi, ö rn eğin Ç izelge 1 ’e u ygu n ko ru yu cu açı yö n tem in e gö re tasarlan m ış yakalam a u cu çu b u ğun un A u cu
Slide 46
DIŞ KORUMA
Koruma
h (m)
20
30
45
60
Kafes genişliği
(o)
(o)
(o)
(o)
seviyesi
R(m)
(m)
I
20
25
*
*
*
5
II
30
35
25
*
*
10
III
45
45
35
25
*
10
IV
60
55
45
35
25
20
* Bu durumlarda sadece yuvarlanan küre ve kafes yöntemi uygulanır.
Koruma düzeyi
Yıldırım parametresi
I
II
III - IV
Akımın tepe değeri
I (kA)
200
150
100
Toplam elektrik yükü
Qtop (C)
300
225
150
Darbe elektrik yükü
Qdarbe (C)
100
75
50
10000
5600
2500
Özgül enerji
W/R (kJ/)
200
150
100
Ortalama diklik
di/dt %30-90(kA/ms)
EMO
Slide 47
DIŞ KORUMA
K o ru m a açısı
α
α
b
a
α
R eferan s
d ü zlem i
N o t : Ş ekil-1 7 .a ve Ş ekil-1 7 .b ’eki tü m yap ı yakalam a çu b u kların ın ko ru m a ko n ileri
için d e kalm alıd ır.
Ş ekil-1 7 K o ru yu cu açı yö n tem in e gö re yakalam a çu b u kları ile ayrılm am ış Y K S ’ n in
yak alam a u cu tasarım ın a ö rn ek
EMO
Slide 48
DIŞ KORUMA
α
1
s
3
l
2
4
1
1
2
3
4
l
s
2
Y akala m a u cu d ireği,
K o ru n an yap ı,
R eferan s d ü zlem ,
R eferan s d ü zlem d e ko ru n an alan ,
d gü velik açıklığın a karşı d ü şen uzu n lu k,
K o ru m a açısı,
M ad d e 7 -b ’ye gö re a yırm a açıklığı
EMO
N o t : Y akala m a u cu d ireği yap ın ın tam a m ı d ireğin ko ru m a ko n isi için d e kalaca k
şekild e tasarlan m alı ve yap ılm alıd ır.
Ş ekil-1 5 B ir ad et yak ala m a u cu d ireği ku llan an yap ılar için ayrılm ış d ış Y K S
Slide 49
YILDIRIMDAN KORUMA; (TS EN 62305)
DOLAYLI ETKİLERE KARŞI
POTANSİYEL DENGELEME
EMO
PARAFUDR SİSTEMİ
Slide 50
İÇ KORUMA
AG Parafudrlar
B Sınıfı, Tip 1, Sınıf I
C Sınıfı, Tip 2, Sınıf II
D Sınıfı, Tip 3, Sınıf III
Kombine Parafudrlar
B+C Sınıfı, Tip 1+2, Sınıf I+II
EMO
Slide 51
İÇ KORUMA
Paratoner bulunan tüm binalarda aşırı gerilim koruma cihazları tesis
edilecektir.
Aşırı gerilim
kategorisi
IV
III
II
I
6
4
2.5
1.5
Darbe gerilim
seviyesi
kV
B
C
D
I Yüksek seviye koruma isteyen cihazlar
II Sabit tesisata bağlanan cihazlar
III Sabit tesisat cihazları
EMO
Slide 52
İÇ KORUMA
EMO
Slide 53
PARAFUDR
Trafolarda parafudrların bağlanması (Yanlış uygulama)
Uy
Iy
Uy=RF.Iy+UFN
RE
RF
EMO
Slide 54
PARAFUDR
Trafolarda parafudrların bağlanması (Doğru uygulama)
Uy
Iy
Uy=UFN
RE
EMO
Slide 55
POTANSİYEL DENGELEME
L1 L2 L3 N PE
Y.G.Hücreleri
Anten
ANA PANO
Kalorifer boruları
Gaz boruları
Banyo,duş
İletişim Tes.
Bina demir
donatısı
Su boruları
Yıldırımlık
Diğer metal
aksam
Ana potansiyel dengeleme barası
Temel topraklaması 30x3.5 mm.
EMO
Slide 56
İÇ KORUMA
Yıldırım potansiyel dengeleme barası
İniş iletkeni
Enerji
Su burusu
Z
Gaz
Katodik koruma
Temel topraklama
Şekil 35: Binaya giren boruların yıldırıma karşı potansiyel dengelemesi ve parafudr tesisi
Slide 57
TOPRAĞIN İLETKENLİĞİ
TOPRAK
•Nem ve tuzluluk direnci etkiler.
•Verimli toprak……50.m
•Dolgu kumlu toprak…3000.m
EMO
Slide 58
TOPRAĞIN İLETKENLİĞİ
Toprak özdirencleri
Toprak cinsi
Toprak özdirenci rE (ohm.m)
Bataklık
Çamur,kil,humus
Kum
Çakıl
Hava etkisi ile dağılmış taş
Kumtaşı
Granit
Buzultaşı
5-40
20-200
200-2500
2000-3000
çoğunlukla <1000
2000-3000
>50000
>30000
Çimento (saf)
1xÇimento+3xKum
50
50-300
Değişik derinliklerdeki tabakaların farklı özdirençleri, toprak özdirencini
etkiler.
EMO
Slide 59
TOPRAĞIN İLETKENLİĞİ
•Madde 6-a)
Toprak özdirencini düşürmek için, kimyasal maddelerin kullanılması
önerilmez.
EMO
Slide 60
TOPRAĞIN İLETKENLİĞİ
Wenner Medotu:
TS.4363 de metod açıklanmıştır.
A
V
e
a
a
a
e≤a
/3
a > 20 m. e a / 20 olmak üzereEMOrE = 2..a.R şeklinde bulunur.
R (ohm) ölçülen direnç; rE (ohm.m) a ve e (m) cinsindendir.
Slide 61
TOPRAĞIN İLETKENLİĞİ
Topraklama
Tanım: Elektrikli işletme araçlarının metal kısımlarının bir iletkenle toprakla
birleştirilmesidir.
Toprakla bağlantı çeşitli şekillerdeki topraklayıcılarla (toprak elektrotları)
yapılır.
EMO
Slide 62
TOPRAKLAMA ELEKTRODU
Çubuk topraklayıcı (Derin topraklayıcı)
Yaklaşık hesap:
Başka elektrot varsa
RE = rE / L
>2L
L
L
Toprak
d
d
EMO
Slide 63
TOPRAKLAMA ELEKTRODU
Diğer elektrot tipleri için geçiş direnci hesapları
Gözlü topraklayıcı
b m adet
D = (axb/)1/2
a
L = a.n + b.m
n
adet
RE = rE / 2D + rE / L
RE : Topraklama direnci
D : Gözlü topraklayıcının eşdeğer daire alan çapı
rE : Özgül toprak direnci
EMO
L : Topraklayıcı toplam iletken uzunluğu
D
Slide 64
TEMEL TOPRAKLAMA
Dilatasyonlarda
esnek bağlantı
Yıldırımlık
bağlantı filizi
Pot.D.B.
Bağlantı filizi
Temel topraklama 30x3.5 mm
EMO
Boyutlar büyük ise 20x20 m. gözler yapılmalıdır.
Slide 65
ÖLÇMELER
Yayılma direncinin ölçülmesi
Ra
A
V
meger
20 m
EMO
>40 m
Slide 66
DOĞAL BİLEŞENLER
EMO
Slide 67
TS 622 1990
EMO
Slide 68
TS 622 1990
EMO
Slide 69
EMO
Slide 70
EMO
Slide 71
EMO
Slide 72
YILDIRIMDAN KORUNMADA
ULUSLARARASI STANDARTLARIN DIŞINDAKİ
DİĞER YAKLAŞIMLAR
EMO
Slide 73
EMO
Slide 74
ESE
Erken akım yayan hava bağlantı uçları
kullanılarak yapıların ve açık alanların yıldırıma
karşı korunması
EMO
Slide 75
Geleneksel
olmayan
yıldırımdan
korunma
sistemleri çeşitli bilimsel kuruluş ve standart
kurumlarınca kabul edilmemektedir.
2005’te
Uluslararası
Yıldırımdan
Korunma
Konferansı (ICLP) geleneksel olmayan yıldırımdan
koruma sistemlerinin son kullanıcılar için bir
tehlike içerdiğini belirten bir uyarı yayınladı.
EMO
Slide 76
Amerika’da NFPA tarafından , mahkemelerce bir
çok kez bilimsel olmadığı için reddedildi.
2004’ten beri, geleneksel olmayan yıldırımdan
korunma sistemi’nin ardındaki hipotezleri
destekleyecek yeni bir kanıt sunulmadı.
EMO
Slide 77
Önceki standart olan TS 622 standardı 04.12.1990
tarihinde kabul edilmiş ve 05.06.2007 tarihinde
yürürlükten kaldırılmıştır.
Yürürlükten kaldırılan bu standartta bahsi geçen
radyoaktif paratonerlerin ithalatı Türkiye Atom
Enerjisi Kurumu (TAEK) tarafından durdurulmuş,
daha sonra ikinci bir genelge ile kullanımı
yasaklanmış, mevcut olanların ise sökülerek
kuruma teslimi talep edilmiştir.
EMO
Slide 78
ESE tipi paratoner olarak tanımlanan, ülkemizdeki
adıyla aktif paratonerlerin aralarında Fransa’nın
da bulunduğu birkaç ülkenin ulusal standardında
yeri olmakla birlikte uluslararası hiçbir standartta
yer almamaktadır.
AKTİF PARATONER = E.S.E. Tipi Paratoner
EMO
Slide 79
teşekkürler
EMO
Slide 80
Kaynakça:
1234-
Prof. Dr. Özcan Kalenderli…Yıldırımdan korunma
Colutron-Lars Wåhlin Atmospferic Elektrostatics
İsa İlisu…Dolaylı dokunma
Dehn+Söhne Redline seminar
EMO
YILDIRIM
EMO
SERDAR PAKER
ELEKTRİK MÜHENDİSİ
Slide 2
YILDIRIMDAN KORUNMADA
MEVCUT TÜRK STANDARTLARI
TS 622
TS EN 62305
EMO
Slide 3
TS EN 62305-1,2,3,4
EMO
Slide 4
TS EN 62305-1 : Genel Kurallar
TS EN 62305-2 : Risk Yönetimi
TS EN 62305-3 : Yapılarda Fiziksel Hasar ve Hayati
Tehlike
TS EN 62305-4 : Yapılarda Bulunan Elektrik ve
Elektronik Sistemler
EMO
Slide 5
Korunacak yapının
sınıflandırılması
Risk değerlendirme ve
gerekli koruma
seviyesinin belirlenmesi
Dış YKS tipinin seçimi
Malzeme tipi
(korozyon problemleri)
(alevlenebilir yüzeyler)
YKS bileşenlerinin
boyutlandırılması
EMO
Doğal bileşenler
Slide 6
Yakalama ucu sistemi
Yatay çatı
iletkenleri
kafes sistemi
Hava hattı
şeklinde
yakalama telleri
Düşey
yakalama
çubukları
Doğal
yakalama
uçları
İndirme iletkeni sistemi
Çıplak telli
indirme
iletkenlerinin
tasarımı
Gerekli
iletken
sayısı
Örtülmüş
veya
açıkta
EMO
Doğal
bileşenler
Slide 7
Topraklama sistemi
B tipi temel
topraklayıcı
A veya A ve B tipi
topraklayıcılar
Doğal bileşenler
İç YKS’nin
elektromanyetik
darbeye karşı tasarımı
Potansiyel dengeleme
bağlantısı ve ekranlama
Kablo güzergahı ve
açıklıkları
YKS tasarım çizimleri
(projeleri) ve teknik özellikleri
EMO
Darbe koruma
düzenleri (DKD)
Slide 8
Yıldırımla ilgili ilkel inanışlar,
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar,
Yıldırım bulutları,
Yıldırımın enerjisi ve etkileri,
Yıldırımdan korunma
EMO
Slide 9
Yıldırımla ilgili ilkel inanışlar,
EMO
Slide 10
Yıldırım olayı; tarih boyunca insanları
korkutmuş, bir o kadar da ilgisini çekmiştir.
İlk insan; doğal olayları tanrıların gazabına
bağlamış, hatta kendisine iyi davranması için
ona özel günlerde ödüller sunmuştur.
EMO
Slide 11
THOR… İSKANDİNAV MİTOLOJİSİNDE
YILDIRIM TANRISI
THURSDAY……….THOR’S
EMO DAY
ANTİK
DÖNEM
Slide 12
Hintlilerin inanışına göre;
dünya soğuk bir yerdi, ilk ateş tanrı
tarafından yıldırımla başlatılmış.
ANTİK
DÖNEM
İNDRA
EMO
Slide 13
Antik Yunanda Yıldırım
Zeus’un silahıdır.
ANTİK
DÖNEM
ZEUS
EMO
Slide 14
Hititlerde baş tanrı Fırtına Tanrısı idi.
Fırtına Tanrısı, baş tanrıça ile birlikte
federal Hitit Devletinin en önemli birleştirici
gücünü oluşturuyordu.
MÖ 2000
Fırtına Tanrısına
Hattiler "Taru",
Hurriler "Teşup" diyordu.
Hitit hiyerogliflerindeki işaretler ise Prof. Dr.
Sedat Alp'e göre "Tarhu", "Tarhuna" ya da
"Tarhunt" diye okunuyordu.
TARHUNA
EMO
Slide 15
1870 Prusya-Fransa savaşında alman
askerleri yıldırımın (donnerkeil) sihirli gücü
sayesinde fransız mermilerinden
korunduklarına inanıyorlardı.
EMO
Slide 16
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar,
EMO
Slide 17
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Yıldırım olayının tanrıların gazabı değil,
elektrikle ilişkili olabileceğini söyleyen ilk kişi
İngiliz bilim adamı
William Wall’dur. Yıl 1708
William Wall; Sürtünme ile kolayca statik
elektrik yüklenen kehribardan oluşan küçük
çıtırtılar ile yıldırım arasında benzerlik olduğu
düşünmüştür.
EMO
Slide 18
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Otto von Guericke’nin
statik elektrik makinası
S. Gray (1735) ve
A.G. Rosenberg (1745)
Laboratuvarda makinelerle üretilen statik
elektriğin oluşturduğu arklar ile yıldırım
arasındaki benzerlik ortaya konmuştur.
J.H. Winkler (1746)
Leipzig’de yayınlanan kitabında yıldırım ve
elektrik arasında birkaç benzerliği
açıklamıştır.
EMO
Slide 19
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
1745 yılında,
Hollandalı fizikçi
Pieter van Musschenbroek tarafından
geliştirilen Leyden şişesi en ilkel
kondansatördür.
Leyden Şişesi
EMO
Slide 20
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Temmuz 1750
Benjamin Frankline göre;
Elektrik
Sivri cisimler tarafından
çekilen sıvı gibidir.
Bu prensiple evler, kiliseler,
ve gemiler yıldırımın
hasarlarından korunabilir.
Böylece franklin’in
yakalama çubuğu doğdu.
EMO
Slide 21
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Franklin iddiasını kanıtlamak için bir
deney tasarladı,
Küçük bir nöbetçi kulübesi,
inşa edileceğini, tek kişilik kulübenin
tabanına yalıtkan bir platform
konacağını, kulübenin üzerine anten
gibi uzun bir çubuk dikileceğini ve
çubuğun izolatörlerle kulübeye ve
yalıtkan platforma bağlanacağını,
düşündü ve yayınladı
ancak deneyi yapamadı.
EMO
Slide 22
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Bu tasarlanan deneyi yayından
okuyan
Fransız doğabilimci D'Alibard
Deneyi 10 Mayıs 1752’de Paris’te
bir başka versiyonla gerçekleştirdi.
Deneyde Leyden şişelerini
doldurarak yıldırımın elektrostatik
bir olay olduğunu tespit etti.
EMO
Slide 23
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
D'Alibard’ın deneyinden birkaç hafta
sonra Benjamin Franklin Uçurtma
deneyini yaptı (1752)
Benjamin Franklin;
Uçurtma deneyi ile leyden şişesini
yükleyerek yıldırımın bir elektrik
deşarjı olduğunu,
D'Alibard’ın deneyinden habersiz
tekrar tespit etti.
EMO
Slide 24
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
3.Deney (1753)
D’Alibard ve Franklin’den bir yıl
sonra Rus Profesör
Georg Wilhelm Richmann
Kulübe deneyini St Petersburg’taki
laboratuvarında yapmaya çalıştı.
Ancak laboratuvarın yakalama
çubuğuna isabet eden yıldırım
akımına çarpılarak öldü. Asistanı
ise ağır yaralandı.
EMO
Slide 25
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Bu yüzden Avrupa’da paratonere önceleri
kuşku ile yaklaşılırken, 20 yıl kadar sonra
kabul gördü hatta biraz abartıldı.
Paris 1778
EMO
Slide 26
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Tesirle elektriklenme kuramı;
Bulut ve yerin elektriksel olarak
yüklenmesi ve sonunda deşarja sebep
olması tesirle elektriklenme kuramı ile
açıklanabilir.
Michael FARADAY;
1791-1867
EMO
Slide 27
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Yıldırımın oluşumu:
Tesir ile elektriklenme;
Elektrik yüklü bir cisim nötr bir
cisme yaklaştırıldığında, bu cisimde
zıt elektrik
yüklenmesi oluşur.
EMO
Slide 28
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
Bulut ve yerin elektriklenmesinde
Diğer kuramlar;
Simpson – Lomonosow Teorisi:
Yükler hava akımı yardımıyla
oluşmaktadır.
J. I. Frenkel Teorisi:
Havada her iki işaretli iyonlar var
olduğundan, dünyanın
negatif elektrik yükleri kaçmaya ve
iyonosferin pozitif
elektrik yükleri ile birleşmeye
yatkındır.
EMO
Slide 29
Yıldırımla ilgili ilk bilimsel çalışmalar
FARADAY KAFESİ (1843);
Metal bir kafes içinde elektrik alanı
sıfırdır.
EMO
Slide 30
YILDIRIM BULUTLARI
Kümülonimbüs bulutları
1-Kümülüs bulutlarının bir türüdür.
2-Örs şeklindedir.
3-500m ile 3000m arasında
yüksekte oluşur.
EMO
Slide 31
Yıldırımın yönü,
elektriksel boşalmanın gelişme yönüne
(yukarı veya aşağı) ve gelişen yüklerin
kutbiyetine (pozitif veya negatif olmasına)
göre dört türdür.
Negatif inişli
Negatif çıkışlı
Pozitif inişli
Pozitif çıkışlı
++++++
EMO
++++++
-------
------
Slide 32
Yıldırımın Enerjisi
EMO
Slide 33
YILDIRIMIN ENERJİSİ
ENERJİ: Birim zamanda yapılan iş. (kWh)
k:Bin
W:Güç birimi (Watt)
h:Zaman birimi (hour; saat)
100W bir lamba, 1 saat yanarsa
0,1kWh enerji harcar.(3kr)
EMO
Slide 34
YILDIRIMIN ENERJİSİ
Tipik yıldırım:100kV, 6kA
Güç çok yüksek: 600 MW (keban 1330 MW)
Zaman çok kısa: 10 ms (mikrosaniye)
6 kWs enerji
(kilowatsaniye)
Bu enerjiyle 100W bir lamba,
sadece 1 dakika yanar.
EMO
Slide 35
YILDIRIM NEDİR?
Elektriksel yük transferidir.
Rastgele ve kestirilemez bir olaydır.
En az dirençli yol’u takip eder.
Buluttan yere doğru tek yönlü değildir.
Çekilemez veya itilemez.
%100 koruma imkansızdır.
EMO
Slide 36
YILDIRIMIN ETKİLERİ
EMO
Slide 37
YILDIRIMIN ETKİLERİ;
1-DOĞRUDAN ETKİLER
2-DOLAYLI ETKLİLER
EMO
Slide 38
YILDIRIMIN ETKİLERİ;
1-FİZİKSEL ETKİLER (DOĞRUDAN ETKİLER)
YANGIN VE FİZİKSEL DEFORMASYON
ELEKTROKİMYASAL ETKİ (OZON VE NO)
ELEKTRİK ŞOKU
EMO
Slide 39
YILDIRIMIN ETKİLERİ;
2-ENDÜKSİYON ETKİLERİ (DOLAYLI ETKİLER)
ELEKTRONİK CİHAZLARIN ARIZALANMASI
PLC PROGRAMLARIN SİLİNMESİ
TELEFON SANTRALININ YANMASI
ETKİ SAHASI :1,5km
EMO
Slide 40
YILDIRIMDAN KORUNMA
EMO
Slide 41
Slide 42
Slide 43
Slide 44
YILDIRIMDAN KORUNMA
DOĞRUDAN ETKİLERE KARŞI
FRANKLİN KONİSİ
FARADAY KAFESİ
EMO
Slide 45
DIŞ KORUMA
A
ht
B
A
B
OC
ht
α
O
C
Y akalam a çu b u ğu n un u cu ,
R eferan s d ü zlem ,
K o ru m a alan ın ın yarıçap ı,
Y akalam a çu b u ğu n un referan s d üzlem d en yü k sekliği,
Ç izelge-1 ’d eki ko ru m a seviyesin e u ygu n ko ru m a açısı.
EMO
Ş ekil – 10 T ek b ir n o kta tarafın dan o lu ştu ru lan
ko n ik ko ru m a b ö lgesi, ö rn eğin Ç izelge 1 ’e u ygu n ko ru yu cu açı yö n tem in e gö re tasarlan m ış yakalam a u cu çu b u ğun un A u cu
Slide 46
DIŞ KORUMA
Koruma
h (m)
20
30
45
60
Kafes genişliği
(o)
(o)
(o)
(o)
seviyesi
R(m)
(m)
I
20
25
*
*
*
5
II
30
35
25
*
*
10
III
45
45
35
25
*
10
IV
60
55
45
35
25
20
* Bu durumlarda sadece yuvarlanan küre ve kafes yöntemi uygulanır.
Koruma düzeyi
Yıldırım parametresi
I
II
III - IV
Akımın tepe değeri
I (kA)
200
150
100
Toplam elektrik yükü
Qtop (C)
300
225
150
Darbe elektrik yükü
Qdarbe (C)
100
75
50
10000
5600
2500
Özgül enerji
W/R (kJ/)
200
150
100
Ortalama diklik
di/dt %30-90(kA/ms)
EMO
Slide 47
DIŞ KORUMA
K o ru m a açısı
α
α
b
a
α
R eferan s
d ü zlem i
N o t : Ş ekil-1 7 .a ve Ş ekil-1 7 .b ’eki tü m yap ı yakalam a çu b u kların ın ko ru m a ko n ileri
için d e kalm alıd ır.
Ş ekil-1 7 K o ru yu cu açı yö n tem in e gö re yakalam a çu b u kları ile ayrılm am ış Y K S ’ n in
yak alam a u cu tasarım ın a ö rn ek
EMO
Slide 48
DIŞ KORUMA
α
1
s
3
l
2
4
1
1
2
3
4
l
s
2
Y akala m a u cu d ireği,
K o ru n an yap ı,
R eferan s d ü zlem ,
R eferan s d ü zlem d e ko ru n an alan ,
d gü velik açıklığın a karşı d ü şen uzu n lu k,
K o ru m a açısı,
M ad d e 7 -b ’ye gö re a yırm a açıklığı
EMO
N o t : Y akala m a u cu d ireği yap ın ın tam a m ı d ireğin ko ru m a ko n isi için d e kalaca k
şekild e tasarlan m alı ve yap ılm alıd ır.
Ş ekil-1 5 B ir ad et yak ala m a u cu d ireği ku llan an yap ılar için ayrılm ış d ış Y K S
Slide 49
YILDIRIMDAN KORUMA; (TS EN 62305)
DOLAYLI ETKİLERE KARŞI
POTANSİYEL DENGELEME
EMO
PARAFUDR SİSTEMİ
Slide 50
İÇ KORUMA
AG Parafudrlar
B Sınıfı, Tip 1, Sınıf I
C Sınıfı, Tip 2, Sınıf II
D Sınıfı, Tip 3, Sınıf III
Kombine Parafudrlar
B+C Sınıfı, Tip 1+2, Sınıf I+II
EMO
Slide 51
İÇ KORUMA
Paratoner bulunan tüm binalarda aşırı gerilim koruma cihazları tesis
edilecektir.
Aşırı gerilim
kategorisi
IV
III
II
I
6
4
2.5
1.5
Darbe gerilim
seviyesi
kV
B
C
D
I Yüksek seviye koruma isteyen cihazlar
II Sabit tesisata bağlanan cihazlar
III Sabit tesisat cihazları
EMO
Slide 52
İÇ KORUMA
EMO
Slide 53
PARAFUDR
Trafolarda parafudrların bağlanması (Yanlış uygulama)
Uy
Iy
Uy=RF.Iy+UFN
RE
RF
EMO
Slide 54
PARAFUDR
Trafolarda parafudrların bağlanması (Doğru uygulama)
Uy
Iy
Uy=UFN
RE
EMO
Slide 55
POTANSİYEL DENGELEME
L1 L2 L3 N PE
Y.G.Hücreleri
Anten
ANA PANO
Kalorifer boruları
Gaz boruları
Banyo,duş
İletişim Tes.
Bina demir
donatısı
Su boruları
Yıldırımlık
Diğer metal
aksam
Ana potansiyel dengeleme barası
Temel topraklaması 30x3.5 mm.
EMO
Slide 56
İÇ KORUMA
Yıldırım potansiyel dengeleme barası
İniş iletkeni
Enerji
Su burusu
Z
Gaz
Katodik koruma
Temel topraklama
Şekil 35: Binaya giren boruların yıldırıma karşı potansiyel dengelemesi ve parafudr tesisi
Slide 57
TOPRAĞIN İLETKENLİĞİ
TOPRAK
•Nem ve tuzluluk direnci etkiler.
•Verimli toprak……50.m
•Dolgu kumlu toprak…3000.m
EMO
Slide 58
TOPRAĞIN İLETKENLİĞİ
Toprak özdirencleri
Toprak cinsi
Toprak özdirenci rE (ohm.m)
Bataklık
Çamur,kil,humus
Kum
Çakıl
Hava etkisi ile dağılmış taş
Kumtaşı
Granit
Buzultaşı
5-40
20-200
200-2500
2000-3000
çoğunlukla <1000
2000-3000
>50000
>30000
Çimento (saf)
1xÇimento+3xKum
50
50-300
Değişik derinliklerdeki tabakaların farklı özdirençleri, toprak özdirencini
etkiler.
EMO
Slide 59
TOPRAĞIN İLETKENLİĞİ
•Madde 6-a)
Toprak özdirencini düşürmek için, kimyasal maddelerin kullanılması
önerilmez.
EMO
Slide 60
TOPRAĞIN İLETKENLİĞİ
Wenner Medotu:
TS.4363 de metod açıklanmıştır.
A
V
e
a
a
a
e≤a
/3
a > 20 m. e a / 20 olmak üzereEMOrE = 2..a.R şeklinde bulunur.
R (ohm) ölçülen direnç; rE (ohm.m) a ve e (m) cinsindendir.
Slide 61
TOPRAĞIN İLETKENLİĞİ
Topraklama
Tanım: Elektrikli işletme araçlarının metal kısımlarının bir iletkenle toprakla
birleştirilmesidir.
Toprakla bağlantı çeşitli şekillerdeki topraklayıcılarla (toprak elektrotları)
yapılır.
EMO
Slide 62
TOPRAKLAMA ELEKTRODU
Çubuk topraklayıcı (Derin topraklayıcı)
Yaklaşık hesap:
Başka elektrot varsa
RE = rE / L
>2L
L
L
Toprak
d
d
EMO
Slide 63
TOPRAKLAMA ELEKTRODU
Diğer elektrot tipleri için geçiş direnci hesapları
Gözlü topraklayıcı
b m adet
D = (axb/)1/2
a
L = a.n + b.m
n
adet
RE = rE / 2D + rE / L
RE : Topraklama direnci
D : Gözlü topraklayıcının eşdeğer daire alan çapı
rE : Özgül toprak direnci
EMO
L : Topraklayıcı toplam iletken uzunluğu
D
Slide 64
TEMEL TOPRAKLAMA
Dilatasyonlarda
esnek bağlantı
Yıldırımlık
bağlantı filizi
Pot.D.B.
Bağlantı filizi
Temel topraklama 30x3.5 mm
EMO
Boyutlar büyük ise 20x20 m. gözler yapılmalıdır.
Slide 65
ÖLÇMELER
Yayılma direncinin ölçülmesi
Ra
A
V
meger
20 m
EMO
>40 m
Slide 66
DOĞAL BİLEŞENLER
EMO
Slide 67
TS 622 1990
EMO
Slide 68
TS 622 1990
EMO
Slide 69
EMO
Slide 70
EMO
Slide 71
EMO
Slide 72
YILDIRIMDAN KORUNMADA
ULUSLARARASI STANDARTLARIN DIŞINDAKİ
DİĞER YAKLAŞIMLAR
EMO
Slide 73
EMO
Slide 74
ESE
Erken akım yayan hava bağlantı uçları
kullanılarak yapıların ve açık alanların yıldırıma
karşı korunması
EMO
Slide 75
Geleneksel
olmayan
yıldırımdan
korunma
sistemleri çeşitli bilimsel kuruluş ve standart
kurumlarınca kabul edilmemektedir.
2005’te
Uluslararası
Yıldırımdan
Korunma
Konferansı (ICLP) geleneksel olmayan yıldırımdan
koruma sistemlerinin son kullanıcılar için bir
tehlike içerdiğini belirten bir uyarı yayınladı.
EMO
Slide 76
Amerika’da NFPA tarafından , mahkemelerce bir
çok kez bilimsel olmadığı için reddedildi.
2004’ten beri, geleneksel olmayan yıldırımdan
korunma sistemi’nin ardındaki hipotezleri
destekleyecek yeni bir kanıt sunulmadı.
EMO
Slide 77
Önceki standart olan TS 622 standardı 04.12.1990
tarihinde kabul edilmiş ve 05.06.2007 tarihinde
yürürlükten kaldırılmıştır.
Yürürlükten kaldırılan bu standartta bahsi geçen
radyoaktif paratonerlerin ithalatı Türkiye Atom
Enerjisi Kurumu (TAEK) tarafından durdurulmuş,
daha sonra ikinci bir genelge ile kullanımı
yasaklanmış, mevcut olanların ise sökülerek
kuruma teslimi talep edilmiştir.
EMO
Slide 78
ESE tipi paratoner olarak tanımlanan, ülkemizdeki
adıyla aktif paratonerlerin aralarında Fransa’nın
da bulunduğu birkaç ülkenin ulusal standardında
yeri olmakla birlikte uluslararası hiçbir standartta
yer almamaktadır.
AKTİF PARATONER = E.S.E. Tipi Paratoner
EMO
Slide 79
teşekkürler
EMO
Slide 80
Kaynakça:
1234-
Prof. Dr. Özcan Kalenderli…Yıldırımdan korunma
Colutron-Lars Wåhlin Atmospferic Elektrostatics
İsa İlisu…Dolaylı dokunma
Dehn+Söhne Redline seminar
EMO