(Microsoft PowerPoint - -296 Y\375ld\375r\375mdan Korunma Klasi

(Microsoft PowerPoint - -296 Y\375ld\375r\375mdan Korunma Klasi

Gökhan Akman
Amper A. .
12 Mayıs 2004
Amaç
• YILDIRIM OLAYLARINDA MEYDANA
GELEB LECEK CAN VE MAL KAYBINI
ÖNLEMEKT R
YILDIRIM NED R
•
BULUTLA YER ARASINDAK ELEKTR K YÜK ALI VER
D R.
Yıldırımdan Korunma Sistemleri
le lgili Temel Kurallar
• DI YILDIRIMDAN KORUNMA S STEM
• Bir yıldırım darbesinin korunan hacme girme
olasılı ı,do ru tasarlanmı bir yakalama ucunun
varlı ı ile oldukça azalır.
• Yakalama ucu sistemleri ;çubuklar,gerilmi teller
veya kafes biçiminde ba lanmı iletkenler ya da
bu elemanların herhangi bir birle iminden
meydana gelebilir.
• Yerle tirme:Yakalama uçlarının a a ıdaki tabloya
göre düzenlenmesi yeterlidir.
YAKALAMA UCUNUN KORUMA
SEV YES NE GÖRE YERLE T R LMES
h (m)
30
°
*
45
°
*
60
°
*
Kafes Geni li i
(m)
I
20
20
°
25
II
30
35
25
*
*
10
III
45
45
35
25
*
15
IV
60
55
45
35
25
20
Koruma
Seviyesi
R (m)
5
*Bu durumlarda sadece yuvarlanan küre ve kafes yöntemi uygulanır.
Do al Bile enler
• Farklı bölümler arasındaki elektriksel süreklili in
sa lanması,
• Delinmeye kar ı önlem alınması veya a ırı sıcak
noktaların dikkate alınması gerekli ise,metal levhanın
kalınlı ının bir sonraki slaytta verilen ‘t’ de erinden
daha az olmaması,
• Levhalardaki delinmenin önlenmesi veya altlarındaki
yanıcı malzemelerin tutu ma durumu önemli
de ilse,metal levhanın kalınlı ının 0,5 mm.den daha
az olmaması,
• Bunların yalıtım malzemesi ile kaplanmamı olması,
• Metal levha üzerindeki veya üst tarafındaki metal
olmayan malzemelerin,korunacak hacmin dı ında
tutulabilmesi,
Ko ulları sa lamak kaydıyla korunan hacmi örten metal
levhalar;
• YAKALAMA UCU S STEMLER NDEK METAL
LEVHALARIN VE METAL BORULARIN EN KÜÇÜK
KALINLIKLARI
Koruma Seviyesi
Malzeme
t kalınlı ı (mm)
I ila IV
Fe
Cu
Al
4
5
7
*Korunan hacmin dı ında tutulabilmek kaydıyla metal
olmayan çatının altındaki,çatı yapısının metal bölümleri (çatı
iskeleti,aralarında ba lanmı betonarme demirleri vb.)
*Kesit alanı,yakalama ucu bile enleri için belirtilen de erden
az olmayan oluklar,süslemeler,raylar vb.metal bölümler,
*Et kalınlı ı 2,5 mm’den daha az olmayan malzemeden
yapılmı olan ve delinmeleri halinde tehlikeli veya di er
kabul edilmeyen durumlar yaratmayan metal borular ve
tanklar,
*Önceki slaytta verilen uygun t de erinden daha az kalınlıkta
olmayan malzemeden yapılmı ve çarpma noktasındaki iç
yüzeyde sıcaklık artı ı tehlikesi ortaya çıkartmayan,genel
olarak metal borular ve tanklar.
Koruyucu boya ile ince bir kaplama,0,5 mm asfalt veya 1 mm
PVC yalıtkan sayılmaz.
ndirme letkeni Sistemleri
• Tehlikeli kıvılcımlanma olu ması olasılı ını azaltmak
üzere,indirme iletkenleri;çarpma noktasından topra a
kadar;birkaç paralel akım yolu bulunacak,akım yolunun
uzunlu u en kısa olacak,biçimde düzenlenmelidir.
• ndirme iletkenleri,mümkün oldu unca,yakalama ucu
iletkenlerinin do rudan devamı olacak ekilde
düzenlenmelidir.
• Yakalama ucu ayrı direkler (veya bir direk)üzerindeki
çubuklardan meydana geliyorsa,her bir direk için en az bir
adet indirme iletkeni gereklidir.Direklerin metalden
yapılmı veya aralarında ba lantılı demir iskeletli beton
direk olması durumunda,ilave indirme iletkeni gerekmez.
Ayrılmamı Yıldırımdan Korunma
Sistemi’nin Yerle tirilmesi
•
ndirme iletkenleri korunan hacmin çevresi boyunca,
aralarındaki ortalama uzaklık a a ıdaki tabloda gösterilen
de erlerden az olmayacak ekilde da ıtılmalıdır.Her
durumda en az iki adet indirme iletkeni gereklidir.
• Çevre boyunca indirme iletkenlerinin e it aralıklarla
yerle tirilmesi tercih edilir.Mümkün oldu unca yapının her
kö esi yakınında bir adet indirme iletkeni bulunmalıdır.
Koruma Seviyesi
I
II
III
IV
Ortalama Uzaklık (m)
10
15
20
25
Ayrılmamı YKS’de ndirme letkenlerinin Tesisi
• Duvar yanmaz malzemeden yapılmı sa,indirme iletkenleri
duvar yüzeyi üzerine veya içine yerle tirilebilir.
• Duvar tutu abilir malzemeden yapılmı sa,indirme
iletkenleri,yıldırım akımının meydana getirdi i sıcaklık
artı ı,duvar malzemesi için tehlikeli olmamak kaydıyla
duvar yüzeyi üzerine yerle tirilebilir.
• ndirme iletkenleri,yalıtkan madde ile kaplanmı olsalar
dahi,olukların veya ini borularının içine tesis
edilmemelidir.Oluk içindeki nemin etkisi,indirme
iletkeninde yo un korozyon ba latır.
• ndirme iletkenleri,topra a en kısa do rudan yolu
sa layacak ekilde do rusal ve dü ey olarak tesis
edilmelidir.:Halka te kilinden kaçınılmalıdır.
• Özel durumlar dı ında boruların indirme iletkeni olarak
kullanılması yasaktır.
• Çelik yapının metal iskeleti veya yapının aralarında
ba lantılı betonarme demirleri indirme iletkeni olarak
kullanılıyorsa,yatay halka iletkenleri gereksizdir.
• Do al indirme iletkenleri dı ında,her bir indirme
iletkeninin topraklama ba lantısına ba landı ı yerde,bir
deney ek yeri bulunmalıdır.
Topraklama Sistemleri
• Yıldırım akımının tehlikeli a ırı gerilimlere sebep olmadan
toprak içine da ıtılması için,topraklama sistemlerinin
biçimi ve ölçüleri,topraklama elektrotunun özdirencinin
de erinden daha önemlidir.Bununla birlikte,genel olarak
dü ük bir topraklama direnci istenir.
• Yıldırımdan korunma bakımından,B RLE T R LM bir
topraklama sistemi tercih edilir ve bu uygulama her amaca
(örne in,yıldırımdan korunma,alçak gerilimli güç
sistemleri,ileti im sistemleri)
• Ba ka sebeplerle ayrılması gereken topraklama
sistemleri,bir e potansiyel ku aklama ile birle tirilmi olan
bir sisteme ba lanmalıdır.
A a ıdaki tiplerde topraklayıcılar kullanılmalıdır.
•
•
•
•
Bir veya birden fazla halka topraklayıcılar,
Dü ey (veya e imli) topraklayıcılar,
Yıldız topraklayıcılar,
Temel topraklayıcılar (temel topraklaması)
Düzgün da ıtılmı çok sayıda iletken,tek uzun iletken
yanında tercih edilmelidir.Bununla birlikte,derin
topraklayıcılar,toprak özdirencinin derinlikle azaldı ı yerlerde
ve çubukların normal olarak çakıldı ı derinliklerden daha
derinlerde dü ük özdirençli alt tabakaların bulundu u
yerlerde etkilidir.
Topraklama Elektrotlarının Tesisi
• Halka topraklama elektrotu tercihen en az 0,5 m derinli e
ancak duvarlardan 1 m dı arıya gömülmelidir.
• Topraklama elektrotları,in a sırasında muayeneye izin
verecek biçimde tesis edilmelidir.
• Gömülme derinli i ve topraklama elektrotu tipi,korozyon,
toprak kuruması ve donması etkilerini en aza indirecek ve
böylece e de er toprak direncini kararlı kılacak ekilde
olmalıdır.
Do al Topraklama Elektrotları
Betonun aralarında ba lantılı çelik takviyeleri veya di er
uygun yeraltı metal yapıları bir topraklama elektrotu olarak
kullanılabilir.Betonun metal takviyeleri topraklama
elektrotu olarak kullanıldı ında,aralarındaki ba lantılara,
betondaki mekanik ayrılmaların önlenmesi için özel dikkat
gösterilmelidir.
Kro e le Tutturma Ve Ek Yerleri
• Kro e ile Tutturma :Yakalama uçları ve indirme
iletkenleri, elektrodinamik veya istenmeyen mekanik
kuvvetlerin (örne in titre im,kar kütlesi kaymaları
vb.)iletkenlerin kopmasına veya gev emesine sebep
olmayacak ekilde sıkıca tespit edilmelidir.
• Ek Yerleri : letkenler boyunca ek yerleri en az sayıda
olmalıdır.Ek yerleri pirinç (gümü ) kayna ı,kaynak,
sıkı tırma,vidalama,cıvata somun gibi düzenler ile
güvenlik altına alınmalıdır.
Malzemeler ve Boyutları
• Malzemeler:
• Kullanılan malzemeler,yıldırım akımının elektrik ve
elektromanyetik etkilerine ve beklenebilen arıza
zorlanmalarına,hasara u ramadan dayanmalıdır.
• Malzeme ve boyutları,korunan yapı veya Yıldırımdan
Korunma Sistemi’nin korozyon olasılı ı göz önünde
tutularak seçilmelidir.
• Yıldırımdan Korunma Sistemi’nin bile enleri,yeterli
elektriksel iletkenli i ve korozyona dayanıklılı ı bulunmak
kaydı ile,bir sonraki slaydımızda verilen malzemeden imal
edilebilir.Di er metaller,e de er mekanik,elektriksel ve
kimyasal (korozyon) dayanıklılı a sahip ise kullanılabilir.
YKS Malzemeleri ve Kullanma Ko ulları
Malzeme
Kullanma Yeri
Açık
Havada
Toprak
çinde
Beton
çinde
Korozyon
Dayanımı
A a ıdakiler ile A a ıdakiler ile
elektrolitiktir.
artar
----
Bir çok
malzemeye
kar ı
-Yüksek
konsantrasyonlu
klorürler
-Kükürt bile enleri
-Organik
malzemeler
-Som
Asitli
topraklarda
bile iyi
----------
----
Bir çok
malzemeye
kar ı
Çözünmü
klorürler içeren
su
Bakır
-Som
-Som
-Örgülü
-Örgülü
-Kaplanmı -Kaplanmı
Sıcak
Galvanizli
Çelik
-Som
-Örgülü
Paslanmaz
Çelik
-Som
-Örgülü
-Som
Alüminyu
m
-Som
-Örgülü
------- ---- ---------
Kur un
-Som
-Som
-Kaplanmı -Kaplanmı
-Som
----
Baz esaslı
etkileyiciler
-Yüksek
konsantrasyon -Asitli topraklar
lu sülfatlar
---------
-Bakır
----------Bakır
-Bakır
*Boyutlar:
• En küçük boyutlar a a ıdaki tabloda verilmi tir.
• Mekanik ve korozyon problemlerinin a ılması için de erler
arttırılabilir.
YKS Malzemesinin En Küçük Kesitleri
Koruma
Seviyesi
I ila IV
Ucu (mm2)
ndirme
letkeni
( mm2 )
Topraklama
Ba lantısı
( mm2 )
Cu
35
16
50
Al
70
25
---
Fe
50
50
80
Malzeme
Yakalama
Yıldırımdan Korunma Sistemleri çin Koruma
Seviyelerinin Seçilmesi
• Yapıların Sınıflandırılması
• Yapılar,yıldırım bo alması sonucu ortaya çıkan etkilere
göre sınıflandırılır.
• Yıldırımın tehlikeli olabilecek do rudan
etkileri;yangınlar,mekanik hasar,insan ve hayvanlarda
yaralanmalar ile elektrik ve elektronik donanımlarda
hasardır.
• Yıldırımın etkileri;bilgisayar sistemleri,kontrol sistemleri,
gerilim regülatör sistemleri ve güç besleme sistemleri için
özellikle tehlikeli olabilir;bunlar da toplum hizmetlerinde
aksaklıklar,bilgi üretimi ve i dünyasında kayıplar ortaya
çıkartabilir.Tüm yapı tiplerinde duyarlı elektronik donanım
bulunabilir ve güvenli in artırılabilmesi adına bunlar için
özel koruma gerekebilir.
Yıldırım Parametreleri
• Bir yerdeki pozitif ve negatif yıldırım darbelerinin yüzdesi,
arazinin do asına ba lıdır.Bu konuda yerel bilgi elde
edilemezse,%10’unun pozitif ve %90’ının negatif oldu u
kabul edilir.
• Yıldırımdan Korunma Sisteminin Boyutlandırılmasında
Kullanılan Yıldırım Akımı Parametreleri
• Yıldırımın mekanik ve ısıl etkileri,akımın tepe de eri ( I ),
toplam yük (Qtop),darbe yükü (Qdarbe) ve özgül enerji
(W/R) ile ili kilidir.Bu parametrelerin en yüksek de erleri
pozitif bo almalarda meydana gelir.
• Topra a yıldırım bo alma yo unlu u (Ng):Yılda
kilometrekare ba ına topra a yıldırım bo alması olarak
tanımlanan topra a yıldırım bo alma yo unlu u,ölçme ile
belirlenmelidir.
YILDIRIMLI GÜN HAR TASI(Nk)
Yıldırımdan Koruma Sistemlerinde Koruma
Seviyesinin Seçilmesi
• Bir koruma seviyesinin seçilmesindeki amaç,yapıya veya
korunan hacme do rudan yıldırım arkı ile olacak hasar
tehlikesini kabul edilebilir en yüksek düzeyin altına
indirmektir.
Koruma Seviyelerine Göre Yıldırım Akımı Parametreleri
Yıldırım Parametresi
Akımın tepe de eri
I (kA)
Toplam elektrik yükü Qtop (C)
Darbe elektrik yükü
Özgül enerji
Qdarbe (C)
W/R (kJ/Ω )
Ortalama diklik di / dt %30-90 (kA/µs)
Koruma Seviyesi
I
II
III-IV
200
150
100
300
225
150
100
75
50
10000 5600 2500
200
150 100
• Her bir yapı için hasar riski,yılda yapıya do rudan yıldırım
bo alma sıklı ı (Nd),yıldırım sonucu meydana gelecek
hasarın olasılı ı ve yapıya yıldırım bo alması sonucu ortaya
çıkabilen olası hasarların ortalama bedeli (maddi kayıp
miktarı)dikkate alınarak tahmin edilebilir.
• Önce,incelenen yapıdaki hasar tehlikesinin kabul edilebilir
en yüksek seviyesi seçilir,sonra yapıda hasara sebep
olabilen yıldırım bo alması yıllık sıklı ının (Nc)kabul edilen
en büyük de eri de erlendirilir.
• Bir yapıya yıldırım bo almalarının kabul edilen sıklı ı (Nc):
Yıldırımdan kaynaklanan zararlar yalnızca özel mülkiyet ile
ilgili oldu unda,Nc de erleri,yapının sahibi veya YKS
tasarımcısı tarafından belirlenebilir.
• Yıldırım akımını,tehlikeli gerilim farkları ortaya
çıkmaksızın toprak içine da ıtmak için,topraklama
tesisinin ekli ve boyutları,topraklama direncinin belirli bir
de ere sahip olmasından daha önemlidir.Bununla birlikte
küçük bir topraklama direnci tavsiye edilir.
• Yıldırımdan korunma yapılan yerde,yapı tesisinde tek bir
mü terek topraklama sisteminin bulunması (örne in
yıldırımdan korunma sistemi,alçak gerilim
sistemleri,ileti im sistemleri ) e potansiyelleme açısından
yararlıdır.
KORUMA GEREKL L
VE KORUMA SEV YES TAY N
FORMÜLLER
DE ERLER
ETK L E DE ER ALAN:
L=
Ae=LW+6H(L+W)+9π H2
W=
(Dörtgen alanlar için)
H=
SONUÇ
Ae=
H2=
TES S Ç N BEKLENEN YILDIRIM DARBE SAYISI
Nd=Ngmax.Ae.C1.10-6
Ngmax=
Ae=
Nd=
C1=
TES S Ç N ONAYLI YILDIRIM DARBE SAYISI
Nc=5,5.10-3/C,
C=C2.C3.C4.C5
C2=
C3=
C4=
C5=
C=
E ER Nd<Nc SE
KORUMA STE E BIRAKILIR
E ER Nd>Nc SE KORUMA GEREKL D R
Bu durumda:
Etkinlik, E=1-Nc/Nd hesaplanan de eri KORUMA SEV YES N belirler.
Nc=
Yıldırımdan Korunma Sisteminin Bakımı
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Bakım prosedürlerinin sıklı ı a a ıdaki hususlara ba lıdır.
-Hava ve çevre ko ullarından kaynaklanan bozulma
-Gerçek yıldırım tahribatına maruz kalma,
-Yapının Koruma Seviyesi
Bir bakım programı a a ıdaki önlemleri içerir.
Tüm YKS iletkenlerinin ve sistem bile enlerinin kontrolü,
YKS tesisinin elektriksel süreklili inin kontrolü,
Topraklama Direncinin Ölçülmesi
DKD’lerin Kontrolü
YKS iletkenlerinin ve sistem bile enlerinin yeniden ba lanması
lavelerden sonra veya de i iklerden sonra YKS’nin etkinli inin
yapıda ve tesisatta azalmadı ının kontrolü
• Bakım dokümantasyonu: Kayıtlar muhafaza edilmelidir.
YKS Denetim Periyodu
Koruma
Seviyesi
ki Tam Denetim
Arası Aralık
I
2 yıl
II
4 yıl
12 ay
III ila IV
6 yıl
12 ay
Kritik sistemlerin
denetimleri arasındaki
zaman aralı ı
6 ay
KORUMA GEREKL L
VE KORUMA SEV YES TAY N
FORMÜLLER
DE ERLER
ETK L E DE ER ALAN:
L=
Ae=LW+6H(L+W)+9π H2
W=
(Dörtgen alanlar için)
H=
SONUÇ
Ae=
H2=
TES S Ç N BEKLENEN YILDIRIM DARBE SAYISI
Nd=Ngmax.Ae.C1.10-6
Ngmax=
Ae=
Nd=
C1=
TES S Ç N ONAYLI YILDIRIM DARBE SAYISI
Nc=5,5.10-3/C,
C=C2.C3.C4.C5
C2=
C3=
C4=
C5=
C=
E ER Nd<Nc SE
KORUMA STE E BIRAKILIR
E ER Nd>Nc SE KORUMA GEREKL D R
Bu durumda:
Etkinlik, E=1-Nc/Nd hesaplanan de eri KORUMA SEV YES N belirler.
Nc=
FRANKL N ÇUBU U
FRANKL N ÇUBU U
UYGULAMA YERLER
•
• KÜÇÜK TABANLI YAPILAR
•
Cami Minaresi,Deniz Feneri,Nöbetci Kulübesi v.b.
• FARADAY KAFESL YAPILARDA ÖZEL NOKTA KORUMASI
•
•
Baca çıkıntıları,Özellikle düz çatılardaki cihazlar
FRANKL N ÇUBU U KORUMA KON S TEPE YARI AÇILARI
H(YÜKSEKL K)
α
20 M
30 M
45 M
60 M
K.SEV YES
acıları
SEV YE-1
α
25
*
SEV YE-2
α
35
25
*
*
SEV YE-3
α
45
35
25
*
*
*
SEV YE-4
α
55
45
35
25
FARADAY KAFES UYGULAMASI
FARADAY KAFES UYGULAMASI