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