Yıldırım Nedir:

Yıldırım bulutların üst katmanlarında oluşan pozitif yükler ile alt katmanlarda oluşan negatif yükler arasındaki enerji transferi olarak tanımlanabilir. Havanın iyi bir iletken olmamaması bünyesinde elektrik yükleri bulunduran bulutları oluşturur. Fiziksel nedenlerden ötürü, bulutun yüklenmesi sırasında yere yakın olan kısmında %70-%90 olasılıkla negatif elektrik yükleri yer alır. Bu durumda yerde bulutun negatif yüklerine bakan bölümünde pozitif yükler toplanır. Bazı koşullarda bunun tersi yüklenme de olabilmektedir (%10-%30 olasılıkla). Fırtınanın, hava akımlarının artmasıyla buluttaki negatif yük oranı ve buna bağlı olarakta yerdeki pozitif yük toplanması hızlanarak devam eder. Bulutla yer arasındaki potansiyel farkı arttıkça, belli bir değerden sonra iletken kanal boyunca buluttan toprağa veya topraktan buluta elektriksel boşalma başlar. Bulutla bulut arasında olan elektriksel boşalmaya şimşek ve bulut-toprak boşalmasına ise yıldırım denir.

Yıldırımdan Korunma:

Yıldırımdan korunma iki yönden göz önüne alınır:
1. Dış Yıldırımdan Korunma
2. İç Yıldırımdan Korunma (Ani Aşırı Gerilimden Korunma)


A.Dış Yıldırımdan Korunma:

1. Franklin Çubuğu
2. Faraday Kafesi
3. Aktif Paratonerler


Franklin Çubuğu:

Yıldırımı çekme özelliği olmayan franklin çubuğu pasif yakalama ucu diyede adlandırılır. Bu sistem yıldırımdan korunma sistemleri arasındaki en eski sistem olup, ilk çalışmalar 1760’lı yıllarda Franklin tarafından yapılmıştır. Çubuk ucunda yıldırım öncesi yükselen elektrik alan etkisiyle oluşan iyonizasyon, yıldırım boşalmasının bu çubuk üzerinden toprağa gitmesini sağlar. Bu çubuğun koruyacağı alan çubuk boyu olarak kabul edilmektedir. Korunacak alanın, tepe açısı 45 derece olan bir koni içinde olması gerekmektedir. Daha emniyetli bir koruma ekde etmek maksadıyşa tepe açısının 45 derece yerine 30 derece alınması yararlıdır. Dolayısıyla bu metod özellikle minarelerde, fabrika bacalarında, kulelerde çok iyi bir topraklama yapmak şartı ile kullanılmaktadır. Ayrıca bu sistem Faraday Kafesi oluşturan yakalama sistemleri için de uygulanır.

Faraday Kafesi:

Faraday Kafesi iletkenlerin korunacak binayı br kafes gibi sarması ile kullanılan bir yöntemdir. Çatı üzerine belli aralıklarla dikey sivri çubuklar koyulacak, tabanda ise iletkenler çok noktadan topraklanacaktır. Bu şekilde binanın her noktası eşpotansiyel hale getirilmiş olacak ve herhangi bir yıldırım deşarjında tehlikeli akımlar tamamen örülen kafes üzerinden toprağa akacağından binaya zarar gelmeyecektir. Sistem, uygun bir tasarım ile temel topraklamasına bağlanabilir. Koruma düzeyine göre Franklin Çubuğu ve Faraday Kafesi uygulama verileri tablosu aşağıda gösterilmiştir:

Aktif Paratonerler:

Radyoaktif Paratonerlerin kullanımının yasaklanması ile birlikte yeni nesil Aktif Paratonerler kullanılmaya başlamıştır. Erken Akış Uyarılı (E.S.E) diye tanımladığımız bu paratonerin çeşitleri olmakla birlikte genelde elektronik devrelidir. Aktif paratonerlerde Fransız NF C 17-102 standartlarının aranması gerekmektedir.
Bayındırlık Bakanlığı, Yıldırımdan Korunma Birim Fiyat ve Tarifeleri’nde “idare gerektiğinde her tip için (koruma yarıçapı) ulusal ve uluslar arası akredite olan bir laboratuvardan alınan test belgesi istenecektir” ibaresi yazmaktadır.
Bir aktif paratonerin yarıçap hesabının yapılabilmesi için geçerli kabul edilen Fransız NF C 17-102 ve/veya İspanyol UNE 21186 standartlarına göre, akredite olmuş bir laboratuvarda test edilmesi, bu test sonucu tespit edilen “?T” değerinin ve NF C 17-102 ve/veya UNE 21186 standartlarına göre test edildiğinin belgeyle kanıtlanması gerekmektedir.


B. İç Yıldırımdan Korunma:

Paratoner, faraday kafesi gibi sistemler bizleri yıldırımın mekanik etkilerinden korumaktadır. Yıldırımın ikinci bir etkisi ise elektriksel etkisidir.
Yıldırım düştüğü noktadan itibaren 1,5 km çaplı bir alanı etkilemektedir. Yıldırımın bu etkileri resistif, endüktif ve kapasitif olarak üç şekilde tesisleri etkiler.
1. Rezistif kuplajda yıldırım akımı referans toprakla, alçak gerilim hattı ve data hatları arasında 100kV mertebesinde çok yüksek gerilimler üretir. Kısmi yıldırım akımları, yapıya bağlı iletken kısımlardan referans toprağa doğru akarlar.
2. Endüktif kuplajda yıldırım akımı taşıyan kısımlar çevrelerinde yüksek manyetik alan oluştururlar. Bu alanın çevrelediği devrelerde 10kV mertebesinde gerilimler endüklenir.
3. Kapasitif kuplajda ise, yapı direk olarak yıldırımın etkisi altında kalmasa bile yıldırımın etkilediği yapı ile hatlar arasında bulunan dağılmış kapasiteler yolu ile yıldırımın büyük elektrik alanı alaktrik hatlarında yüksek gerilimler oluşmasına yol açar.
Aşırı gerilimin elektrikli tesisleri tahrip etmesinn önüne geçebilmek için sinyal girişleri ve alçak gerilim enerji girişleri gibi tehdit altındaki bütün arabirimlerin aşırı gerilim koruma cihazları ile donatılması gerekmektedir. Sistem ve cihazların korunmasına yönelik önlemler üç kademeye ayrılırlar:
1. B Sınıfı (Class I) Koruması : Ana Dağıtım
2. C Sınıfı (Class II) Koruması: Alt Dağıtım (Tali Panolar)
3. D Sınıfı (Class III) Koruması: Cihaz Korumalar (Priz, Kamera Hattı, Telefon Hattı vb)