7 Mart 2009 /0 Yorumlar/in İmes Mühendislik, Paratoner Ölçümü, Termal Kamera ile Görüntüleme, Topraklama Ölçümü /tarafından YILMAZ MUTLU
Yıldırımdan korunmak için de topraklama şarttır. Yazımızın 2. bölümünde ise yıldırım düşmesinin engellenmesi nasıl sağlanır, enerji hatları yıldırımdan nasıl korunur ve koruma topraklaması nasıl yapılır ve birleştirilir gibi soruların cevaplarını inceleyeceğiz. Ayrıntılar yazımızın devamında.
Geleneksel yıldırımdan korunma metotlarının yeterli olmadığı TV ve radyo verici tesislerinde daha kompleks bir koruma gerekmektedir. Özellikle yüksek yapıların ve kulelerin yıldırımı daha çok çektiği düşünüldüğünde, bu tür bina ve kuleler normalde düşmeyecek olanyıldırımları tetikleyerek düşmesine neden olurlar.
Dağlık bölgelerdeki kuleler ve binalar yıldırımı daha fazla çekerler. Yıldırım bulutlardaki yüksek potansiyelin toprağa boşalması işlemidir. Bu işlemin yavaş ve sürekli olarak yapılması halinde bulutlardaki potansiyel azalacağından o bölgeye yıldırımın düşmesi engellenmiş olacaktır.
Enerji nakil hattının enerji taşıyan tellerinin ve direklerin tepesinden geçecek şekilde yıldırımdan koruma iletkeni olmalıdır. Enerji nakil hattındaki direklerden birine yıldırım düştüğünde direğin ortalama direncinin 50 ohm olduğunu düşünürsek direk üzerinde düşen gerilim yaklaşık olarak 800 kV olur.
Resim 1: Korunmasız Enerji Nakil Hatlarında Oluşan Yüksek Gerilimler
Direk üzerinde oluşan bu gerilimden faz hattına izolatörlerden atlama meydana gelir. Atlayan bu gerilim de enerjinin beslediği sistemlere zarar verir. Buradan da anlaşılacağı gibienerji nakil hattının topraklamalarının iyi yapılarak topraklama direncinin küçük olması sağlanmalıdır. Bu direncin maksimum 10 ohm olması gerekir. Enerji nakil hatları direklerinin topraklama dirençlerinin 10 ohm olması durumunda direk üzerinde oluşabilecek yaklaşık gerilim 475 kV mertebesindedir.
1) Paralel Koruyucu Yöntemi: Bu yöntemde faz ile toprak arasına yüksek gerilimi kısa devre yapacak malzemeler konulur. Bunlar paralel bağlanmış gaz tüplerinden, metal oksit varistörlerden oluşmaktadırlar. Bu tür koruma yöntemiyle yüzde yüzlük koruma sağlanamamaktadır ancak bunların hatlara tesis edilmesi kolay olduğundan ve fiyatlarının ucuz olması nedeniyle sık olarak kullanılmaktadır.
2) Seri Koruyucu Yöntemi: Koruyucu malzeme faz iletkenine seri olarak bağlanır. Malzemenin içinde yıldırım enerjisini sınırlayan devre elamanları mevcuttur. Enerji hattına seri 1 Mhz frekansa kadar yüksek empedans gösterecek bir bobin bağlanır. Yıldırım bu bobinden geçemeyerek toprağa kısa devre edilir. Yıldırımın bobinden geçen kısımları da faz hatlarına bağlanan gerilim sınırlayıcı kontaktörlerle sistemlere ulaşması engellenmiş olur.
Yıldırımdan korunma tesisatlarında fazla dikkat edilmeyen hususlardan birisi de kritik açıklıktır. Kritik açıklık paratonerle topraklama arasındaki iniş iletkeninin diğer iletkenlerle (elektrik tesisatı, zayıf akım tesisatı, telefon tesisatı vs.) arasındaki uzaklıktır.
Bu açıklık belirli bir değerden küçük tutulduğunda iki iletken arasında endüksiyon yolu ile aşırı gerilimler oluşabilmektedir. Bu da sistemlere zarar vermektedir. Kritik açıklık emniyetli bir uzaklığın altına düşürülmemelidir. Bazı ülkelerde kabul edilen kritik açıklıklar Almanya’da 1.5 metre, İngiltere’de 1.83 metre,Hollanda’da 1 metredir.
Topraklama malzemeleri olarak aşağıdaki malzemeler kullanılmaktadır:
► Bakır levhalar: 140 m2 alanında 1 veya 1.5 mm kalınlığında bakırdan yapılmış düz levhalardır.
► Bakır çubuklar: 20 cm, 16 mm çaplarında 1 veya 1.5 m boylarında üretilmişlerdir.
► Galvanizli çubuklar: Sıcak daldırma ile kaplanmış demir çubuklardır.
Ülkemizde fazla önemsenmeyen statik topraklama, aslında elektronik cihazlar ve insan hayatı için önemlidir. Bina ve istasyonlardaki elektrik tesisatındaki arızalar nedeniyle binaya veya cihazlara kaçan elektriğin insanlara zarar vermeden toprağa boşaltılması için zorunlu olarak kullanılmalıdır.
Resim 2: Bir Topraklama Sistemi Örneği
Ayrıca bilgisayar ve vericiler gibi elektronik cihazların üzerinde biriken manyetik alanları toprağa boşaltmak için kullanılması zorunludur. TV verici istasyonlarında istasyonun bir köşesine topraklama barası yapılır ve istasyonda bulunan tüm cihazlar bu baraya bağlanır.
Canlıların dokunma ve adım gerilimlerine karşı korunmak için gerilim altında olmayan iletkenlerin topraklanması için yapılan topraklamaya denir. Anten kulesindeki paratoner için yapılan topraklama bağımsızdır. Ancak anten kulesi ile binanın ve cihazlara ait topraklama yapıldıktan sonra, topraklama baraları birleştirilir.
Enerji hattı üzerinden gelebilecek yıldırımdan korunmak için gerilim sınırlayıcı kontaktörler bulundurulmalıdır. Anten kulesi tepesi üzerindeki ikaz ledlerinin bulunması yıldırımı çekmelerinde etkili bir faktördür. Bu amaçla LED’i besleyen enerji hattı da yıldırımdan etkilenebilecektir. Bu hat üzerinde de koruyucu devrelerin bulundurulması koruma sağlayacaktır.
Bir tesiste koruma, işletme ve yıldırım topraklamaları bulunabilir. Koruma ve işletmetopraklamalarının bir kısmı alçak gerilim ve bir kısmı yüksek gerilim tesislerine ait olabilir. Bir tesiste bulunan bu çeşitli topraklamaların birbiri ile birleştirilmesi bazı faydalar sağladığı halde bazı zararlara da yol açabilirler.
Topraklamaların birleştirilmesinin sağladığı en önemli yarar, toplam topraklama direncinin düşmesidir. Böylece topraklamaların daha ekonomik bir şekilde gerçekleştirilmesi mümkün olur. Ayrıca farklı topraklamaların birleştirilmesi ile, bu topraklamalara bağlı kısımlar arasında tehlikeli gerilim farklarının meydana gelmesi önlenmiş olur.
Resim 3: Tüm Topraklamaların Birleştirilmesi
► İlginizi Çekebilir: Uçaklarda ve Gemilerde Topraklama Nasıl Yapılır?
Topraklamaların birleştirilmelerinden doğan sakıncaların başında tehlikeli potansiyel sürüklenmeleri gelir. Onun için 65 V’dan daha büyük topraklayıcı gerilimlerinin baş göstermesi halinde, sıfır hatları, kablo mahfazaları, su boruları, demir yolu rayları veya çitler üzerinden topraklayıcı geriliminin müsaade edilmeyen büyük bir kısmının civara sürüklenip sürüklenmediğini ve çok büyük temas veya adım gerilimlerinin meydana gelip gelmediklerini kontrol etmek gerekir.
Aşağıda birbirine bağlanabilecek olan topraklamaların en önemlileri özet olarak verilmiştir:
2) Bir yüksek gerilim topraklama tesisinin dışında bulanan alçak gerilim tesisleri: Böyle bir tesiste koruma ve işletme topraklamalarının birbirine bağlanabilmeleri için aşağıdaki şartların gerçekleşmesi gerekir:
► Müşterek bir topraklayıcı tesisinde topraklayıcı gerilimi 65 V’ u aşmamalıdır.
► Yüksek gerilim istasyonu sanayi tesislerinin içinde veya kapalı bir binada bulunmalıdır.
3) Yıldırım topraklaması, alçak gerilim tesislerinde hava hattına ait koruma iletkeni, transformatör istasyonlarının ve bağlama tesislerinin topraklama tesisleri ile bağlanırlar. Ayrıca bina yıldırımlık tesislerinin koruma işletme topraklamaları ile bağlanmasına müsaade edilir.