Yıldırımın ne olduğunu hepimiz çok iyi biliriz. Burada yıldırımın nasıl oluştuğunu değil elektriksel açıdan hem canımızı hem de malımızı nasıl koruyacağımızı irdelemeye çalışacağız.
Yıldırımdan korunma tesisatı ile ilgili olarak “IEC 62305 Yıldırımdan korunma” isimli standart Avrupalı tüm ülkelere yol göstermektedir. Bizim ülkemizde de aynı standart, TS EN 62305 ismi ile yer almaktadır.
Binamıza yıldırımdan korunma tesisatı kurmamıza gerek var mı?
Can ve mal güvenliği söz konusu olduğunda bu soruya cevabımız olumlu olacaktır. Ama böyle bir önemli soruyu hissi olarak cevaplamak doğru değildir. Bunu bir takım hesaplara ve standartlara dayandırarak cevaplamak gerekmektedir.
Bu soruya cevap vermek için bir risk analizi yapmak gerekir. Söz konusu risk analizinin yapılacağı IEC 62305 numaralı standartta detaylıca anlatılmıştır.
1. IEC 62305’e göre Risk Analizi
Bir yıldırım hadisesi aşağıdaki yerlerde meydana gelebilir:(Tablo-1.1)
| YILDIRIM DÜŞME NOKTALARI | |
| S1 | Direk olarak yapıya yıldırım düşmesi durumu |
| S2 | Yapının yakınına yıldırım düşmesi durumu |
| S3 | Yapıya bağlı hizmet tesisatlarına yıldırım düşmesi durumu |
| S3 | Yapıya bağlı hizmet tesisatlarının yakınına yıldırım düşmesi durumu |
Tablo 1.1
Yıldırım meydana geldiğinde aşağıdaki tabloda gösterilen tiplerde hasarlar oluşabilir:(Tablo-1.2)
| HASAR TİPLERİ | |
| D1 | Temas ve adım gerilimlerinden dolayı canlıların zarar görmesi |
| D2 | Kıvılcımlanma dahil olmak üzere yıldırım akımından dolayı meydana gelen fiziki hasar (yangın,patlama, mekanik hasar, kimyasal boşalma) |
| D3 | Yıldırım elektromanyetik darbesi(LEMP)’ten dolayı iç sistemlerin arızalanması |
Tablo 1.2
Yıldırım düşmesi neticesinde oluşan hasarlar şu kayıp ve zararları doğurabilir(Tablo-1.3)
| KAYIP TİPLERİ | |
| L1 | İnsan hayatının kaybı |
| L2 | Kamu hizmetlerinin kaybı |
| L3 | Kültürel mirasın kaybı |
| L4 | Ekonomik değerlerin kaybı (yapı ve içeriği ile ilgili faaliyet kaybı) |
Tablo 1.3
Bu bilgileri toparlarsak yıldırımın düşme noktasına göre yapıda oluşacak hasar ve kayıpları aşağıdaki çizelgede (Çizelge-1)göstermiş oluruz.
Yıldırımın düşme hadisesi sonrası maruz kalacağımız riskler, kayıp tipleriyle aynıdır.(Tablo-1.4)
| RİSK TİPLERİ | |
| R1 | İnsan hayatının kaybı |
| R2 | Kamu hizmetlerinin kaybı |
| R3 | Kültürel mirasın kaybı |
| R4 | Ekonomik değerlerin kaybı |
Tablo 1.4
R1 den R4 e kadar her bir risk bir takım alt risklerin toplamı şeklinde ifade edilir.(Tablo-1.5)
| RİSK TİPLERİ | |
| R1 | Ra + Rb + Rc* + Rm* + Ru + Rv + Rw* + Rz* |
| R2 | Rb + Rc + Rm + Rv + Rw + Rz |
| R3 | Rb + Rv |
| R4 | Ra** + Rb + Rc + Rm + Ru** + Rv + Rw + Rz |
| * | Sadece patlama riski olan ve iç sistemlerin arızalanmasının insan hayatını derhal tehlikeye sokabileceği hastaneler ve diğer yapılardada uygulanır. |
| ** | Sadece hayvan kaybı olabilecek yerlerde uygulanır |
Tablo 1.5
R1 den R4 e kadar ana risk gruplarını oluşturan alt risklerimiz ise şunlardır:(Tablo-1.6)
| S1 – Yapıya direk yıldırım düşerse | |
| Ra | Elektrik şoku sebebiyle canlıların zarar görmesi riski |
| Rb | Fiziksel hasar riski |
| Rc | Elektrik tesisatı ve elektronik sistemlerin hasar görme riski |
| S2 – Yapı yakınına yıldırım düşerse | |
| Rm | Elektrik tesisatı ve elektronik sistemlerin hasar görme riski |
| S3 -Binaya gelen hizmet hattına yıldırım düşerse | |
| Ru | Elektrik şoku sebebiyle canlıların zarar görmesi riski |
| Rv | Fiziksel hasar riski |
| Rw | Elektrik tesisatı ve elektronik sistemlerin hasar görme riski |
| S4 -Binaya gelen hizmet hattının yakınına yıldırım düşerse | |
| Rz | Elektrik tesisatı ve elektronik sistemlerin hasar görme riski |
Tablo 1.6
Bu 8 tane temel alt risk değerlerimizi kullanarak R1 ila R4 arası tüm ana risklerimizi (Rx diyelim) tespit ettiğimizi düşünelim. Her bir ana riskimizi Rt tolere edilebilir risk değeriyle mukayese etmemiz gerekir. Eğer Rx>Rt ise yıldırımdan korunma tesisatı yapmamız gerekiyor demektir. Bu durumda Rx riskimizi en azından tolere edilebilir risk seviyesine (Rt) indirecek korunma tedbirleri alınmalıdır. Yani
R1 = Ra + Rb + Rc + Rm + Ru + Rv + Rw + Rz ≤ Rt1
R2 = Rb + Rc + Rm + Rv + Rw + Rz ≤ Rt2
R3 = Rb + Rv ≤ Rt3
R4 = Ra + Rb + Rc + Rm + Ru + Rv + Rw + Rz ≤ Rt4
olmalıdır.
Bu mukayesede baz alacağımız Rt değerlerini IEC 62305 şu şekilde vermektedir.(Tablo-1.7)
| Rt – Tolere edilebilir risk sınırları | |
| Rt1 | 1 yıl içinde 100.000 de 1 |
| Rt2 | 1 yıl içinde 10.000 de 1 |
| Rt3 | 1 yıl içinde 10.000 de 1 |
| Rt4 | 1 yıl içinde 10.000 de 1 |
Tablo 1.7
2. Alt Risk Değerlerinin Bulunması
Buraya kadar risk analizinin mantığını anlamış olduk. Bu noktadan sonra 8 adet alt risk grubunun değerlerinin nasıl tespit edildiğini irdelememiz lazım. Neticede bu risk değerlerinden, ana risk değerlerine ulaşıyoruz. Ana riskleri de tolere edilebilir risk sınırımızla mukayese edip kararımızı veriyoruz.
Alt risk gruplarının bulunmasında ise temel bir formül vardır. Eğer x indisli Rx alt riski bulacaksak
Rx = Nx . Px . Lx
bağıntısı uygulanır. Burada;
Nx: Yapının bulunduğu bölgede bir yılda gerçekleşen tehlikeli olay sıklığı (Örn. yıldırım düşme sıklığı)
Px: Hasar olasılığı (Tehlikeli bir hadisenin belirli bir zarara yol açma olasılığı nedir?)
Lx: Kayıp faktörü, örn. hasarın miktarsal değerlendirmesi (belirli bir hasarın sonuç ve uzantıları nedir, kaybın miktarı nedir, etkileri nedir…)
Bu paralelde, tüm alt risklerin formülleri aşağıdaki tabloda verilmiştir.
| Alt Risk | Hasar Kaynağı | Hasar Tipi | Formül |
| Ra | S1 | D1 | Ra= Nd . Pa . La |
| Rb | S1 | D2 | Rb= Nd . Pb . Lb |
| Rc | S1 | D3 | Rc = Nd . Pc . Lc |
| Rm | S2 | D3 | Rm= Nm . Pm . Lm |
| Ru | S3 | D1 | Ru =(Nl+ Nda) . Pu . Lu |
| Rv | S3 | D2 | Rv =(Nl+ Nda) . Pv . Lv |
| Rw | S3 | D3 | Rw =(Nl+ Nda) . Pw . Lw |
| Rz | S4 | D3 | Rz =(Ni+ Nl) . Pz . Lz |
Tablo-2
Şimdi, formüllerde geçen N, P ve L değerlerini nasıl tespit edeceğimizi tek tek irdeleyelim:
2.1. Yapının bulunduğu bölgede bir yılda gerçekleşen tehlikeli olay sıklığı (N)
Karşılaşılabilecek 4 adet olay sıklığı vardır. Bunlar aşağıdaki tabloda (Tablo 2.1.1) verilmiştir.
| Nd | Direk olarak yapıya yıldırım düşmesi sonucu oluşan tehlikeli olay sıklığı |
| Nm | Yapının yakınına yıldırım düşmesi sonucu oluşan tehlikeli olay sıklığı |
| Nl | Yapıya bağlı hizmet tesisatlarına yıldırım düşmesi sonucu oluşan tehlikeli olay sıklığı |
| Ni | Yapıya bağlı hizmet tesisatlarının yakınına yıldırım düşmesi sonucu oluşan tehlikeli olay sıklığı |
Tablo 2.1.1
Bu 4 değerin belirlenmesinde en etkili büyüklük, söz konusu yapının bulunduğu bölgeye km2 başına düşen yıldırım sayısı Ng’dir. Bu değeri meteoroloji arşivlerinden edinmek gerekir. Ancak bilinmiyorsa şu ampirik yöntem yeterli olmaktadır:
Ng = 0,1 . Td
Burada Td, yıl içindeki orajlı gün sayısıdır. Orajlı gün sayısını aşağıdaki haritayı kullanarak belirlemek mümkündür. (Resim 2.1)
Resim 2.1
Bu haritaya bakarak, İstanbul için 10-20 arası, Antalya için 30-40 arası orajlı gün sayısı belirlemek mümkündür. Bunların üst değerlerini alarsak
İstanbul için Ng = 0,1 . 20 =2
Antalya için Ng= 0,1 . 40 =4
çıkacaktır.
2.1.1 Direk olarak yapıya yıldırım düşmesi sonucu oluşan tehlikeli olay sıklığı (Nd):
Nd = Ng . Ad . Cd / 1 000 000
Burada Ad, izole edilmiş yapının m2 olarak eşdeğer toplanma alanıdır. Cd, çevre binaların etkisini belirten lokasyon faktörüdür. Aşağıdaki resmi (Resim 2.1.1-Sol) dikkate alarak uzunluğu L, genişliği W ve yüksekliği H olan bir bina için
Ad= L.W + 2.(3.H).(L+W)+π.(3.H)2
olacaktır.
Resim 2.1.1
2.1.2 Yapının yakınına yıldırım düşmesi sonucu oluşan tehlikeli olay sıklığı (Nm)
Yapının yakınına düşen düşen yıldırımların manyetik etkisi için;
Nm=Ng. Am / 1 000 000
yazabiliriz. Am, yapıdan 500m ileriye çizilen bir sınırla ortaya çıkan alandır. Bu durum yukarıdaki resimde(Resim 2.1.1-Sağ) gösterilmiştir. Çizilen bu sınır içinde gerçekleşen yıldırım düşmesi hadisesi, manyetik olarak yapının tesisatında aşırı gerilim yükselmelerine neden olur.
2.1.3 Yapıya bağlı hizmet tesisatlarına yıldırım düşmesi sonucu oluşan tehlikeli olay sıklığı (Nl)
Yapıya bağlı hizmet hattına direk yıldırım düşerse
Nl= Ng . Al . Ci . Ce . Ct / 1 000 000
Nl, hattaki, maksimum değeri en az 1kV olan aşırı gerilim yükselmesinin yıllık sayısı
Ci, hattın havai hat yada gömülü hat olması durumuna ait katsayı
Ct, Al alanı içinde AG hatlarından ziyade OG hatları geçiyorsa trafonun, aşırı gerilim darbelerini azaltacak yönde etki yapması durumuna ilişkin katsayıdır.
Ce, çevre faktörüdür. Civardaki bina yoğunluğu ve buna bağlı yıldırım düşme olasılığının hesaba katılmasını sağlayan faktördür.
Al, yıldırımın direk hattı vuracağı etkili alan. Al=40. Ll alınır.Burada Ll, hat kısmının uzunluğudur. Ancak bilinmiyorsa 1000m kabul edilir.
2.1.4 Yapıya bağlı hizmet tesisatlarının yakınına yıldırım düşmesi sonucu oluşan tehlikeli olay sıklığı (Ni)
Yapıya bağlı hizmet hattının yakınına düşen ve maksimum değeri en az 1kV olan gerilim yükselmelerine neden olan yıldırım hadisesi için
Ni = Ng . Ai . Ci . Ce . Ct /1 000 000
Bu formüldeki C büyüklükleri yukarıdakilerle aynıdır. Ai ise Ai=4000.Ll olarak alınır. Eğer Ll bilinmiyorsa 1000m kabul edilir.
Eğer, yapıya gelen hat 1den fazlaysa her bir hat için Nl ve Ni değerleri tek tek bulunur ve hesaba katılır. Şayet bu hatlar aynı güzergahtan geliyorsa en kötü Nl ve Ni değerine sahip hat dikkate alınır, diğerleri ihmal edilir.
Hesaplarda kullanılan tüm C katsayılarına aşağıdaki tablodan ulaşabilirsiniz. (Tablo 2.1.4.1)
| Yapının lokasyonu | Cd |
| Yüksek binalarla çevrili durumda | 0,25 |
| Eş yada daha kısa yükseklikte binalarla çevrili durumda | 0,5 |
| İzole durumda (3H yarıçaplı alanda başka obje yok) | 1 |
| Bir tepede yada yüksekte izole durumda | 2 |
| Hat güzergahı | Ci |
| Havai hat | 1 |
| Gömülü hat | 0,5 |
| Gömülü hat tamamiyle topraklama gridleri altından geçiyor | 0,01 |
| Trafo | Ct |
| AG sistemi hatları, haberleşme ve data hatları | 1 |
| OG hatları (OG/AG trafosu ile birlikte) | 0,2 |
| Çevre | Ce |
| Köy ve Kırsal alan | 1 |
| Şehir dışı mahalleler, banliyö | 0,5 |
| Şehir içi | 0,1 |
| Şehir içi ve 20m den uzun binaların bulunduğu bölge | 0,01 |
Tablo 2.1.4.1
2.2 Hasar Olasılığı (P)
Hasar olasılığı, belirli bir hasarı oluşturma kapasitesine sahip tehlikeli olay olma olasılığını tanımlar.Eğer olasılık 1 ise, her tehlikeli olay mutlaka bir hasar verecek demektir. Buna göre 8 adet olasılık tipi vardır ve Tablo 2.2.1’de gösterilmiştir.
| S1 – Yapıya direk yıldırım düşerse | |
| Pa | Elektrik şoku sebebiyle canlıların zarar görmesi olasılığı |
| Pb | Fiziksel hasar olasılığı |
| Pc | Elektrik tesisatı ve elektronik sistemlerin hasar görme olasılığı |
| S2 – Yapı yakınına yıldırım düşerse | |
| Pm | Elektrik tesisatı ve elektronik sistemlerin hasar görme olasılığı |
| S3 -Binaya gelen hizmet hattına yıldırım düşerse | |
| Pu | Elektrik şoku sebebiyle canlıların zarar görmesi olasılığı |
| Pv | Fiziksel hasar olasılığı |
| Pw | Elektrik tesisatı ve elektronik sistemlerin hasar görme olasılığı |
| S4 -Binaya gelen hizmet hattının yakınına yıldırım düşerse | |
| Pz | Elektrik tesisatı ve elektronik sistemlerin hasar görme olasılığı |
Tablo 2.2.1
2.2.1 Direk yapıya yıldırım düşmesi durumunda hasar olasılığı
Direk yıldırım düştüğünde temas yada adım geriliminden dolayı canlıların zarar görme olasılığı yıldırımdan korunma tesisatının tipine ve ilave önlemlerin durumuna bağlıdır.
Pa=Pta . Pb
Pta, Adım ve temas gerilimine karşı alınan tipik önlemleri içerir.
Pb, Yıldırımdan korunma tesisatının sınıfına bağlıdır. İlgili tablodan direk olarak alınır.
Eğer birden fazla koruma tedbiri alınmışsa, Pta ilgili değerlerin çarpımı olacaktır. Pta (Tablo 2.2.1.1) ve Pb (Tablo 2.2.1.2) değerlerinin gösterildiği çizelge aşağıdadır.
| İlave koruma tedbirleri | Pta |
| Hiçbir koruma tedbiri yok | 1 |
| İkaz levhaları var | 0,1 |
| İniş iletkenleri gibi açıktaki kısımlarda elektriksel izolasyon var | 0,01 |
| Toprakta etkili bir potansiyel kontrol yapılmış | 0,01 |
| Fiziki sınırlar veya binanın iskeleti iniş iletkeni olarak kullanılmış | 0 |
Tablo 2.2.1.1
| Binanın Özelliği | Pb | |
| Yapı bir yıldırımdan korunma sistemi(LPS) ile korunmuyor | – | 1 |
| Yapı bir yıldırımdan korunma sistemiLPS) ile korunuyor | IV | 0,2 |
| III | 0,1 | |
| III | 0,05 | |
| I | 0,02 | |
| Yapının LPS I sınıfına uyan yakalama uçları ve sürekli haldeki metal iskeleti (veya takviyeli betonarmesi) doğal bir iniş iletkeni sistemi gibi davranıyor | 0,01 | |
| Yapının metal çatısı ve yakalama uçları ile bunların doğal parçaları ve sürekli haldeki metal iskeleti (veya takviyeli betonarmesi) doğal bir iniş iletkeni sistemi gibi davranıyor | 0,001 | |
Tablo 2.2.1.2
Elektrik tesisatı ve elektronik sistemlerin hasar görme olasılığını veren Pc değeri, tesisatta bulunan ve aralarında koordinasyon sağlanmış parafudrlara bağlıdır.
Pc = Pspd . Cld
Pspd, Yıldırımdan korunma seviyesine (LPL) göre koordinasyonlu uygulanmış aşırı gerilim darbelerine karşı alınan önlemlere bağlı hasar olasılığını ifade eder ve aşağıdaki tabloda(Tablo 2.2.1.3) verilmiştir. Eğer doğru uygulanmış bir parafudr koruması varsa Pc olasılığı azalacaktır.
| Yıldırımdan Korunma Seviyesi (LPL) | Pspd |
| Koordineli bir parafudr(SPD) koruması yok | 1 |
| III-IV | 0,05 |
| II | 0,02 |
| I | 0,01 |
| LPL I için istenenden daha iyi koruma karakteristiğine sahip parafudr )Daha yüksek darbe akımı aşıma kapasitesi, daha düşük gerilim koruma seviyesi, vs.) | 0,005-0,001 |
Tablo 2.2.1.3
Cld, iç tesisatı besleyen hattın ekranlı, topraklı ve izolasyonlu olma durumunu göz önüne alan faktördür. Aşağıdaki tabloda verilmiştir.(Tablo 2.2.1.4)
| Harici hat tipi | Giriş bağlantısı | Cld | Cli |
| Ekransız havai hat | Tanımsız | 1 | 1 |
| Ekransız gömülü hat | Tanımsız | 1 | 1 |
| Çoklu topraklanmış nötr iletkenli enerji hattı | Yok | 1 | 0,2 |
| Ekranlı gömülü hat (Enerji yada telekomünikasyon hattı) | Ekranlar aynı eşpotansiyel baraya ekipman olarak bağlanmamış | 1 | 0,3 |
| Ekranlı havai hat (Enerji yada telekomünikasyon hattı) | Ekranlar aynı eşpotansiyel baraya ekipman olarak bağlanmamış | 1 | 0,1 |
| Ekranlı gömülü hat (Enerji yada telekomünikasyon hattı) | Ekranlar aynı eşpotansiyel baraya ekipman olarak bağlanmış | 1 | 0 |
| Ekranlı havai hat (Enerji yada telekomünikasyon hattı) | Ekranlar aynı eşpotansiyel baraya ekipman olarak bağlanmış | 1 | 0 |
| Yıldırım korunma kablosu veya yıldırımdan korunma borusu, konduiti veya tavası içindeki iletken | 0 | 0 | |
| Harici hat yok | Hiç harici hat yok. Kendisi başına çalışıyor | 0 | 0 |
| Herhangi bir tip | 0 | 0 |
Tablo 2.2.1.4
2.2.2 Yapının yakınına yıldırım düşmesi durumunda hasar olasılığı
Elektrik tesisatı ve elektronik sistemlerin hasar görme olasılığını veren Pm değeri, tesisatta bulunan ve aralarında koordinasyon sağlanmış parafudrlara ve ilave koruma önlemlerine bağlıdır.
Pm = Pspd . Pms
Pspd yukarıdaki tabloda (Tablo 2.2.1.3) verilmişti. Pms ise aşağıdaki faktörlere bağlıdır.
Pms = (Ks1 . Ks2 . Ks3 . Ks4)2
Ks1: Yıldırımdan korunma zonu, LPZ0/1 içindeki tüm ekranlamaların, yıldırımdan korunma sisteminin (LPS) ve yapının ekranlanma performansıdır
Ks2: Yıldırımdan korunma zonu, LPZ X/Y (X>0, Y>1) içindeki tüm dahili ekranlamaların, ekranlanma performansıdır
Ks3: Dahili kablolamayla ilgili faktördür
Ks4: Korunan sistemin darbe dayanma gerilimidir
Katsayılar Ks1 ve Ks2 için aşağıdaki bağlantı verilmektedir.
Ks1=0,12 . ωm1
Ks2=0,12 . ωm2
Buradaki ωm1 ve ωm2 metre cinsinden gridlerin boyutu yada rodlar arasındaki mesafedir.
Ks4 = 1 / Uw
Burada Uw kV cinsinden sistemin dayanabileceği darbe gerilimidir. Ks4 ün maksimum değeri 1 dir. Eğer sistemde farklı dayanıma sahip bileşenler varsa bunlar arasındaki en düşük değerli olanı almak lazımdır.
Ks3 değerini aşağıdaki tablodan alabiliriz. (Tablo 2.2.2.1)
| İç tesisatın tipi | Ks3 |
| Ekransız kablo-Loop (kapalı çevre) oluşmasından kaçınmak adına bir güzergah tedbiri alınmamış (Büyük binalarda farklı güzergahlardan giden iletkenlerden oluşan ve yüzey alanı ortalama 50m2 olan looplar) | 1 |
| Ekransız kablo-Loop (kapalı çevre) oluşmasından kaçınmak adına bir güzergah tedbiri alınmamış (Küçük binalarda farklı güzergahlardan giden veya aynı taşıyıcı içinden giden iletkenlerden oluşan ve yüzey alanı ortalama 10m2 olan looplar) | 0,2 |
| Ekransız kablo-Loop (kapalı çevre) oluşmasından kaçınmak adına bir güzergah tedbiri alınmış (Aynı kablodan giden iletkenlerden oluşan ve yüzey alanı ortalama 0,5m2 olan looplar) | 0,01 |
| Ekranlı kablolar ve metal konduit içinden giden kablolar.(Kablo ekranları ve metal konduitler eş potansiyel baraya her iki uçtan da bağlanmış ve ayrıca ekipman da aynı eş potansiyel baraya bağlanmış) | 0,001 |
Tablo 2.2.2.1
2.2.3 Yapıya gelen hizmet hattına yıldırım düşmesi durumunda hasar olasılığı
Yapıya gelen hizmet hattına yıldırım düşünce meydana gelebilecek elektrik şoku sebebiyle canlıların zarar görme olasılığı Pu, için şu bağlantı verilmektedir.
Pu= Ptu . Peb . Pld . Cld
Ptu, ikaz levhaları, fiziki önlemler gibi temas gerilimine karşı alınan önlemleri içeren faktördür. Birden fazla önlem varsa bu faktörlerin çarpımı alınır. Ptu değerlerine aşağıdaki tablodan erişebilirsiniz. (Tablo 2.2.3.1)
Peb, parafudrların seçiminde esas alınan yıldırımdan korunma seviyesi (LPL)ne bağlı hasar olasılığıdır. Peb değeri, eğer parafudr karakteristikleri, tesis edilen ilgili yerde LPL I den daha iyi seçilmişse düşürülebilir. Peb değerlerine aşağıdaki tablodan erişebilirsiniz. (Tablo 2.2.3.2)
Pld, yıldırım düştüğü hattın özelliklerine bağlı olarak iç tesisatın arızaya geçme olasılığı
Cld, hattın ekranlama, topraklama ve izolasyon durumuna ilişkin katsayıdır. Yukarıdaki tabloda verilmişti.(Tablo 2.2.1.4)
| Koruma önlemi | Ptu |
| Herhangi bir koruma önlemi yok | 1 |
| İkaz levhaları konmuş | 0,1 |
| Elektriksel izolasyon sağlanmış | 0,01 |
| Yetkisiz erişime karşı fiziki önlemler alınmış | 0 |
Tablo 2.2.3.1
| Yıldırımdan korunma seviyesi (LPL) | Peb |
| Parafudr yok | 1 |
| III-IV | 0,05 |
| II | 0,02 |
| I | 0,01 |
| LPL I için istenenden daha iyikoruma karakterisiği olan parafudrlar varsa (Daha yüksek darbe akımı kapasitesi, daha düşük gerilim koruma seviyesi, vb.) | 0,005-0,001 |
Tablo 2.2.3.2
Darbe dayanım gerilimi Uw ve kablo ekranının direnci RSye bağlı olarak Pld olasılığı aşağıdaki tabloda verilmiştir. (Tablo 2.2.3.3)
| Hattın tipi | Güzergah, ekranlama ve eşpotansiyel dengeleme | Pld | |||||
| Darbe dayanım gerilimi Uw (kV) | |||||||
| 1 | 1,5 | 2,5 | 4 | 6 | |||
| Enerji yada teleko-münikasyon hatları | Havai ve gömülü hat, ekransız yada ekranlı, ekranlıysa ekranı ekipmanla aynı eşpotansiyel baraya bağlanmamış | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| Ekranlı havai ve gömülü hat, ekranı ekipmanla aynı eşpotansiyel baraya bağlanmış | 5 ohm/km<RS<20 ohm/km | 1 | 1 | 0,95 | 0,9 | 0,8 | |
| 1 ohm/km<RS<5 ohm/km | 0,9 | 0,8 | 0,6 | 0,3 | 0,1 | ||
| RS<1 ohm/km | 0,6 | 0,4 | 0,2 | 0,04 | 0,02 | ||
Tablo 2.2.3.3
Yapıya gelen hizmet hattına yıldırım düşünce meydana gelebilecek fiziksel hasar olasılığı Pv, için şu bağlantı verilmektedir.
Pv=Peb . Pld . Cld
Yapıya gelen hizmet hattına yıldırım düşünce yapı elektrik tesisatı ve elektronik sistemlerin hasar görme olasılığı Pw, için şu bağlantı verilmektedir.
Pw=Pspd . Pld . Cld
2.2.4 Yapıya gelen hizmet hattının yakınına yıldırım düşmesi durumunda hasar olasılığı
Yapıya gelen hizmet hattının yakınına düşen yıldırımın meydana getireceği hasarın olasılığı Pz için aşağıdaki bağıntı verilmektedir.
Pz= Pspd . Pli . Cli
Pspd, yıldırımdan korunma seviyesine (LPL) göre koordinasyonlu uygulanmış aşırı gerilim darbelerine karşı alınan önlemlere bağlı hasar olasılığını ifade eder ve daha önceki tablolarda verilmişti. (Tablo 2.2.1.3)
Pli, yapıya gelen hizmet hattının özelliklerine bağlı olarak hat yakınına düşen yıldırımın iç tesisatta meydana getireceği hasar olasılığıdır. (Tablo 2.2.4.1)
Cli, hattın ekranlama, topraklama ve izolasyon durumuna ilişkin katsayıdır. Yukarıdaki tabloda verilmişti.(Tablo 2.2.1.4)
| Hattın tipi | Pli | ||||
| Darbe dayanım gerilimi Uw (kV) | |||||
| 1 | 1,5 | 2,5 | 4 | 6 | |
| Enerji hatları | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Telekomünikasyon hatları | 1 | 1 | 0,95 | 0,9 | 0,8 |
Tablo 2.2.4.1
2.3 Kayıp (L)
Meydana gelen hasar tipine (D1-D2-D3) göre kayıplar 3 alt gruba ayrılabilir.(Tablo 2.3.1)
| Lt | Temas ve adım gerilimi sebebiyle oluşan elektrik şoku sonucu gelişen yaralanmalar yüzünden oluşan kayıplar (D1) |
| Lf | Fiziksel hasarlar yüzünden oluşan kayıplar (D2) |
| Lo | Elektrik tesisatı ve elektronik sistemlerin arızalanması neticesi oluşan kayıplar (D3) |
Tablo 2.3.1
Aşağıda kayıp hesaplarında kullanılacak azaltma ve arttırma katsayılarının verildiği tablolar vardır.
rt , Yapının içindeki zeminin tipine yada dışındaki toprağın tipine bağlı olan temas ve adım geriliminin etkisine ilişkin azaltma faktörü (Tablo 2.3.2)
rp , Yangın hadisesinin sonuçlarını azaltmak adına alınan önlemlere ilişkin azaltma katsayısı (Tablo 2.3.3)
rf , Yapıdaki yangın ve patlama riskini azaltma katsayısı (Tablo 2.3.4)
hz , Panik seviyesine göre can kaybı durumuna(L1) ilişkin arttırma katsayısı (Tablo 2.3.5)
| Satıh Cinsi | Temas Direnci kΩ* | rt |
| Tarım arazisi, beton | ≤1 | 0,01 |
| Mermer, seramik | 1-10 | 0,001 |
| Çakıl, moket, halı | 10-100 | 0,0001 |
| Asfalt, linolyum, ahşap | ≥100 | 0,00001 |
| * 400cm2 kesitli ve 500N kuvvetle bastırılmış bir elektrod ile sonsuz arasında ölçülmüş değerlerdir | ||
Tablo 2.3.2
| Önlemler | rp |
| Herhangi bir önlem alınmamış | 1 |
| Şu önlemlerden biri alınmış: Yangın söndürücü, manuel çalışan sabit yangın söndürücü tesisatı, manuel alarm tesisatı, hidrant, yangın kompartmanları, kaçış güzergahları | 0,5 |
| Şu önlemlerden biri alınmış: Otomatik çalışan sabit yangın söndürme tesisatı, otomatik alarm tesisatı | 0,2 |
Tablo 2.3.3
| Risk | Riskin Cinsi | rf |
| Patlama | Zon 0, 20 ve katı patlayıcılar | 1 |
| Zon 1, 21 | 0,1 | |
| Zon 2, 22 | 0,001 | |
| Yangın | Yüksek Tehlike | 0,1 |
| Orta Tehlike | 0,02 | |
| Düşük Tehlike | 0,003 | |
| Patlama veya yangın | Yok | 0 |
Tablo 2.3.4
| Özel risk tipi | hz |
| Özel bir risk tipi yok | 1 |
| Düşük panik riski (Örn. 100 kişiye ve 2 kata kadar olan yapılar) | 2 |
| Ortalama panik riski (Örn. 100’den 1000e kadar kişi alan kültür ve spor etkinlikleri binası) | 5 |
| Boşaltılmasının zor olduğu yapılar (Örn. Engellilerin, yatan hastaların olduğu yapı ve hastaneler) | 5 |
| Yüksek panik riski (Örn. 1000den fazla kişi alan kültür ve spor etkinlikleri binası) | 10 |
Tablo 2.3.5
2.3.1 Can Kaybı (L1)
Yapıya her alt risk grubu için kayıp tespit edilmelidir. Hatta, yapı bağımsız zonlara ayrılarak her bağımsız zon için kayıplar bulunabilir. Böylece her bağımsız zonun kendine has arttırma ve azaltma faktörleri kullanılabilir. Kayıp, zon içindeki insan sayısı (nz) ve binadaki toplam insan sayısı (nt) arasındaki ilişkiyle, zon içinde insanların bir yılda bulunma süresi (tz) ve 1 yıla tekabül eden 8760 saate bağlıdır. Böylece 8 taneye kadar kayıp değeri vardır:
La = Lu = (rt . Lt . nz / nt ) . (tz / 8760 )
Lb = Lv = (rp . rf .hz .Lf . nz / nt ) . (tz / 8760 )
Lc = Lm = Lw =Lz =(Lo . nz / nt ) . (tz / 8760 )
Lt , Herhangi bir tehlikeli olay sonrasında elektrik şokuyla zarar gören (D1) kurbanların yüzdesinin tipik ortalamasıdır
Lf , Herhangi bir tehlikeli olay sonrasında fiziksel hasar (D2) neticesi zarar gören kurbanların yüzdesinin tipik ortalamasıdır
Lo , Herhangi bir tehlikeli olay sonrasında iç tesisat ve sistemlerin arızası neticesinde zarar gören (D3) kurbanların yüzdesinin tipik ortalamasıdır
IEC 62305-2 numaralı standart Lt , Lf , Lo , değerleri için aşağıda tabloda verilen değerleri belirtmektedir. (Tablo 2.3.1.1) Bu değerleri belirli bir bina özelinde değiştirilebilir.
| Hasar Tipi | Tipik Kayıp Değeri | Yapı Tipi | |
| D1: Yaralanmalar | Lt | 0,01 | Tüm tipler |
| D2:Fiziksel Hasar | Lf | 0,1 | Patlama riski |
| 0,1 | Hastane, otel, okul, kamu binası | ||
| 0,05 | Eğlence mekanları, ibadethane, müze | ||
| 0,02 | Endüstriyel bina, ekonomik katkı sağlayan binalar | ||
| 0,01 | Diğer | ||
| D3:İç sistemlerin arızlanması | Lo | 0,1 | Patlama riski |
| 0,01 | Hastanenin yoğun bakım ünitesi ve ameliyathanesi | ||
| 0,001 | Hastanenin diğer bölümleri | ||
Tablo 2.3.1.1
2.3.2 Kamu binalarındaki kabul edilemez kayıplar
Kamu hizmetlerindeki kayıp binanın veya zonlarının özellikleriyle tanımlanır. Bu özellikler rp ,rf azaltma faktörleri yardımıyla ifade edilir. Zon içinde hizmet verilen kullanıcı sayısı (nz) ve bina içindeki hizmet verilen toplam kullanıcı sayısı (nt) arasındaki ilişki önemlidir. 6 taneye kadar kayıp değeri vardır.
Lb = Lv = rp . rf .Lf . nz / nt
Lc = Lm = Lw =Lz = Lo . nz / nt
Lf , Herhangi bir tehlikeli olay sonrasında fiziksel hasar (D2) neticesi hizmet alamayan kullanıcıların yüzdesinin tipik ortalamasıdır
Lo , Herhangi bir tehlikeli olay sonrasında iç tesisat ve sistemlerin arızası neticesinde hizmet alamayan kullanıcıların (D3) yüzdesinin tipik ortalamasıdır
IEC 62305-2 numaralı standart Lf , Lo , değerleri için aşağıda tabloda verilen değerleri belirtmektedir. (Tablo 2.3.2.1) Bu değerleri belirli bir bina özelinde değiştirilebilir.
| Hasar Tipi | Tipik Kayıp Değeri | Hizmet Tipi | |
| D2:Fiziksel Hasar | Lf | 0,1 | Gaz, su ve elektrik hizmetleri |
| 0,01 | TV, telekomünikasyon hizmetleri | ||
| D3:İç sistemlerin arızlanması | Lo | 0,01 | Gaz, su ve elektrik hizmetleri |
| 0,001 | TV, telekomünikasyon hizmetleri | ||
Tablo 2.3.2.1
2.3.3 Kültürel Miras Kaybı
Kültürel miras kaybı binanın veya zonlarının özellikleriyle tanımlanır. Bu özellikler rp ,rf azaltma faktörleri yardımıyla ifade edilir. Yapı içinde ele alınan zonun değeri (cz) ve binanın içindekilerle birlikte toplam değeri (ct) arasındaki ilişki önemlidir. 2 taneye kadar kayıp değeri vardır.
Lb = Lv = rp . rf .Lf . cz / ct
Lf , Herhangi bir tehlikeli olay sonrasında fiziksel hasar (D2) neticesi zarar gören tüm eşyaların yüzdesinin tipik ortalamasıdır
IEC 62305-2 numaralı standart Lf , değeri için aşağıda tabloda verilen değerleri belirtmektedir.(Tablo 2.3.3.1) Bu değerleri belirli bir bina özelinde değiştirilebilir.
| Hasar Tipi | Tipik Kayıp Değeri | Hizmet Tipi | |
| D2:Fiziksel Hasar | Lf | 0,1 | Müze, galeri |
Tablo 2.3.3.1
2.3.4 Ekonomik Değer Kaybı
Ekonomik değer kaybı yapının zonlarının özellikleriyle tanımlanır. Bu özellikler rt ,rp ,rf azaltma faktörleri yardımıyla ifade edilir. Zon içinde net değer ve tüm yapının toplam değeri (ct) arasındaki ilişki, binadaki hasarı belirlemek açısından gereklidir. önemlidir. Yapının toplam değeri, hayvanları, binanın kendisini ve içerdiği herşeyi, hizmetleri dahil tüm iç sistemlerini içerebilir. Net değer hasarın tipine bağlıdır ve aşağıdaki tabloda gösterilmiştir. (Tablo 2.3.4.1) 8 taneye kadar hasar değeri vardır.
| Hasar Tipi | Değer | Açıklama | |
| D1 | Elektrik şoku sebebiyle hayvanların zarar görmesi | ca | Hayvanların değeri |
| D2 | Fiziksel Hasar | ca + cb +cc + cs | Tüm eşyaların değeri |
| D3 | İç sistemlerin arızlanması | cs | İç sistemler ve faaliyetlerinin değeri |
Tablo 2.3.4.1
La = Lu = rt . Lt . ca / ct
Lb = Lv = rp . rf .Lf . (ca + cb +cc + cs )/ ct
Lc = Lm = Lw =Lz =Lo . cs / ct
Lt , Herhangi bir tehlikeli olay sonrasında elektrik şokuyla zarar gören (D1) tüm eşyaların ekonomik değerinin yüzdesinin tipik ortalamasıdır
Lf , Herhangi bir tehlikeli olay sonrasında fiziksel hasar (D2) neticesi zarar gören tüm eşyaların ekonomik değerinin yüzdesinin tipik ortalamasıdır
Lo , Herhangi bir tehlikeli olay sonrasında iç tesisat ve sistemlerin arızası neticesinde zarar gören (D3) tüm eşyaların ekonomik değerinin yüzdesinin tipik ortalamasıdır
ca , zon içindeki hayvanların değeridir
cb , zona içindeki binanın değeridir
cc , zon içeriğinin değeridir
cs , zon içindeki iç tesisat ve hizmetlerinin değeridir
ct , yapının toplam değeridir (tüm zonlardaki hayvanlar, binalar, içerikler ve iç sistemlerle hizmetlerinin toplamı)
IEC 62305-2 numaralı standart Lt , Lf , Lo , değerleri için aşağıda tabloda verilen değerleri belirtmektedir. (Tablo 2.3.4.2) Bu değerleri belirli bir bina özelinde değiştirilebilir.
| Hasar Tipi | Tipik Kayıp Değeri | Yapı Tipi | |
| D1: Yaralanmalar | Lt | 0,01 | Tüm tipler |
| D2:Fiziksel Hasar | Lf | 1 | Patlama riski |
| 0,5 | Hastane, endüstriyel yapı, müze, tarım için kullanılan tesis | ||
| 0,2 | Otel, okul, ofis binası, ibadethane, eğlence mekanı, ekonomik katkı sağlayan bina | ||
| 0,1 | Diğer | ||
| D3:İç sistemlerin arızlanması | Lo | 0,1 | Patlama riski |
| 0,01 | Hastane, endüstriyel yapı, ofis binası, otel, ekonomik katkı sağlayan bina | ||
| 0,001 | Müze,okul, ibadethane, eğlence mekanı | ||
| 0,0001 | Diğer | ||
Tablo 2.3.4.2
3. Risk Analizi için algoritma
Yapıya yıldırımdan korunma tesisatı kurulumundan önce yapılması gereken risk analizinin mantığını 1. bölümde görmüştük. Ancak 1. bölümdeki formüllerde kullanılan çok sayıdaki parametrelerin nasıl bulunacağını ise 2. bölümde anlatmıştık. Çok sayıda parametre bulunması hesaplarda karmaşıklığa yol açabilmektedir. Bu nedenle, hesaplamanın nasıl yapıldığı aşağıdaki akış diyagramında özetlenmiştir. (Resim 3.1)
Resim 3.1
Bu akış diyagramı sayesinde risk analizi yapılarak, yapımızda yıldırımdan korunma tesisatı yapıp yapmamaya, yapacaksak ne seviyede bir koruma yapacağımıza, aşırı gerilimden korunma adına başka tedbir alıp almayacağımıza karar vermiş oluruz.
Kaynaklar:
- Dehn-International Lightning Protection Guide (3rd Updated Edition)
- Furse Guide to BS EN/IEC 62305
- TS EN 62305-1 Yıldırımdan Korunma Bölüm 1 Genel Kurallar
