TÜRK STANDARDI TURKISH STANDARD

Transkript

1 TÜRK STANDARDI TURKISH STANDARD TS EN Haziran 2007 ICS ; YILDIRIMDAN KORUNMA - BÖLÜM 1: GENEL KURALLAR Protection against lightning - Part 1: General principles TÜRK STANDARDLARI ENSTİTÜSÜ Necatibey Caddesi No.112 Bakanlıklar/ANKARA

2 Bugünkü teknik ve uygulamaya dayanılarak hazırlanmış olan bu standardın, zamanla ortaya çıkacak gelişme ve değişikliklere uydurulması mümkün olduğundan ilgililerin yayınları izlemelerini ve standardın uygulanmasında karşılaştıkları aksaklıkları Enstitümüze iletmelerini rica ederiz. Bu standardı oluşturan Hazırlık Grubu üyesi değerli uzmanların emeklerini; tasarılar üzerinde görüşlerini bildirmek suretiyle yardımcı olan bilim, kamu ve özel sektör kuruluşları ile kişilerin değerli katkılarını şükranla anarız. Kalite Sistem Belgesi İmalât ve hizmet sektörlerinde faaliyet gösteren kuruluşların sistemlerini TS EN ISO 9000 Kalite Standardlarına uygun olarak kurmaları durumunda TSE tarafından verilen belgedir. Türk Standardlarına Uygunluk Markası (TSE Markası) TSE Markası, üzerine veya ambalâjına konulduğu malların veya hizmetin ilgili Türk Standardına uygun olduğunu ve mamulle veya hizmetle ilgili bir problem ortaya çıktığında Türk Standardları Enstitüsü nün garantisi altında olduğunu ifade eder. TSEK Kalite Uygunluk Markası (TSEK Markası) TSEK Markası, üzerine veya ambalâjına konulduğu malların veya hizmetin henüz Türk Standardı olmadığından ilgili milletlerarası veya diğer ülkelerin standardlarına veya Enstitü tarafından kabul edilen teknik özelliklere uygun olduğunu ve mamulle veya hizmetle ilgili bir problem ortaya çıktığında Türk Standardları Enstitüsü nün garantisi altında olduğunu ifade eder. DİKKAT! TS işareti ve yanında yer alan sayı tek başına iken (TS 4600 gibi), mamulün Türk Standardına uygun üretildiğine dair üreticinin beyanını ifade eder. Türk Standardları Enstitüsü tarafından herhangi bir garanti söz konusu değildir. Standardlar ve standardizasyon konusunda daha geniş bilgi Enstitümüzden sağlanabilir. TÜRK STANDARDLARININ YAYIN HAKLARI SAKLIDIR.

3 Ön söz - Bu standard, CENELEC tarafından kabul edilen EN : 2006 standardı esas alınarak TSE Elektrik İhtisas Grubu na bağlı Elektroteknik Güvenlik ve Aydınlatma Özel Daimi Komitesi nce hazırlanmış ve TSE Teknik Kurulu nun 05 Haziran 2007 tarihli toplantısında Türk Standardı olarak kabul edilerek yayımına karar verilmiştir. - Bu standardın kabulü ile TS 622 (1990) ve TS IEC (2002) iptal edilmiştir. - Bu standardda kullanılan bazı kelime ve/veya ifadeler patent haklarına konu olabilir. Böyle bir patent hakkının belirlenmesi durumunda TSE sorumlu tutulamaz.

4 İçindekiler 0 Giriş Kapsam Atıf yapılan standard ve/veya dokümanlar Terimler ve tarifler Yere yıldırım çakması Aşağıya çakma Yukarıya çakma Yıldırım darbesi Kısa darbe Uzun darbe Çoklu darbe Düşme noktası Yıldırım akımı, i Tepe değeri, I Kısa darbe akımının cephesinin ortalama dikliği Kısa darbe akımının cephe süresi, T Kısa darbe akımının sanal orijini, O Kısa darbe akımının yarı değerine olan süre, T Çakma süresi, T Uzun darbe akımın süresi, T long Çakma yükü, Q flash Kısa darbe yükü, Q short Uzun darbe yükü, Q long Özgül enerji, W/R Kısa darbe akımının özgül enerjisi Korunan nesne Korunan yapı Korunan hizmet tesisatı Nesneye yıldırım düşmesi Nesne yakınına yıldırım düşmesi Elektrik sistemi Elektronik sistem İç sistem Fiziki hasar Canlıların zarar görmesi Elektrikli ve elektronik sistemlerin arızalanması Yıldırım elektromanyetik darbesi, LEMP Şok dalgası (surge) Yıldırımdan korunma bölgesi, LPZ Risk, R Katlanılabilir risk, R T Yıldırımdan korunma seviyesi, LPL Korunma tedbirleri Yıldırımdan korunma sistemi, LPS Dış yıldırımdan korunma sistemi İç yıldırımdan korunma sistemi Hava sonlandırma sistemi İniş iletkeni sistemi... 5

5 3.45 Toprak sonlandırma sistemi Dış iletken parçalar Yıldırım eşpotansiyel kuşağı Ekran teli LEMP korunma tedbirleri sistemi, LMPS Manyetik ekran Şok dalgası korunma cihazı, SPD Koordineli SPD korunması Beyan darbe dayanma gerilimi, U W Konvansiyonel topraklama empedansı Yıldırım akımı parametreleri Yıldırım dolayı meydana gelen hasar Yapıya gelen hasar Hizmet tesisatına gelen hasar Kayıp tipleri Yıldırımdan korunma ihtiyacı ve ekonomik uygunluk Yıldırımdan korunma ihtiyacı Yıldırımdan korunmanın ekonomik uygunluğu Korunma tedbirleri Temas ve adım gerilimlerinden dolayı canlıların zarar görmesini azaltmak için uygulanacak tedbirler Fiziki hasarı azaltmak için uygulanacak tedbirler Elektrikli ve elektronik sistemlerin arızasını azaltmak için uygulanacak tedbirler Korunma tedbirlerinin seçimi Yapıların ve hizmet tesisatlarının korunması için temel kriterler Yıldırımdan korunma seviyeleri (LPL) Yıldırımdan korunma bölgeleri (LPZ) Yapıların korunması Hizmet tesisatlarının korunması Ek A (Bilgi için) - Yıldırım akımı parametreleri Ek B (Bilgi için) - Analiz için yıldırım akımının zaman fonksiyonları Ek C (Bilgi için) - Deney amaçları için yıldırım akımının simüle edilmesi Ek D (Bilgi için) - LPS bileşenleri üzerinde yıldırımın etkisini simüle etmek için deney parametreleri 36 Ek E (Bilgi için) - Farklı tesis noktalarına düşen yıldırımdan kaynaklanan şok dalgaları Kaynaklar... 53

6 Yıldırımdan korunma - Bölüm 1: Genel kurallar 0 Giriş Tabiattaki hava şartlarını yıldırım boşalmalarını önleyecek derecede değiştirme kabiliyetine sahip cihazlar ve metotlar mevcut değildir. Yapılara veya yapıların yakınına (veya yapılara bağlı hizmet tesisatlarına) isabet eden yıldırımlar insanlar, yapılar, yapıların içindekiler ve hizmet tesisatları için tehlikelidir. Korunma ihtiyacı, korunma tedbirlerinin yerleştirilmesinin ekonomik faydaları ve yeterli korunma tedbirlerinin seçimi risk yönetimi usullerine göre yapılmalıdır. Risk yönetimi IEC nin konusudur. Yıldırımdan korunma tedbirlerinin tasarımı, montajı ve bakımı üç grupta ele alınmıştır: - Birinci grup bir yapı içindeki ölüm ve fiziki hasar tehlikesini azaltmaya yönelik olup IEC te verilmiştir, - İkinci grup bir yapı içindeki elektrikli ve elektronik sistemlerin arızalarını azaltmaya yönelik olup IEC te verilmiştir, - Üçüncü grup bir yapıya bağlı hizmet tesisatlarının (esas olarak elektrik ve telekomünikasyon hatlarının) hasarlarını ve arızalarını azaltmaya yönelik olup IEC te verilmiştir. 1 Kapsam Bu standard, - Yapıların, bunların tesisatlarının, içindekilerin ve insanların, - Yapılara bağlı hizmet tesisatlarının yıldırımdan korunmasında takip edilecek genel prensipleri kapsar. Aşağıdakiler bu standardın kapsamı dışındadır: - Demiryolu sistemleri, - Taşıt araçları, gemiler, uçaklar, açık deniz tesisleri, - Yer altındaki yüksek basınçlı boru hatları, - Bir yapıya bağlı olmayan boru, elektrik ve telekomünikasyon hatları. Not - Genellikle bu sistemler çeşitli makamların çıkardığı özel yönetmeliklere tabidir. 2 Atıf yapılan standard ve/veya dokümanlar Bu standardda ve/veya dokümanda, tarih belirterek veya belirtmeksizin diğer standardlara ve/veya dokümanlara atıf yapılmaktadır. Bu atıflar metin içerisinde uygun yerlerde belirtilmiş ve aşağıda liste halinde verilmiştir. Tarih belirtilen atıflarda daha sonra yapılan tadil veya revizyonlar, atıf yapan standardda da ve/veya dokümanda da tadil veya revizyon yapılması şartı ile uygulanır. Atıf yapılan standardın ve/veya dokümanın tarihinin belirtilmemesi halinde ilgili standardın ve/veya dokümanın en son baskısı kullanılır. EN, ISO, IEC vb. No. EN EN EN EN Adı (İngilizce) TS No 1) Adı (Türkçe) Protection against lightning - Part TS EN Yıldırımdan korunma - Bölüm 2: Risk 2: Risk management yönetimi Protection against lightning - Part TS EN Yıldırımdan korunma Bölüm 3: 3: Physical damage to structures Yapılarda fiziksel hasar ve hayati and life hazard tehlike Protection against lightning - Part TS EN Yıldırımdan korunma - Bölüm 4: 4: Electrical and electronic Yapılardaki elektrik ve Elektronik systems within structures sistemler Protection against lightning - Part - - 5: Services 2) 1) TSE Notu: Atıf yapılan standardların TS numarası ve Türkçe adı 3. ve 4. kolonda verilmiştir. işaretli olanlar bu standardın basıldığı tarihte İngilizce metin olarak yayımlanmış olan Türk Standardlarıdır. 2) Yayınlanacaktır. 1

7 3 Terimler ve tarifler Bu standardın amacı için aşağıda verilen terimler ve tarifler uygulanır. 3.1 Yere yıldırım çakması Bulutla yer arasında bir veya daha fazla darbeden oluşan atmosfer kaynaklı elektrik boşalması. 3.2 Aşağıya çakma Buluttan yere, aşağı yönde bir kılavuzun başlattığı yıldırım çakması. Not - Aşağıya çakma üzerine bindirilmiş çoklu kısa darbe bulunan veya bulunmayan bir ilk kısa darbeden meydana gelir. Bir veya daha fazla sayıda kısa darbeyi bir uzun darbe takip edebilir. 3.3 Yukarıya çakma Topraklanmış bir yapıdan buluta doğru yukarı yönde bir kılavuzun başlattığı yıldırım çakması. Not - Yukarıya çakma üzerine bindirilmiş çoklu kısa darbe bulunan veya bulunmayan bir ilk uzun darbeden meydana gelir. Bir veya daha fazla sayıda kısa darbeyi bir uzun darbe takip edebilir. 3.4 Yıldırım darbesi Yere isabet eden bir yıldırım çakmasının içindeki tek elektrik boşalması. 3.5 Kısa darbe Bir yıldırım çakmasının bir darbe akımına karşılık gelen kısmı. 3.6 Uzun darbe Bir yıldırım çakmasının sürekli akıma karşılık gelen kısmı. Not - Bu sürekli akımın T long süresi (cephenin % 10 değeri ile kuyruğun % 10 değeri arasındaki zaman) tipik olarak 2 ms den uzun, 1 s den kısadır (Şekil A.2 ye bakılmalıdır). 3.7 Çoklu darbe Tipik olarak aralarında yaklaşık 50 ms zaman aralığı olan, ortalama olarak 3-4 darbeden meydana gelen yıldırım çakması. 3.8 Düşme noktası Yıldırımın yere veya çıkıntı yapan bir nesneye (yapı, LPS, hizmet tesisatı, ağaç, vb) düştüğü nokta. Not - Bir yıldırım çakmasının birden fazla düşme noktası olabilir. 3.9 Yıldırım akımı, i Düşme noktasında akan akım Tepe değeri, I Yıldırım akımının en yüksek değeri Kısa darbe akımının cephesinin ortalama dikliği Akımın t 2 t 1 zaman aralığında ortalama değişme hızı. Not Bu değer, söz konusu zaman aralığının başında ve sonundaki akımın i(t 2 ) i(t 1 ) değerlerinin farkının t 2 t 1 ye bölümü olarak ifade edilir (Şekil A.1 e bakılmalıdır) Kısa darbe akımının cephe süresi, T 1 Tepe değerinin % 10 ve % 90 değerlerine ulaşılma zamanları arasındaki sürenin 1,25 katı olarak tarif edilen sanal parametre (Şekil A.1) Kısa darbe akımının sanal orijini, O 1 Darbe akımı cephesinin % 10 ve % 90 referans noktalarından (Şekil A.1) çizilen çizginin zaman eksenini kestiği nokta; bu nokta akımın tepe değerinin % 10 una ulaştığı andan 0,1 T 1 kadar öncedir. 2

8 3.14 Kısa darbe akımının yarı değerine olan süre, T 2 Sanal orijin O 1 ile akımın tepe değerinin yarısına indiği zaman arasındaki süre olarak tarif edilen sanal parametre (Şekil A.1) Çakma süresi, T Düşme noktasında yıldırım akımının aktığı süre Uzun darbe akımın süresi, T long Bir uzun darbedeki akımın sürekli akımın yükselmesi sırasında tepe değerinin % 10 u ile sürekli akımın azalması sırasında tepe değerinin % 10 u arasında bulunduğu süre (Şekil A.2) Çakma yükü, Q flash Bütün yıldırım çakması süresi boyunca alınan yıldırım akımının zaman entegrali Kısa darbe yükü, Q short Bir kısa darbedeki yıldırım akımının zaman entegrali Uzun darbe yükü, Q long Bir uzun darbedeki yıldırım akımının zaman entegrali Özgül enerji, W/R Bütün yıldırım çakması süresi boyunca alınan yıldırım akımının karesinin zaman entegrali. Not Bu, yıldırım akımının bir birim dirençte yaydığı enerjiyi temsil eder Kısa darbe akımının özgül enerjisi Kısa darbe süresi boyunca alınan yıldırım akımının karesinin zaman entegrali. Not Uzun darbe akımının özgül enerjisi ihmal edilebilecek kadar küçüktür Korunan nesne Yıldırımın etkilerine karşı korunması amaçlanan yapı veya hizmet tesisatı Korunan yapı Bu standarda uygun olarak yıldırımın etkilerine karşı korunması gereken yapı. Not Bir yapı daha büyük başka bir yapının parçası olabilir Korunan hizmet tesisatı Bu standarda uygun olarak yıldırımın etkilerine karşı korunması gereken yapıya bağlı hizmet tesisatı Nesneye yıldırım düşmesi Korunan bir nesneye yıldırım düşmesi Nesne yakınına yıldırım düşmesi Korunan bir nesnenin tehlikeli aşırı gerilimler meydana getirecek kadar yakınına yıldırım düşmesi Elektrik sistemi Alçak gerilim güç kaynağı bileşenlerinin kullanıldığı sistem Elektronik sistem Telekomünikasyon cihazları, bilgisayar, kontrol ve enstrümantasyon sistemleri, radyo sistemleri, güç elektroniği tesisleri gibi hassas elektronik bileşenlerin kullanıldığı sistem İç sistem Bir yapı içindeki elektrikli ve elektronik sistemler. 3

9 3.30 Fiziki hasar Yıldırımın mekanik, ısıl, kimyasal ve patlama etkilerinden dolayı bir yapıya (veya içindekilere) veya bir hizmet tesisatına verilen hasar Canlıların zarar görmesi Yıldırımın temas ve adım gerilimlerinden dolayı insanların ve hayvanların sağlığına verilen zarar (ölüm dahil) Elektrikli ve elektronik sistemlerin arızalanması LEMP etkisinden dolayı elektrikli ve elektronik sistemlere verilen kalıcı hasar Yıldırım elektromanyetik darbesi, LEMP Yıldırım akımının elektromanyetik etkisi. Not Bu, iletilen ani darbe akımlarını ve yayılan darbe elektromanyetik alan etkilerini içerir Şok dalgası (surge) Aşırı gerilim ve/veya aşırı akım olarak görülebilen, LEMP tarafından oluşturulan geçiş rejimi dalgası. Not LEMP tarafından oluşturulan şok dalgası (kısmen) yıldırım akımlarından ve tesisat halkalarındaki endüksiyon etkilerinden meydana gelebilir ve SPD nin akış yönüne göre aşağısında tehdit olarak kalabilir Yıldırımdan korunma bölgesi, LPZ Yıldırımın elektromanyetik çevresinin tarif edildiği bölge. Not LPZ nin sınırlarının fiziki sınırlar (duvarlar, yer döşemesi ve tavan gibi) olması gerekmez Risk, R Yıldırımdan korunması gereken nesnelerin toplam değerine (insanlar ve mallar) oranla yıldırımdan dolayı meydana gelmesi muhtemel ortalama yıllık kayıp değeri Katlanılabilir risk, R T Korunması gereken nesneler için katlanılabilen azami risk değeri Yıldırımdan korunma seviyesi, LPL Tabii olarak meydana gelen yıldırımda azami ve asgari tasarım değerlerinin aşılmaması ihtimaline ilişkin bir yıldırım akım parametreleri setiyle ilgili bir sayı. Not Yıldırımdan korunma seviyesi ilgili yıldırım akım parametreleri setine göre korunma tedbirlerinin tasarımını yapmak için kullanılır Korunma tedbirleri Riski azaltmak için korunması gereken nesnede alınması gereken tedbirler Yıldırımdan korunma sistemi, LPS Bir yapıya yıldırım düşmesinden dolayı meydana gelebilecek fiziki hasarı azaltmak için kullanılan komple sistem. Not Bu sistem iç ve dış yıldırımdan korunma sistemlerinden meydana gelir Dış yıldırımdan korunma sistemi LPS nin bir hava sonlandırma sistemi, bir iniş iletkeni sistemi ve bir toprak sonlandırma sisteminden meydana gelen bölümü İç yıldırımdan korunma sistemi LPS nin eşpotansiyel kuşak ve/veya dış LPS nin elektrik yalıtımından meydana gelen bölümü. 4

10 3.43 Hava sonlandırma sistemi LPS nin çubuklar, ızgara iletkenler veya havai teller kullanılarak yıldırım çakmalarını yakalaması amaçlanan bölümü İniş iletkeni sistemi LPS nin yıldırım akımını hava sonlandırma sisteminden toprak sonlandırma sistemine iletmesi amaçlanan bölümü Toprak sonlandırma sistemi LPS nin yıldırım akımını toprağa iletmesi ve orada dağıtması amaçlanan bölümü Dış iletken parçalar Borular, kablonun metal elemanları, madeni hava kanalları gibi korunması gereken binaya giren veya çıkan dışarıdaki metal nesneler. Bunlar yıldırım akımının bir kısmını taşıyabilir Yıldırım eşpotansiyel kuşağı Yıldırım akımının sebep olduğu potansiyel farklarını azaltmak üzere, ayrı metal parçaların doğrudan iletken irtibatlar veya şok dalgası korunma cihazları üzerinden LPS ye bağlanması Ekran teli Bir hizmet tesisatına yıldırımdan dolayı gelecek fiziki hasarı azaltmak için kullanılan metal tel LEMP korunma tedbirleri sistemi, LMPS LEMP e karşı iç sistemlerin korunması için komple korunma sistemi Manyetik ekran Elektrikli ve elektronik sistemlerin arızalarını azaltmak üzere, korunması gereken nesneyi veya onun bir parçasını her yönden örten kapalı, metalik, ızgara benzeri veya sürekli ekran Şok dalgası korunma cihazı, SPD Geçici rejim aşırı gerilimlerini sınırlandırması ve şok dalgası akımlarının yönünü değiştirmesi amaçlanan cihaz. Bu cihazın içinde en az bir adet doğrusal olmayan bir bileşen vardır Koordineli SPD korunması Elektrikli ve elektronik sistemlerin arızalarını azaltmak üzere uygun şekilde seçilen, koordine edilen ve yerleştirilen bir SPD seti Beyan darbe dayanma gerilimi, U W İmalatçı tarafından teçhizata veya onun bir bölümüne tahsis edilen darbe dayanma gerilimi. Bu, yalıtımın aşırı gerilimlere karşı belirtilen dayanma kabiliyetinin özelliklerini verir. Not Bu standardın amaçları bakımından sadece canlı iletkenler ile toprak arasındaki dayanma gerilimi dikkate alınmıştır. (IEC :2002) [1] 3) 3.54 Konvansiyonel topraklama empedansı Toprak sonlandırma geriliminin ve toprak sonlandırma akımının tepe değerlerinin oranı. Bunlar genellikle aynı zamanda meydana gelmez. 4 Yıldırım akımı parametreleri IEC serisinde kullanılan yıldırım akımı parametreleri Ek A da verilmiştir. Analiz amacıyla kullanılacak yıldırım akımı zaman fonksiyonu Ek B de verilmiştir. Deney amacıyla kullanılacak yıldırım akımının simülasyonuna ilişkin bilgiler Ek C de verilmiştir. 3) Köşeli parantez içindeki sayılar kaynakları gösterir. 5

11 Yıldırımın LPS bileşenleri üzerindeki etkilerini simüle etmek üzere laboratuarda kullanılacak temel parametreler Ek D de verilmiştir. Çeşitli tesis noktalarında yıldırımdan dolayı meydana gelen şok dalgası ile ilgili bilgiler Ek E de verilmiştir. 5 Yıldırım dolayı meydana gelen hasar 5.1 Yapıya gelen hasar Bir yapıyı etkileyen yıldırım yapının kendisine, içindeki insanlara ve eşyalara zarar verebilir. Buna iç sistemlerde meydana gelebilecek arızalar dahildir. Hasarlar ve arızalar yapının çevresine kadar yayılabilir, hatta mahalli çevre ortamına da uzanabilir. Bu yayılmanın derecesi yapının özelliklerine ve yıldırım çakmasının özelliklerine bağlıdır Yıldırımın yapı üzerindeki etkileri Yapıların yıldırım etkileriyle ilgili ana özellikleri aşağıdakileri içerir: - Yapı tarzı (ahşap, tuğla, beton, betonarme, çelik iskeletli konstrüksiyon gibi), - Fonksiyonu (mesken, büro, çiftlik, tiyatro, otel, okul, hastane, müze, ibadethane, hapishane, süpermarket, banka, fabrika, sanayi tesisi, spor sahası), - İçinde bulunan insanlar ve eşyalar (insanlar ve hayvanlar, yanıcı olan ve olmayan malzemelerin varlığı, patlayıcı olan ve olmayan malzemeler, düşük ve yüksek dayanma gerilimli elektrikli ve elektronik sistemler), - Bağlı hizmet tesisatları (elektrik hatları, telekomünikasyon hatları, boru hatları), - Mevcut veya temin edilen korunma tedbirleri (fiziki hasarı ve hayati tehlikeyi azaltmak için korunma tedbirleri, iç sistemlerin arızasını azaltmak için korunma tedbirleri), - Tehlikenin yayılma derecesi (tahliyesi zor olan yapılar veya panik ihtimali olan yapılar, etrafı için tehlikeli yapılar, çevre için tehlikeli yapılar). Çizelge 1 de yıldırımın çeşitli yapı tipleri üzerindeki etkileri gösterilmiştir: 6

12 Çizelge 1 - Yıldırımın çeşitli yapı tipleri üzerindeki etkileri Fonksiyonuna ve/veya içindekilere göre yapı tipi Mesken Yıldırımın etkileri Elektrik tesisatının delinmesi, yangın ve maddi hasar. Hasar normal olarak düşme noktasına açık olan nesnelerle veya yıldırım akımının yolu üzerindeki nesnelerle sınırlıdır. Elektrikli ve elektronik cihazlar ve sistemlerde arızalar (Televizyonlar, bilgisayarlar, modemler, telefonlar, vb) Çiftlik binası Tiyatro Otel Okul Süpermarket Spor sahası Banka Sigorta şirketi Ticari şirket Hastane Bakım evi Hapishane Sanayi Müzeler ve arkeolojik alanlar İbadethaneler Telekomünikasyon Enerji santralleri Havai fişek fabrikası Cephane tesisleri Kimya tesisi Rafineri Nükleer tesis Biyokimya laboratuarı ve tesisi Ana risk; yangın, tehlikeli adım gerilimleri ve malzeme hasarı. İkinci derece risk; elektrik enerjisinin kesilmesi, havalandırma ve besleme sistemlerinin elektronik kontrolünün arızalanmasından dolayı hayvanlar için hayati tehlike. Elektrik tesisatının hasar görmesi (elektrikli aydınlatma) paniğe yol açabilir. Yangın alarmlarının arızalanması yangınla mücadele tedbirlerini geciktirebilir. Yukarıdaki hususlara ilave olarak iletişimin kesilmesi, bilgisayarların arızalanması ve verilerin kaybından dolayı meydana gelen problemler. Yukarıdaki hususlara ilave olarak yoğun bakımdaki kişiler ile ilgili problemler ve hareket edemeyen insanların tahliyesindeki zorluklar. Yukarıdakilere ilave olarak fabrikalarda bulunanlara bağlı olarak küçük hasar ilâ kabul edilemez hasar ve üretim kaybı. Yerine konulamayacak kültürel mirasın kaybı. Kamu hizmetlerinde kabul edilemez kesinti. Tesis ve etrafı için yangın ve patlama sonuçları. Yangın ve tesisin arızalanması sonucu mahalli ve küresel çevreye ciddi zarar Yapıya verilen hasarın kaynakları ve tipleri Hasarın kaynağı yıldırım akımıdır. İncelenen yapıya göre düşme noktasının yerine bağlı olarak aşağıdaki durumlar ele alınmalıdır: - S1: Yapıya yıldırım düşmesi, - S2: Yapının yakınına yıldırım düşmesi, - S3: Yapıya bağlı hizmet tesisatlarına yıldırım düşmesi, - S4: Yapıya bağlı hizmet tesisatlarının yakınına yıldırım düşmesi. Yapıya yıldırım düşmesi aşağıdakilere sebep olabilir: - Sıcak yıldırım plazma arkından, iletkenlerin omik ısınmasına yol açan akımdan (aşırı ısınmış iletkenler) veya ark erozyonuna yol açan elektrik yükünden (erimiş metal) dolayı hemen meydana gelen mekanik hasar, yangın ve/veya patlama, - Rezistif veya endüktif kuplajdan kaynaklanan aşırı gerilimlerin ve yıldırım akımlarının bir kısmının geçmesinin yol açtığı kıvılcımların tetiklediği yangın ve/veya patlama, 7

13 - Rezistif veya endüktif kuplajdan kaynaklanan adım ve temas gerilimlerinden dolayı insanların yaralanması, - LEMP ten dolayı iç sistemlerin arızalanması veya bozulması. Yapının yakınına yıldırım düşmesi aşağıdakilere sebep olabilir: - LEMP ten dolayı iç sistemlerin arızalanması veya bozulması. Yapıya bağlı hizmet tesisatlarına yıldırım düşmesi aşağıdakilere sebep olabilir: - Bağlı olan hizmet tesisatı üzerinden iletilen aşırı gerilimlerin ve yıldırım akımlarının yol açtığı kıvılcımların tetiklediği yangın ve/veya patlama, - Bağlı olan hizmet tesisatı üzerinden iletilen yıldırım akımlarının yapı içinde oluşturduğu temas gerilimlerinden dolayı insanların yaralanması, - Bağlı olan hatlar üzerinde beliren ve yapıya iletilen aşırı gerilimlerden dolayı iç sistemlerin arızalanması veya bozulması. Yapıya bağlı hizmet tesisatlarının yakınına yıldırım düşmesi aşağıdakilere sebep olabilir: - Bağlı olan hatlar üzerinde endüklenen ve yapıya iletilen aşırı gerilimlerden dolayı iç sistemlerin arızalanması veya bozulması. Not 1 İç sistemlerin bozulması IEC serisinin kapsamı dışındadır. IEC e bakılmalıdır. [2] Not 2 Not 3 Sadece yıldırım akımını (tamamını veya bir kısmını) taşıyan kıvılcımların yangın başlatabileceği düşünülür. Yapıya giren boru hatları yapının eşpotansiyel barasına bağlanmış ise, bu boru hatlarının üzerine veya yakınına düşen yıldırım yapıya hasar vermez (IEC ). Sonuç olarak yıldırım üç temel tip hasara sebep olabilir: - 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: LEMP ten dolayı iç sistemlerin arızalanması. 5.2 Hizmet tesisatına gelen hasar Bir hizmet tesisatını etkileyen yıldırım hizmeti sağlamak için kullanılan fiziki nesnelerin kendisine (hat veya boru) ve bunlara bağlı elektrikli ve elektronik teçhizata zarar verebilir. Not Dikkate alınacak hizmet tesisatları aşağıdakiler arasındaki fiziki bağlantıdır: - Telekomünikasyon (TLC) hatları için santral telekomünikasyon binası ile kullanıcı binası veya iki santral telekomünikasyon binası veya iki kullanıcı binası, - Telekomünikasyon (TLC) hatları için santral telekomünikasyon binası veya kullanıcı binası ile bir dağıtım düğümü veya iki dağıtım düğümü, - Elektrik hatları için yüksek gerilim (HV) trafo merkezi ile kullanıcı binası, - Borular için ana dağıtım istasyonu ile kullanıcı binası. Bu yayılmanın derecesi hizmetin özelliklerine, elektrikli ve elektronik sistemlerin tipine ve yayılma durumuna ve yıldırım çakmasının özellikleirne bağlıdır Yıldırımın hizmet tesisatı üzerindeki etkileri Hizmet tesisatlarının yıldırım etkileriyle ilgili ana özellikleri aşağıdakileri içerir: - Yapı tarzı (hat: Havai, yer altı, ekranlı, ekransız, fiber optik; boru: yer üstü, gömülü, metal, plastik), - Fonksiyonu (telekomünikasyon hattı, elektrik hattı, boru hattı), - Hizmet verilen yapı (yapı tarzı, içindekiler, boyutları, yeri), - Mevcut veya temin edilen korunma tedbirleri (ekran teli, SPD, güzergâh yedeklemesi, sıvı depolama sistemleri, jeneratörler, kesintisiz güç sistemleri gibi). 8

14 Çizelge 2 - Yıldırımın hizmet tesisatı üzerindeki etkileri Hizmet tipi Telekomünikasyon hattı Enerji nakil hattı Su boruları Gaz boruları Yakıt boruları Yıldırımın etkileri Hattın fiziki hasar görmesi, ekranların ve iletkenlerin erimesi, kablo ve teçhizat yalıtımının bozulması ile hizmetin hemen kesilmesine yol açan ana arızalar. Optik kablolar üzerinde hasar meydana gelmesi fakat hizmetin kesilmemesi şeklinde tali arızalar. Alçak gerilim havai hattı üzerinde izolatörlerin hasar görmesi, kablo hattında yalıtımın delinmesi, hat teçhizatının ve transformatörlerin arızalanması ve sonuç olarak hizmetin kesilmesi. Elektrikli ve elektronik kontrol cihazlarının hasar görmesi ile muhtemelen hizmetin kesilmesi. Metal olmayan flanş contalarının delinmesinin yangına ve/veya patlamaya yol açması. Elektrikli ve elektronik kontrol cihazlarının hasar görmesi ile muhtemelen hizmetin kesilmesi Hizmet tesisatına verilen hasarın kaynakları ve tipleri Hasarın kaynağı yıldırım akımıdır. İncelenen yapıya göre düşme noktasının yerine bağlı olarak aşağıdaki durumlar ele alınmalıdır: - S1: Yapıya yıldırım düşmesi, - S3: Yapıya bağlı hizmet tesisatlarına yıldırım düşmesi, - S4: Yapıya bağlı hizmet tesisatlarının yakınına yıldırım düşmesi. Yapıya yıldırım düşmesi aşağıdakilere sebep olabilir: - Yıldırım akımının bir kısmının hizmet tesisatlarına akmasından dolayı (rezistif ısınmaya yol açarak) metal tellerin ve kablo ekranlarının erimesi, - Hatların ve bağlı cihazların yalıtımlarının bozulması (rezistif kuplajdan dolayı), - Boruların ve izolasyon eklerinin flanşlarındaki metal olmayan contaların delinmesi. Not 1 - Metal iletkeni olmayan fiber optik kablolar yapıya düşen yıldırımdan etkilenmez. Yapıya bağlı hizmet tesisatlarına yıldırım düşmesi aşağıdakilere sebep olabilir: - Yıldırım akımının sebep olduğu elektrodinamik gerilme veya ısıtma etkilerinden ve yıldırım plazma arkının kendi ısısından dolayı metal tellerde ve borularda derhal ortaya çıkan mekanik hasar (metal tellerin, ekranların ve boruların kopması ve/veya erimesi) (plastik koruyucu örtünün delinmesi), - Hatlarda ve bağlı cihazlarda derhal ortaya çıkan elektrik hasarı (yalıtımın bozulması), - İnce havai metal borularda ve flanşların metal olmayan contalarında delinme, bunun sonucunda iletilen sıvının cinsine bağlı olarak yangın ve patlama. Yapıya bağlı hizmet tesisatlarının yakınına yıldırım düşmesi aşağıdakilere sebep olabilir: - Endüktif kuplajdan (endüklenen aşırı gerilim) dolayı hatların ve bağlı cihazların yalıtımının bozulması. Not 2 - Metal iletkeni olmayan fiber optik kablolar yapıya düşen yıldırımdan etkilenmez. Sonuç olarak yıldırım iki temel tip hasara sebep olabilir: - D2: Yıldırımın ısıl etkilerinden dolayı meydana gelen fiziki hasar (yangın, patlama, mekanik hasar, kimyasal boşalma), - D3: Aşırı gerilimlerden dolayı elektrikli ve elektronik sistemlerin arızalanması. 9

15 5.3 Kayıp tipleri Her hasar tipi kendi başına veya diğerleriyle birlikte korunması gereken nesnede farklı dolaylı kayıpların oluşmasına yol açabilir. Ortaya çıkabilecek kaybın tipi nesnenin özelliklerine bağlıdır. Bu standardın amaçları bakımından aşağıdaki kayıp tipleri dikkate alınmıştır: - L1: İnsan hayatının kaybı, - L2: Kamu hizmetlerinin kaybı, - L3: Kültürel mirasın kaybı, - L4: Ekonomik değerlerin kaybı (yapı ve içeriği ile faaliyet kaybı). L1, L2 ve L3 tipi kayıplar sosyal değerlerin kaybı olarak görülebilir. L4 tipi kayıp ise sadece ekonomik kayıp olarak düşünülebilir. Bir yapıda meydana gelebilecek kayıplar şunlardır: - L1: İnsan hayatının kaybı, - L2: Kamu hizmetlerinin kaybı, - L3: Kültürel mirasın kaybı, - L4: Ekonomik değerlerin kaybı (yapı ve içeriği). Bir hizmet tesisatında meydana gelebilecek kayıplar şunlardır: - L2: Kamu hizmetlerinin kaybı, - L4: Ekonomik değerlerin kaybı (hizmet ve faaliyet kaybı). Not - Bir hizmet tesisatında meydana gelebilecek insan hayatı kaybı bu standardda ele alınmamıştır. Hasar kaynağı, hasar tipi ve kayıp arasındaki ilişki yapılar için Çizelge 3 te, hizmet tesisatları için Çizelge 4 te gösterilmiştir. 10

16 Çizelge 3 Yıldırımın düşme noktalarına göre bir yapıda meydana gelen hasarlar ve kayıplar Düşme noktası Hasar kaynağı Hasar tipi Kayıp tipi Yapı S1 D1 D2 D3 L1, L4** L1, L2, L3, L4 L1*, L2, L4 Yapının yakını S2 D3 L1*, L2, L4 Yapıya bağlı hizmet tesisatı S3 D1 D2 D3 L1, L4** L1, L2, L3, L4 L1*, L2, L4 Hizmet tesisatının yakını S4 D3 L1*, L2, L4 * Sadece patlama riski olan ve iç sistemlerin arızalanmasının insan hayatını derhal tehlikeye sokabileceği hastaneler veya diğer yapılar. ** Sadece hayvan kaybı olabilecek yerler için. Çizelge 4 Yıldırımın düşme noktalarına göre hizmet tesisatında meydana gelen hasarlar ve kayıplar Düşme noktası Hasar kaynağı Hasar tipi Kayıp tipi Hizmet tesisatı S3 D2 D3 Hizmet tesisatının yakını Hizmet verilen yapı S1 D2 D3 S4 D3 L2, L4 Çeşitli tipteki hasarlardan kaynaklanan kayıp tipleri ve bunlara karşılık gelen riskler Şekil 1 de gösterilmiştir. 11

17 Şekil 1 - Çeşitli tipteki hasarlardan kaynaklanan kayıp tipleri ve bunlara karşılık gelen riskler 6 Yıldırımdan korunma ihtiyacı ve ekonomik uygunluk 6.1 Yıldırımdan korunma ihtiyacı Korunması gereken bir nesnenin L1, L2 ve L3 sosyal değerler kayıplarını azaltmak üzere yıldırımdan korunma ihtiyacı değerlendirilmelidir. Bir nesne için yıldırımdan korunmaya ihtiyaç olup olmadığını değerlendirmek için IEC de verilen prosedürlere uygun olarak risk değerlendirmesi yapılmalıdır. Madde 5.3 te belirtilen kayıp tiplerine karşılık gelen aşağıdaki riskler dikkate alınmalıdır: - R 1 : İnsan hayatı kaybı riski, - R 2 : Kamu hizmetlerinin kaybı riski, - R 3 : Kültürel mirasın kaybı riski. Eğer risk (R 1 ilâ R 3 ) katlanılabilir risk seviyesinden (R T ) büyükse yıldırımdan korunmaya ihtiyaç vardır. R > R T Bu durumda R riskinin (R 1 ilâ R 3 ) katlanılabilir risk seviyesine (R T ) indirmek için korunma tedbirleri alınmalıdır: R R T Korunması gereken nesnede birden fazla tip kayıp meydana gelebilir ise R R T şartı her tip kayıp için (L1, L2 ve L3) karşılanmalıdır. Yıldırımın sosyal değer kaybına sebep olabileceği durumlarda katlanılabilir risk R T değerleri yetkili bir milli makamın sorumluluğu altında olmalıdır. Not 1 - Yetkili bir makam risk değerlendirmesi yapmadan da belirli uygulamalar için yıldırımdan korunma isteyebilir. Bu durumda gerekli yıldırımdan korunma seviyesi yetkili makam tarafından belirlenir. Bazı durumlarda bu şartlardan feragati gerekçelendirmek üzere bir risk değerlendirmesi yapılabilir. Not 2 - Risk değerlendirmesi ve korunma tedbirlerinin seçimi hakkında detaylı bilgi IEC de verilmiştir. 6.2 Yıldırımdan korunmanın ekonomik uygunluğu Korunması gereken nesne için yıldırımdan korunma ihtiyacının yanı sıra ekonomik kaybın (L4) azaltılması için korunma tedbirlerinin ekonomik faydalarının değerlendirilmesi de yararlı olabilir. 12

18 Bu durumda ekonomik değerlerin kaybı riski, R 4, değerlendirilmelidir. R 4 riskinin değerlendirilmesi korunma tedbirlerinin olması ve olmaması durumlarında ekonomik kayıp maliyetinin değerlendirilmesini sağlar. Eğer korunma tedbirleri varken artık kayıpların maliyeti, C RL, ile korunma tedbirlerinin maliyeti, C PM, toplamı koruma tedbirleri yokken toplam kayıp maliyetinden, C L, az ise yıldırımdan korunma maliyet-etkin demektir. C RL + C PM < C L, Not - Yıldırımdan korunmanın ekonomik uygunluğuna ait detaylı bilgi IEC de verilmiştir. 7 Korunma tedbirleri Korunma tedbirleri hasar tipine göre riski azaltacak şekilde seçilebilir. 7.1 Temas ve adım gerilimlerinden dolayı canlıların zarar görmesini azaltmak için uygulanacak tedbirler Alınabilecek korunma tedbirleri aşağıdakileri içerir: - Açıktaki iletken kısımların yeterli derecede yalıtılması, - Izgaralı topraklama sistemi ile eş potansiyel sağlanması, - Fiziki kısıtlamalar ve uyarı levhaları. Not 1 - Eş potansiyel sağlanması temas gerilimlerine karşı etkili değildir. Not 2 - Yapının içindeki ve dışındaki zeminin yüzey rezistivitesinin artması ölüm tehlikesini azaltabilir (IEC Madde 8). 7.2 Fiziki hasarı azaltmak için uygulanacak tedbirler Alınabilecek korunma tedbirleri aşağıdakileri içerir: a) Yapılar için: - Yıldırımdan korunma sistemi (LPS), Not 1 - Bir LPS monte edildiğinde yangın ve patlama tehlikesini ve ölüm tehlikesini azaltmak içi eş potansiyel sağlanması çok önemli bir tedbirdir. Daha fazla detay için IEC e bakılmalıdır. Not 2 - Yangına dayanıklı bölmeler, söndürücüler, yangın muslukları, yangın alarm ve söndürme tesisleri gibi yangının gelişmesini ve yayılmasını sınırlandıran tedbirler fiziki hasarı azaltabilir. Not 3 - Korunmalı kaçış yolları personel için korunma sağlar. b) Hizmet tesisatları için: - Ekranlama teli. Not 4 - Gömülü kablolar için metal kanallar çok etkili bir korunma sağlar. 7.3 Elektrikli ve elektronik sistemlerin arızasını azaltmak için uygulanacak tedbirler Alınabilecek korunma tedbirleri aşağıdakileri içerir: a) Yapılar için: - Aşağıdakilerin tek tek veya birlikte kullanılmasından oluşan LEMP korunma tedbirleri sistemi (LMPS), Topraklama ve bağlantı sağlama tedbirleri, Manyetik ekranlama, Hat güzergâhı seçimi, Koordineli SPD korunması. b) Hizmet tesisatları için: - Hat boyunca farklı yerlerde ve hat sonunda parafodurlar (SPD), - Kablolar için manyetik ekranlama. Not 1 - Gömülü kablolar için yeterli kalınlıktaki sürekli metal ekran çok etkili bir korunma sağlar. 13

19 Not 2 - Güzergâh yedeklemesi, cihaz yedeklemesi, bağımsız jeneratörler, kesintisiz güç kaynakları, sıvı depolama sistemleri ve otomatik arıza tesbit sistemleri hizmet faaliyetinin kaybının azaltılması için çok etkili korunma tedbirleridir. Not 3 - Cihazların ve kabloların yalıtımının dayanma gerilimlerinin yüksek olması aşırı gerilimlerden kaynaklanan arızlara karşı çok etkili bir korunma tedbiridir. 7.4 Korunma tedbirlerinin seçimi En uygun korunma tedbirinin seçimi tasarımcı ve tesis sahibi tarafından her çeşit hasarın tipine ve tutarına göre yapılmalı, farklı korunma tedbirlerinin teknik ve ekonomik yönleri dikkate alınmalıdır. Risk değerlendirmesi ve en uygun korunma tedbirlerinin seçimiyle ilgili kriterler IEC de verilmiştir. Korunma tedbirlerinin etkili olabilmesi için ilgili standardlara uygun olması ve tesis edileceği yerde beklenen gerilmelere dayanabilmesi şarttır. 8 Yapıların ve hizmet tesisatlarının korunması için temel kriterler Yapılar ve hizmet tesisatları için ideal korunma sağlamanın yolu korunması gereken nesneyi topraklanmış ve mükemmel derecede iletkenliğe sahip, yeterli kalınlıkta bir sürekli örtünün içine almak ve örtünün giriş noktasında yapıya bağlı hizmet tesisatları için yeterli bağlantıyı yapmaktır. Bu, yıldırım akımının ve bununla ilgili elektromanyetik alanın nesnenin içine nüfuz etmesini engeller ve akımın tehlikeli ısıl ve elektrodinamik etkilerine mani olur. Tehlikeli kıvılcımların ve aşırı gerilimlerin iç sistemleri etkilemesini de önler. Uygulamada böyle mükemmel bir korunma sağlamak mümkün olmadığı gibi maliyet-etkin de değildir. Örtünün sürekli olmaması ve/veya yeterli kalınlıkta olmaması yıldırım akımının örtüyü delmesine yol açarak aşağıdakilere sebep olur: - Fiziki hasar ve ölüm tehlikesi, - İç sistemlerin arızalanması, - Hizmet tesisatlarının ve bağlı sistemlerin arızalanması. Bu hasarları ve bunlarla ilgili dolaylı zararları azaltmak için uygulanan korunma tedbirleri kendisine karşı korunma sağlanması gereken tarifli bir yıldırım akım parametreleri seti için tasarımlanmalıdır (yıldırımdan korunma seviyesi). 8.1 Yıldırımdan korunma seviyeleri (LPL) Bu standardın amacı bakımından dört yıldırımdan korunma seviyesi (I ila IV) tarif edilmiştir. Her LPL için bir azami ve asgari yıldırım akımı parametreleri seti tayin edilmiştir. Not 1 - Azami ve asgari yıldırım akımı parametreleri LPL I için belirlenenleri aşan yıldırıma karşı korunma bu standardın kapsamı dışındadır. Not 2 - Azami ve asgari yıldırım akımı parametreleri LPL I için belirlenenlerin dışında parametrelere sahip yıldırımın meydana gelme ihtimali % 2 den azdır. LPL I in azami yıldırım akımı parametreleri % 99 ihtimalle aşılmaz. Varsayılan polarite oranına göre (Madde A.2) pozitif çakmalardan alınan değerlerin ihtimali % 10 un altında kalır, negatif çakmalardan alınan değerlerin ihtimali ise % 1 den azdır (Madde A.3). LPL I in azami yıldırım akımı parametreleri LPL II için % 75 e, LPL III ve LPL IV için ise % 50 ye düşürülür (I, Q ve di/dt için lineer, fakat W/R için kuadratik). Zaman parametreleri değişmez. Farklı yıldırımdan korunma seviyeleri için yıldırım akımı parametrelerinin azami değerleri Çizelge 5 te verilmiştir. Bunlar yıldırımdan korunma bileşenlerinin tasarımında (iletkenlerin kesitleri, metal levhaların kalınlıkları, SPD lerin akım kapasiteleri, tehlikeli kıvılcımlar için ayırma mesafeleri gibi) ve bu bileşenler üzerinde yıldırımın etkisini simüle etmek için (Ek D) kullanılır. 14

20 Farklı LPL için yıldırım akımının genliğinin asgari değerleri, doğrudan düşme ile erişilemeyen LPZ O B yıldırımdan korunma seviyesini tarif etmek üzere yuvarlanan küre yarı çapını (Madde A.4) türetmek için kullanılır (Madde 8.2, Şekil 2 ve Şekil 3). Yıldırım akımının asgari değerleri ile yuvarlanan küre yarıçapı Çizelge 6 da verilmiştir. Bunlar hava sonlandırma sisteminin konumlandırılması ve LPZ O B yıldırımdan korunma bölgesinin belirlenmesi için kullanılır (Madde 8.2). Çizelge 5 LPL ye göre yıldırım parametrelerinin azami değerleri Birinci kısa darbe Akım parametreleri Sembol Birim I II III IV Tepe akımı I ka Kısa darbe yükü Q short C Özgül enerji W/R MJ/Ω 10 5,6 2,5 Zaman parametreleri T 1 /T 2 µs /µs 10/350 Sonraki kısa darbe Akım parametreleri Sembol Birim I II III IV Tepe akımı I ka 50 37,5 25 Ortalama diklik di/dt ka/µs Zaman parametreleri T 1 /T 2 µs /µs 0,25/100 Uzun darbe Akım parametreleri Sembol Birim I II III IV Uzun darbe yükü Q long C Zaman parametreleri T long s 0,5 Çakma Akım parametreleri Sembol Birim I II III IV Çakma yükü Q flash C LPL LPL LPL LPL 15