TS EN 62305-3: Yapılarda Fiziki Hasar ve Hayati Tehlike (Dış Yıldırımdan Korunma Sistemi/Dış Yıldırımlık)
3. AŞAMA - DIŞ YILDIRIMLIK :
TS EN 62305-3: Yapılarda Fiziki Hasar ve Hayati Tehlike
(Dış Yıldırımdan Korunma Sistemi/Dış Yıldırımlık)
Yapının ve/veya tesisin yıldırım akımının doğrudan darbelerine/etkilerine karşı korunabilmesi için tesis edilen korunma sistemlerine Dış Yıldırımlık denir.
Günümüzde Dış Yıldırımlık uygulamalar için;
1.Pasif Yakalama Uçları,
2.Kafes Tipi Yıldırımdan Korunma Sistemi,
3.Eş Potansiyel Sistem ve,
4.Aktif Paratoner Sistemleri kullanılmaktadır.
“TS EN 62305 Yıldırımdan Korunma” Standardında ilk üç sistem için belli standartlar belirlenmiş ve TS EN 62305-3’te ayrıntılı olarak açıklanmıştır.
Buna göre, Yıldırımdan Korunma Sistemleri genel olarak üç ana kısımdan oluşur.
1.Hava Terminali (veya Yıldırım Yakalama) Sistemi,
2.İniş İletkeni Sistemi ve,
3.Toprak Sonlandırma (veya Topraklama) Sistemi.
1.HAVA TERMİNALİ (YILDIRIM YAKALAMA) SİSTEMİ :
Hava Terminali Sistemi yapının/tesisin çatı bölümünde bulunan ve yıldırım darbesini (istisnalar hariç) ilk yakalayacak/karşılayacak kısımdır.
Yıldırım akımının yapıya/tesise hasar verme ihtimali, uygun olarak tasarlanmış bir Hava Terminali sisteminin varlığı ile önemli ölçüde azaltılır. Hava Terminali sisteminin tasarımı ile yapının yıldırımdan tamamen korunması için aşağıda belirtilen metotlar kullanılmalıdır.
Bunlar;
(I).Korumu Açı Metodu,
(II).Yuvarlanan Küre Metodu,
(III).Kafes Metodudur.
Yukarıda belirtilen üç metotta Yıldırımdan Korunma Sistemi (LPS) tasarımı için kullanılabilir. Hava Terminali Sistemi için kullanılacak metodun/metotların seçimi ve/veya uygulanacak konumlandırma Yıldırımdan Korunma Sistemi (LPS) tasarımcısı tarafından belirlenir. Bu üç metot ile ilgili detaylı bilgiler aşağıda verilmiştir.
(I).Koruma Açı Metodu:
Koruma Açı Metodu yapıda/tesiste çatı yüzeyine yerleştirilmiş ve toprak ile bağlantısı yapılmış çubukların ve iletkenlerin belirli bir alanı koruduğu prensibine göre hareket eden bir metottur.
Bu metot basit yapılar veya büyük yapılardaki küçük bölümler için uygundur. Ancak Yıldırımdan Korunma Sistemini projelendirilirken (koruma seviyesi ile ilgili) seçilen yuvarlanan küre yarıçapından daha yüksek yapılar için uygun değildir.
Koruma Açı Metoduna göre projelendirilecek Hava Terminali sisteminde, proje sorumlusu kullanılacak olan Yakalama Uçları, Yakalama uçları arasına çekilen kablolar (Gerili Halatlar), İletkenler, Direkler ve Telleri korunacak yapıya ait bölümlerin tamamını (bütün yönlerde) Alfa (α) Koruma Açısı içerisinde kalacak şekilde planlanmalıdır.
Aşağıdaki şekilde uygulamada Tek bir Yakalama Ucu için koruyucu açı yöntemine göre koruma açısı (α) içerisinde kalacak bölge verilmiştir.
Koruma Açı Yönteminde hesaplanacak (α) koruma açısı, yapının/tesisisin Yıldırımdan Korunma Seviyesi’ne (LPL) ve (Korunacak Yüzeyden/Referans Düzlemden itibaren) yükseklik yapılarına göre farklılık gösterir.
Buna göre, Grafik’te korunacak yüzeyden itibaren Hava Terminali sisteminin yüksekliği (h) ve seçilecek (α) koruma açısı verilmiştir. Bu bilgiler kapsamında, uygulanacak projelerde kullanılacak yakalama uçları verilen grafiğe uygun planlanmalıdır.
Koruma açı metodu, geometrik sınırlara sahip olup, grafikte tanımlandığı gibi, (h) yüksekliğinin yuvarlanan küre yarıçapından (r) daha büyük olması durumunda uygulanamaz.
Çatı üzerinde Süslemeleri ve/veya Dekoratif Nesneleri bulunan yapılarda/tesislerde bu nesneler (α) koruma açısı içerisinde bulunmalıdır. Eğer bu mümkün değilse Yuvarlanan Küre Metodu’na göre uygulanma yapılmalıdır.
Aşağıda farklı yükseklikler için örnek bir yapının Koruma Açı Metodu’na göre korunması ile ilgili detaylar verilmiştir.
Koruma açı metodu planlanırken uygulamanın olabilmesi için değişik teknikler kullanılmaktadır.
Gerili Halat Yöntemi bu tekniklerden biridir. Bu yöntem ile Hava Terminali Sistemi (Yakalama Ucu) Direkleri arasına yıldırım yakalayıcı/taşıyıcı olarak izolasyonu bulunmayan bir iletken çekilir. Bu iletken ile çatı üzerinde daha geniş bir (α) koruma açısı oluşturulur. Bu yapıda/tesiste daha güvenli bir koruma sağlarken tasarım ekibine maliyeti daha düşük bir çözüm sunar.
Aşağıda Gerili Halat Yöntemi kullanılarak yıldırımdan korunma sistemi kurulmuş örnek bir yapının Koruma Açı Metodu’na göre korunması ile ilgili detaylar verilmiştir.
Gerili Halat Yöntemi ile Yıldırımdan Korunma Sistemi (LPS) meteorolojik şartların etkilerinden korunmak için de kullanılabilir.
Yakalama Ucu, (bağlantı için) İletkenler ve diğer taşıyıcı aksesuarların montajlarının Çatı yüzeyine doğrudan uygulandığı yapı/tesislerde, kar birikintisi özellikle erime sürecinde Yıldırımdan Korunma Sistemine (LPS) ciddi zararlar verebilir. Bu hem maddi zarar hem de can kaybı ile sonuçlanabilecek ciddi kazaların meydana gelmesine sebep verir. Yıldırımdan Korunma Sistemi (LPS) proje sorumlusu Yapıda/Tesiste özellikle (muhtemel) kar yükü yoğun olan coğrafi bölgelerde benzer olumsuzluklarla karşılaşılmaması için çatı yüzeyine Gerili Halat Yöntemi ile Yıldırımdan Korunma Sistemi projesi planlayabilir.
Aşağıda kar yükü alan bir yapıda gerili halat yöntemine göre projelendirilmiş bir resim görülmektedir.
(II).Yuvarlanan Küre Metodu:
Yuvarlanan Küre Metodu, yapıda/tesiste hayali (r) yarıçaplı bir kürenin yapının tepesinde, etrafında ve yapıya yakın toprak zemin üzerinde muhtemel bütün yönlerde korunacak hacmin hiçbir noktasını atlamadan kürenin dolaştırılmasıyla muhtemel yıldırım darbesinin temas noktalarının tespit edilmesi prensibine göre hareket eden bir metottur.
Yuvarlanan Küre Metodu karmaşık biçimli yapılar için uygundur. Bu metot ile yapının/tesisin yıldırım temas noktaları tespit edildikten sonra bu noktalara Hava Terminali (Yıldırım Yakalama) Sistemi tesis edilerek yapı/tesisin korunması sağlanır.
Yuvarlanan Küre Metoduna göre Yıldırımdan Korunma Sistemi tesis edilmiş bir yapıda/tesiste, ancak korunacak bölümlerin hiçbir noktasının hayali küre ile temas etmemesi durumunda Hava Terminali sisteminin konumlandırılmasının yeterli olduğu söylenebilir. Başka bir deyişle yıldırıma karşı yeterli koruma yapılmış yapıda/tesiste dolaştırılacak hayali küre sadece toprağa ve/veya Hava Terminali sistemine temas etmelidir.
Yuvarlanan kürenin (r) yarı çapından daha yüksek bütün yapılarda, yapının yan yüzeylerine de yıldırım darbesi etki edebilir. Bu durumda yapının, yuvarlanan küre ile temas eden yana doğru her noktası muhtemel bir çakma noktasıdır.
Ancak, 60 m’den daha az yüksekliği olan yapılar için yapının yanlara olan çakma ihtimali genel olarak ihmal edilebilir seviyededir.
Daha yüksek yapılar için ise, yapıya gelen yıldırım darbelerinin çok büyük bir kısmı yapının tepesine, öne çıkan yatay kenarlara ve köşelere, diğer darbeler ise yapının yan yüzeylerine olmaktadır.
Yan yüzeylere gelen darbelerde de risk yükseklik azaldıkça ortadan kalkar.
Bu nedenle, yüksek yapıların üst bölümlerine (tipik olarak yapının yüksekliğinin üst tarafındaki %20’lik kısmına) yandan gelen yıldırım darbelerinden korunmak için bir kuşaklama iletkeni ile (yanlamasına) bir Hava Terminali sistemi tesis edilmesi planlanmalıdır.
(III).Kafes Metodu:
Kafes Metodu, “İletken bir metal ile kaplanmış veya çok sayıda iletken ile örümcek ağı biçiminde örülmüş olan bir cisim dışarıdaki elektrik alanlarından etkilenmez” prensibine göre hareket eden bir metottur.
Bahse konu prensip ilk olarak 1836 yılında İngiliz fizikçi Michael Faraday tarafından bulunduğu için Faraday Kafesi olarak ta adlandırılmıştır.
Bu sistemde en ideal koruma elektrik alandan etkilenmesini istemediğimiz cismin tamamen metal bir yüzeyle/zırhla kaplanmasıdır. Ancak pratikte bu çoğu zaman mümkün olmaz. O yüzden genellikle korunacak cisimler ağ biçiminde bir kafes içerisine alınırlar.
Korumanın tamamlanabilmesi için her durumda metal yüzey/metal kafes iletkenleri topraklanmalıdır.
Bu uygulamada kafes gözenekleri ne kadar sık ve topraklama ne kadar iyi olursa cisim o denli iyi korunur ve güvende olur. Kafes Metodunda dışardaki elektrik alan kafesin içerisine girmez ve/veya içerideki elektriksel alan dışarıya yansımaz.
Michael Faraday tarafından bulunan prensip kapsamında, yapıları/tesisleri yıldırımdan korumak için benzer uygulamalar yapılmıştır. TS EN 62305 Yıldırımdan Korunma standardında bu uygulamalar belirli kurallara bağlanmaktadır.
Kafes Metodu (Sistemi), düz yüzeyleri koruma amacı bakımından (aşağıdaki şartların sağlanması durumunda), bütün binayı korumak için projelendirilebilecek en uygun yöntemdir.
Kafes Metoduna (Yöntemine) göre;
A. Hava Terminali iletkenleri çatıya uygulanırken;
1. Çatı kenarlarında,
2. Çatı saçaklarında,
3. Çatı eğiminin 1/10’u aşması durumunda çatı sırtında ve (mahya) üzerinde,
4. 60 m’den daha yüksek yapıların yan yüzeyleri üzerinde, yapı yüksekliğinin % 80’inden daha yüksek seviyelerde olacak şekilde konumlandırılır.
B. Hava Terminali sisteminin kafes boyutu (büyüklüğü) Yıldırımdan Korunma Seviyesine (LPL) göre aşağıdaki tabloda verilen değerlerden daha büyük olmamalıdır.
C. Hava Terminali sisteminde;
1. Yıldırım akımını taşıyacak iniş hattı, akımı en az iki ayrı iletken yoldan toprağa aktaracak şekilde dizayn edilmeli,
2. Hiçbir metal tesisat Hava Terminali sistemi ile korunan hacim dışına taşmamalıdır.
NOT: İniş hattının çok sayıda olması ayırma mesafesinin düşmesine bu da bina içinde muhtemel oluşacak elektromanyetik alan şiddetinin azalmasına neden olur.
D. Hava Terminali iletkenleri, mümkün olduğunca kısa ve düz güzergâhı izlemelidir. Başka bir deyişle yıldırım darbesi en kısa yoldan toprağa ulaştırılmalıdır.
Aşağıda kafes metodu ile eğimli bir çatıda Hava Terminali Sistemine ait örnek uygulama tasarımı verilmiştir.
TS EN 62305 standardı Çatı Sonlandırma Sistemi iletkenlerinin çatı altından gizli olarak taşınmasına izin verir. Bu durumda Pasif Yakalama Uçları veya Yıldırım Yakalama Levhaları tavanın üzerine monte edilmeli ve bunlar çatı altında bulunan iletken sisteme bağlanmalıdır.
Buna göre;
1. Çatı üzerinde Yakalama Uçları kullanılacaksa, aralarında 10 m'den fazla mesafe,
2. Alternatif olarak Yıldırım Yakalama Levhaları kullanılacaksa, aralarında 5 m'den fazla mesafe olmayacak şekilde yerleştirilmelidir.
Aşağıda çatı altından gizli olarak çekilmiş Hava Terminali iletkeni ile kafes metodu uygulama tasarımı verilmiştir.
Hava Terminali (Yıldırım Yakalama) Sistemine ait kiremit çatı üzerinde uygulama örnekleri de aşağıda verilmiştir.
Açıklama kısmında ise çatı montajı ile ilgili uygulamalarda kullanılacak kroşe ve bağlantı bileşenleri ile ilgili bilgiler görülebilir.
Hava Terminali sisteminde çatıda bulunan ve yıldırım darbesi riskine maruz kalabilecek tüm metal aksamlar yatay Hava Terminali iletkenine ve/veya iniş iletkenine irtibatlandırılmalıdır.
Bu uygulama ile yıldırım darbesinin manyetik indükleme ile oluşturacağı hasar riski azaltılırken, çatıda bir eş potansiyel dengeleme oluşturularak mevcut metal akşamların da topraklanması sağlanmış olur.
Çatıda bulunan elektrik güç sistemine sahip donanımların korunması ve metal akşamların Yıldırımdan Korunma Sistemi (LPS) iletkenlerine bağlanması ile ilgili uygulama örnekleri aşağıda verilmiştir.
Genel olarak Yıldırımdan Korunma Sistemi projesine yönelik Koruma Açı Metodu, Yuvarlanan Küre Metodu ve Kafes Metodu korunacak yapının/tesisisin özelliklerine ve şartlarına göre çözümler sunmaktadır.
Her üç metotta yapının/tesisin durumuna göre aynı projede değerlendirilebilir.
Aşağıda eğimli bir çatı için Koruma Açı Metodu ve Yuvarlanan Küre Metodu kullanılarak tespit edilen koruma alanı verilmiştir.
Sonuç olarak, “TS EN 62305 Yıldırımdan Korunma” Standardı yıldırımdan korunmak için Hava Terminali (Yıldırım Yakalama) Sistemi olarak üç farklı metot önermektedir.
Günümüzde farklı ülkelerde ulusal standartlar kapsamında Hava Terminali olarak Aktif Paratoner Başlıkları da kullanılmaktadır. İlerleyen sayfalarda Aktif Paratonerler ile ilgili bilgiler de sunulmaktadır.
2.İNİŞ İLETKENİ SİSTEMİ:
İniş iletkeni Sistemi, genel olarak Hava Terminali (Yıldırım Yakalama) Sistemi ile Toprak Sonlandırma (Topraklama) Sistemi arasında bulunan ve bu iki sistemi birbirine irtibatlandıran bağlantı donanımlarıdır.
İniş iletkenleri, Hava Terminali iletkenlerinin doğrudan sürekliliğini sağlayacak şekilde tesis edilmelidir.
İniş iletkenlerinin sayısı ve konumu Yapının/Tesisin Yıldırımdan Korunma Seviyesine (LPL) ve tercih edilen Hava Terminali Metoduna bağlı olarak değişiklik gösterebilir.
İniş iletkenleri ile ilgili;
(I) Eğer iniş iletkenleri sayısı arttırılırsa;
(A). Yıldırım akımı daha çok paralel koldan iniş yapar ve bu şekilde her kol yıldırım akımını paylaşır,
(B). İniş iletkeni kollarından az akım geçmesi darbenin etkisini, o da elektromanyetik bozulmalara karşı riski azaltır,
(C). Ayrıca, yandan yapı/tesis yüzeyine doğrudan gelebilecek yıldırım darbe riski de azalır.
(II) İniş İletkenlerinde akım paylaşımı sadece iniş iletkenlerinin sayısını artırmak suretiyle olmaz. Bu kapsamda iniş iletkenleri ile eş potansiyel ara bağlantı noktalarının irtibat sayılarını artırmak suretiyle de sistem geliştirilebilir.
(III) TS EN 62305’te belirtilen sınırlar dahilinde iniş iletkenleri mümkün olduğu kadar yapının çevresi boyunca düzgün şekilde ve simetrik bir konfigürasyon ile yerleştirilmelidir.
(IV) İniş iletkenleri Yıldırım Darbesinin etkisini azaltmak için yapı/tesis içerisindeki devrelerden ve metal bölümlerden mümkün olduğu kadar uzağa yerleştirilmelidir.
(V) Uygulama yaparken aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır;
1. İniş iletkenleri (endüktansı küçük tutmak için) toprağa kısa ve en kestirme yol oluşturacak şekilde düz ve düşey tesis edilmelidir,
2. Kafes Yöntemine göre dizayn edilecek iniş iletkenleri arasındaki tipik mesafe bilgileri “Yıldırımdan Korunma Seviyesine Göre Mesafeler” tablosunda ve aşağıda “Kafes Aralıkları ve İniş İletkenleri Arasındaki Tipik Değerler” tablosunda ayrıntılı olarak verilmiştir,
3. İniş iletkenlerinin ve eş potansiyel ara bağlantı noktalarının geometrisi ayırma mesafesi değerini etkileyebilir,
4. İçe doğru girintili yapılarda ayırma mesafesi, kişilere yandan çakma riskine göre değerlendirilmelidir,
5. Uygulama ve mimari kısıtlamalar nedeniyle, iniş iletkenlerinin bir binanın yanına veya yanına ait bir bölüme yerleştirilmesinin mümkün olmadığı durumlarda, olması gereken bu iniş iletkenleri eksikliğini telafi etmek üzere diğer yanlara fazladan iniş iletkenleri planlanmalıdır. Yeni planlanan iniş iletkenleri arasındaki mesafeler, olması gereken mesafelerin üçte birinden daha yakın olmamalıdır.
6. İniş iletkenlerine ait açıklıkta ± %20’lik bir değişim kabul edilebilir.
7. Çevresi 30 m’den daha uzun olan avlularda iniş iletkenleri tesis edilmelidir.
8. Yüksek yapılarda uygulama yaparken, Yüksekliğin her 10m–20 m’sinde ve toprak seviyesinde iniş iletkenlerinin yanal bağlantı ile kuşaklaması pratikte riski azaltan iyi bir uygulama olarak kabul edilmektedir.
9. İniş iletkenleri (yalıtkan malzeme ile kaplanmış olsalar dahi) olukların içine ve oluk ağızlarına monte edilmemelidir.
10.Duvarın yanmayan malzemeden yapılmış olması durumunda, iniş iletkenleri duvarın yüzeyine veya içine yerleştirilebilir.
11. Yıldırımdan Korunma Sisteminde (LPS) kullanılacak iniş iletkenlerinin kesitleri özellikle çevresel riskler bilinemediği durumlarda 100 mm²’den daha az olmamalıdır.
NOT: Aktif Paratoner Projelerinde (genel prensipler aynı kalmak üzere) kullanılacak iniş iletkenleri ile ilgili uygulamalar farklılık gösterebilir. Konu ile ilgili ileriki sayfalarda detaylı bilgiler bulunmaktadır.
İniş iletkenleri projelendirilirken uygulanabilir olduğu kadar, Hava Terminali iletkenlerinin doğrudan sürekliliğini de sağlayabilmelidir.
Bu kapsamda, Hava Terminali (Yıldırım Yakalama) Sistemini Toprak Sonlandırma Sistemine bağlarken mümkün olduğu kadar iletken yolu döngülerden kaçınacak şekilde planlanmalıdır. Ancak bunun mümkün olamadığı yerlerde, iletken üzerinde iki nokta arasında ölçülen (s) mesafesi ve bu noktalar arasında iletkenin (l) uzunluğu aşağıda verilen şekle uygun olmalıdır.
Ayrıca, çıkıntılı yapılarda/tesislerde projelendirilecek iniş iletkenleri için, çıkıntının altında ayakta duran bir kişinin iniş iletkenlerinden akan yıldırım akımı için alternatif bir yol oluşturma ihtimalini göz önünde bulundurarak önlem alınmalıdır.
Buna göre,
d > 2,5+ s
(d) gerçek (olması gereken) mesafe (m, metre)
(s) hesaplanan (olması gereken) ayırma mesafesi (m,metre)
NOT: 2,5 değeri, kolunu yukarı dik olarak kaldırdığında bir insanın parmaklarının uçlarına kadar olan (m, metre) yüksekliği temsil etmektedir.
Aşağıdaki şekilde çıkıntılı yapılar için ayırma mesafesi ile ilgili örnek tasarım detayı verilmiştir.
Hava Terminali (Yıldırım Yakalama) İletkenleri, Hava Terminali Yakalama Uçları/Çubukları ve İniş İletkenleri için yapının/tesisisin özellikleri, coğrafik şartlar, yerel/ulusal standartlar …vb değişkenlere bağlı olarak farklı özellikte materyaller kullanılabilir.
Aşağıdaki tabloda kullanılabilecek materyallere ait malzeme, konfigürasyon ve asgari ebatları verilmiştir.
Yıldırımdan korunma sisteminde kullanılacak Hava Terminal Sistemi ve İniş İletkenleri tesisatın sorunsuz uzun yıllar kullanılabilmesi için uygulamada yapıya/tesise çok iyi sabitlenmelidir.
Aşağıda verilen tabloda sabitleme kroşeleri ile ilgili (en açık) mesafeler verilmiştir.
Yıldırımdan korunma sistemlerine ait bir iletkendeki döngü yapı/tesiste kendisine özellikle çevresine yakın iletkenler/metaller üzerinde yüksek değerde endüktif (manyetik etki ile meydana gelen) gerilim oluşumuna sebebiyet verebilir. Bu gerilimler de yapıda/tesiste farklı noktalarda ikincil bir (manyetik yansıma ile oluşan) yıldırım boşalmasına sebep olabilir.
Bu yüzden Basit Yakalama Ucu/Hava Terminali Sistemi, Kafes Sistemi ve/veya Aktif Paratoner Sistemi için iniş iletkeninin en kısa yoldan ve en az döngü ile Toprak Sonlandırma Sistemine ulaştırılması riskleri en aza indirecektir ve önemli bir detaydır.
Aşağıdaki şekilde Kafes Sistemine göre projelendirilmiş bir ev detayı verilmiştir.
3.TOPRAK SONLANDIRMA (TOPRAKLAMA) SİSTEMİ:
Toprak Sonlandırma (Topraklama) Sistemi, genel olarak yıldırım darbesinin sönümlenmesini sağlayan ve Yıldırımdan Korunma Sisteminin (LPS) sağlıklı çalışabilmesi için projelendirilmesine ve uygulamasına önem verilmesi gereken kısmıdır.
Toprak sonlandırma sistemi için, yıldırımlık sistemin çeşidine, topraklama yapılacak arazinin uygunluğuna, toprak yapısına bağlı olarak değişik şekillerde uygulamalar planlanabilir.
Yıldırım bilindiği üzere büyük enerjisi olan (büyük frekanslı) güçlü bir darbedir ve oluşturacağı akımının yapıda/tesiste hasar oluşturmaması ve/veya en az hasarla sönümlenmesi için toprak sonlandırma sistemi çok önemlidir.
Genel olarak, TS EN 62305 Yıldırımdan Korunma Standardı Alçak frekansta ölçüldüğünde 10 Ώ’dan (*) daha küçük düşük topraklama direnci tavsiye etmektedir.
(*) TS EN 62305-3/Toprak Sonlandırma Sistemi
Günümüzde yapılarda/tesislerde özel şartlar yoksa ve/veya yapı/tesis için Kanunlar, Yönetmelikler, Standartlar farklı bir talimat vermemişse tüm topraklama sistemleri potansiyel dengeleme baraları ile Eş Potansiyel hale getirilmelidir.
Farklı malzemelerden yapılan topraklama sistemlerinin birbirlerine bağlanması durumunda, ciddi korozyon problemleri ortaya çıkabilir. Topraklama sisteminde kullanılan malzemelerin seçiminde (malzemelerin yıllarca toprak altında kalacağı da planlanarak) birbirine uyumlu materyaller seçilmelidir.
Toprak Sonlandırma (Topraklama) Sistemi için üç farklı Topraklama uygulaması kullanılır. Bunlar;
(I) A Tipi Topraklama Uygulaması
(II) B Tipi Topraklama Uygulaması
(III)Temel Topraklama Uygulamasıdır.
A Tipi Düşey Topraklama Uygulaması;
A Tipi Düşey Topraklama Uygulaması, düşey topraklama elektrotları kullanılarak yapılan, uygulaması kolay ve pratik bir yöntemdir.
Düşey toprak elektrotları, Test/Kontrol Noktası (Test Klemenleri) kullanılmak suretiyle, iniş iletkenlerine bağlanmalıdır.
Yıldırımdan Korunma Sisteminin iniş iletkeni toprak elektrotu/elektrotları kullanılarak toprakta sonlandırılmalıdır.
Aşağıda verilen şekilde bir yıldırım iletkeninin “A Tipi Düşey Topraklama Elektrotu” kullanılarak toprakta sonlandırılması görülmektedir.
Düşey elektrotların uygulamada farklı tipleri ve farklı uygulama şekilleri de mevcuttur. Buna göre;
(a) Elektrot için Bakır, Paslanmaz Çelik, Galvaniz, Çelik üzeri Bakır Kaplama …..vb. metaller kullanılmaktadır. Topraklama Sisteminde kullanılabilecek metaller ve özellikleri aşağıda tabloda verilmiştir.
(b) Elektrotlar, projelendirilen Yapının/Tesisin durumuna, Yıldırımdan Korunma Sisteminin özelliğine, toprak yapısına, saha şartlarına bağlı olarak seri, paralel ve/veya karışık (Örn. Kazayağı şeklinde) bağlantı yapılarak kullanılabilir.
Düşey elektrotların uygulamada farklı tipleri ve farklı uygulama şekilleri de mevcuttur. Buna göre;
(a) Elektrot için Bakır, Paslanmaz Çelik, Galvaniz, Çelik üzeri Bakır Kaplama …..vb. metaller kullanılmaktadır. Topraklama Sisteminde kullanılabilecek metaller ve özellikleri aşağıda tabloda verilmiştir.
(b) Elektrotlar, projelendirilen Yapının/Tesisin durumuna, Yıldırımdan Korunma Sisteminin özelliğine, toprak yapısına, saha şartlarına bağlı olarak seri, paralel ve/veya karışık (Örn. Kazayağı şeklinde) bağlantı yapılarak kullanılabilir.
Bir Yıldırımdan Korunma Sisteminde elektrotun bütün hizmet ömrü süresince kalıcı bir iletken bağlantı sağlaması esastır. Bu yüzden iletken/elektrot bağlantısı termokaynak ekleme yöntemi, gümüş kaynağı …vb yöntemlerle yapılması ekin ömrünü arttıracaktır.
Toprak elektrotu, topraktaki mevcut kablolardan ve metal borulardan yeterli ayırım mesafesinde olmalıdır
Yıldırımdan Korunma sisteminin topraklama direnci düzenli olarak ölçülmeli ve kayıt altına alınmalıdır.
A tipi düşey toprak elektrotları ile yapılan uygulamalar diğer uygulamalara göre çok daha maliyet etkin olup, yatay elektrotlara nazaran da daha kararlı topraklama direnci sağlar.
Toprak elektrotları, (bazı özel durumlarda) standartta istenen şartlar sağlanmak üzere yapının içinde (örneğin, bodrum veya mahzen içinde) tesis edilebilir.
Not: Sistem gerekli tedbirler alınarak Eş Potansiyel hale getirilmeli ve adım gerilimlerini kontrol etmek için özel önlemler alınmalıdır.
Yüzeye yakın yerde direnç değerinde tehlikeli bir artışın olması durumunda (örneğin kuruluktan dolayı), genel olarak uzunluğu daha büyük olan ve derine daldırılan toprak elektrotlarının kullanılması gereklidir.
Toprak elektrotları, 0,5 m veya daha fazla derinliğe tesis edilmelidir.
B Tipi Topraklama Uygulaması;
B Tipi Topraklama Uygulaması esasen bir ağ oluşturacak şekilde yapının temelinden başlanarak uygulanan bir topraklama yöntemidir.
Çelik takviyeli temeli olmayan tuğla veya ahşap gibi yalıtım malzemesinin kullanıldığı yapılarda B Tipi Toprak Sonlandırma Sistemi kullanılabilir.
Sistemde toprakla temas halinde iletken bir ağ oluşturulur. Bu ağ yapının çevresine yerleştirilmiş elektrot ve asgari düzeyde çevreleyen toprakla temas halinde olmalıdır. Ağın toplam uzunluğunun %80'i bina çevresinde %20'si doğrudan toprağa temas etmeden yapının bodrum katında yer almaktadır.
Temel Topraklama Uygulaması;
Temel Topraklama uygulaması, betonarme binalarda yapının/tesisisin ana omurgasını oluşturan metal karkasın, yapının her noktasında irtibatlandırılması ve elektrotlar yardımı ile bu karkasın topraklanması uygulamasıdır.
Bu uygulamada iletkenlerin büyük kısmı beton yapı içerisinde kalır. Temelde belirli aralıklarla bu iletkenler dışarı çıkarılır ve birden fazla noktadan topraklama elektrotlarına bağlanır.
Günümüzde, yapının Topraklama Elektrodları, Yıldırımdan Korunma Sistemi Topraklaması, Metal Tesisat Boruları, …vb donanımlar eş potansiyel dengeleme baraları ile birbiri ile irtibatlandırılarak tüm sistem eş potansiyel hale getirilir.
Aşağıda şekilde eş potansiyel hale getirilmiş bir tesisatın prensip şeması verilmiştir.
Toprak Sonlandırma (Topraklama) Sistemi tesis edilirken;
1. Standartlara uygun topraklama elektrotları seçilmeli ve bunları güvenli bir mesafeye yerleştirmelidir.
2. Topraklama elektrotlarının insanların erişebildiği alanlara tesis edilmiş olması durumunda, toprak sonlandırma şebekesi yakınında tehlikeli adım gerilimlerine karşı koruma için gerekli görülen özel önlemler alınmalıdır.
3. Toprak elektrotlarının eşdeğer toprak direncini kararlı duruma getirebilmek için gömülme derinliği önem arz etmektedir. Buna göre;
(a) Düşey topraklama elektrotları kullanılabilir,
(b) Elektrotlar toprağın kuruma ve donma etkilerini en aza indirecek şekilde gömülmelidir.
4. Elektrot/İniş İletkeni bağlantıları toprağın korozif etkilerinden korunacak şekilde yapılmalıdır. Buna göre;
(a) Sağlıklı ve uzun ömürlü bir ek noktası oluşturmak için Termokaynak Ek Malzemesi kullanılmalı,
(b) Toprak altında yapılan ek noktaları Rögar/Ek Kutusu gibi materyaller kullanılarak kontrol edilebilir şekilde olmalı,
(c) Yıldırımdan Korunma Sisteminin toprak geçiş direnci bir (1) yılı geçmeyen periyotlarda (TS EN 62305-3) kontrol edilmelidir.(*)
(*) Yıldırımdan Korunma Sistemi bakım periyotları detaylı olarak “Bakım ve Kontroller” başlığı altında verilmiştir.
5. Toprak öz direncinin yüksek olduğu sahalarda öz direnci daha düşük bir alt tabaka yakalayabilmek için elektrotlar daha derinlere gömülebilir/çakılabilir. Ayrıca topraklama yöntemini değiştirerek, elektrot miktarını/uzunluğunu arttırmak vasıtası ile de çözüm elde edilebilir.
6. Yıldırımdan korunma sisteminin topraklama hattı mümkünse toprak altında Temel Topraklama Sistemine bağlanmalıdır. Bu şekilde tüm topraklama sisteminde eş potansiyel dengeleme yapılmış olur.