Enerji nakil hatlarında gerilim çöküntüleri ve kesintilerine temel olarak, hava koşullarının sebep olduğu, yapılan araştırmalardan ortaya çıkmıştır. Yıldırım darbeleri neticesinde meydana gelen akımlar elektrik tesislerinde yüksek darbeli gerilimlere yol açabilir. Bu yazımızda Amper Elektrik’in katkılarıyla, enerji nakil hatlarının yıldırımdan korunması ve topraklanması konusunu inceledik.
Yıldırımın Enerji Nakil Hatlarındaki Direklere İsabet Etmesi Hali

Esas itibarı ile tüm YG ve transformatör direklerinde koruma topraklaması mevcuttur ve yıldırım için ayrıca bir topraklama yapmaya gerek yoktur. Yıldırım, direk üzerine düştüğünde yıldırım akımı, direk ve topraklama üzerinden toprağa akar. Direğin topraklama direncine bağlı olarak direk üzerinde çok yüksek bir gerilim oluşur. Oluşan bu gerilim darbe gerilimi olarak adlandırılır ve YG izolatörlerinin darbe dayanma gerilimi olan 170 kV’dan daha büyük bir değere ulaştığında geri (tepme) atlama yaparak direk üzerinden iletkenlere atlar ve bu sırada izolatörlerin hasarlanmasına yol açarlar.

İşte bu nedenle direklerin topraklama direncinin bu geri atlamayı önleyecek değere düşürülmesi gerekir. Topraklayıcı üzerinden yıldırım akımının geçmesi esnasında, darbe halinde meydana gelen gerilimin havai hatlarda kullanılan izolatörlerin darbe atlama geriliminden küçük olduğu durumda, izolatörler üzerinden gerilim geri (tepme) atlaması olmaz. Bu husus göz önünde bulundurularak topraklayıcı düzenlemek gerekir.

Yıldırımın Enerji Hattı İletkenlerine İsabet Etmesi Hali

Yıldırım, hat iletkenlerine isabet etmesi durumunda, yıldırım darbe akımı ikiye bölünerek hattın iki yönüne doğru yürüyen dalgalar biçiminde ve ışık hızında (v=300 m/µs) hareket eder. Yürüyen dalgalar, ortaya çıkmalarına yol açan olaylara ve şebekenin yapısına bağlı olarak, genlikleri, işletme geriliminin birkaç katına ulaşabilen aşırı gerilimlerin oluşmasına yol açarlar. YG/AG transformatörlerine ulaşan yıldırım darbe akımı buradaki parafudrlar üzerinden toprağa akar. Yıldırım darbe akımı, parafudrun taşıyabileceği akım değerinden fazla olduğunda parafudrun hasar görmesine neden olur. Eğer parafudr yoksa transformatörün YG sargılarında dinamik ve elektriksel zorlanmaya neden olur ve transformatörlerin hasarlanarak devreden çıkmasına neden olur. YG sargılarında meydana gelen aşırı gerilim, AG tarafına da geçer ve buradan da AG şebekesine yayılır.

Dikkat edilmesi gereken diğer bir konu, ark boynuzlarının gecikmeli çalışmasıdır. Yürüyen dalgaların yayılma hızları (hava hatlarında ışık hızında) ve özellikle yıldırım darbe gerilimlerinin cephe dikliği de göz önüne alındığında, dağıtım transformatörleri gibi aygıtların güvenli bir şekilde korunmasında ark boynuzlarının yeterli olamayacağı görülmektedir.

Ark boynuzları, özellikle iletim sistemi izolatörlerinde, aşırı gerilim kaynaklı bir atlama sonucunda oluşabilecek bir arkı yüzeyden uzaklaştırarak, izolatörlerin hasar görmesini önlemek amacıyla kullanılırlar. Aşırı gerilimin etkisi geçtikten sonra arkın sönmesi, işletme geriliminin, dolayısıyla da şebeke enerjisinin kesilmesini gerektirir.