Elektrik sistemlərində ildırımdan mühafizə sisteminin dizaynı(Design Lightning Protection System in Power System Protection)

İldırımdan Müdafiə Sisteminin Əsasları

1. Sual: İldırımdan Mühafizə Sistemi (Lightning Protection System - LPS) nədir?                   Cavab: LPS binaları ildırım vurmasından qorumaq üçün istifadə edilən sistemdir.

2. Sual: LPS-in əsas komponentləri hansılardır?                                                                       Cavab: Hava terminalı (air termination system), alt keçirici (down conductor)  və torpaqlama sistemi (earthing system).

3. Sual: Hava terminalının funksiyası nədir?                                                                             Cavab: İldırım zərbəsini tutmaq və onu binaya deyil, özünə cəlb etmək.

4. Sual: Alt keçirici nə işə yarayır?                                                                                             Cavab: İldırım zərbəsini hava terminalından torpaqlama sisteminə aparır.

5. Sual: Torpaqlama sisteminin rolu nədir?                                                                                Cavab: İldırım zərbəsini təhlükəsiz şəkildə yerə yaymaq.

6. Sual: İldırım zərbəsi qeydedicisi (lightning strike recorder) nədir?                                       Cavab: Binaya dəyən ildırım zərbələrinin sayını qeyd etmək üçün istifadə olunan kiçik bir cihazdır.

Riskin Qiymətləndirilməsi və LPS Sinifləri

7. Sual: İldırımdan mühafizə sisteminin dizaynına necə başlamaq lazımdır?                                   Cavab: İlk addım risk qiymətləndirilməsi (risk assessment) aparmaqdır.

8. Sual: Risk qiymətləndirməsi nəyi müəyyənləşdirir?                                                             Cavab: İldırımdan mühafizə sisteminin sinifini (class) (məsələn, Class 1, 2, 3, 4).                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   

9. Sual: LPS effektivliyi (efficiency) necə hesablanır?                                                              Cavab: Effektivlik = $1-(NC/ND)$. Bu dəyər LPS sinifini müəyyən etmək üçün istifadə olunur.

10. İldırımdan mühafizə sisteminin siniflərinin izahı aşağıda verilmişdir:

Faktor / Factor	Tərif / Definition
Nd	Struktura gözlənilən illik ildırım zərbəsi tezliyi / Expected yearly lightning strike frequency to the structure
Nc	Struktur üçün icazə verilən ildırım zərbəsi tezliyi / Tolerable lightning strike frequency to the structure
Ng	Regionda illik orta ildırım parlaması sıxlığı (zərbə/kv.km/il) / Average flash density in the region per year (strike/km²/year)
Ae	Strukturun ekvivalent kollektiv sahəsi (kv.km) / Equivalent collective area of the structure in km²
C1	Ətraf mühit əmsalı / Environmental coefficient
C2	Struktur əmsalı / Structure coefficient
C3	Struktur  tərkibi əmsalı / Structure contents coefficient
C4	Strukturun yerləşmə əmsalı / Structure occupancy coefficient
C5	İldırım nəticə əmsalı / Lightning consequence coefficient

Hava Terminalı Sisteminin Dizaynı

20. Sual: Hava terminalı sisteminin dizaynı üçün neçə əsas metod var?                                     Cavab: Dörd əsas metod var: Konvensiyonel Franklin Rod (Conventional Franklin Rod), Şaquli Yer Çubuğu Metodu (Vertical Earth Rod Method), Tor Metodu (Mesh Method) və Təbii Komponentlər Metodu (Natural Components Method).

21. Sual: Konvensiyonel Franklin Rod metodu nə üçün istifadə olunur?                                   Cavab: Kiçik strukturların (məsələn, evlər, su çənləri) mühafizəsi üçün. Bir çubuqdan istifadə edilir.

22. Sual: Şaquli Yer Çubuğu Metodunda (Vertical Earth Rod Method) "rolling sphere radius" nədir? Cavab: Bu, bina üzərində hərəkət edən xəyali kürənin radiusudur. Kürənin binaya toxunduğu nöqtələr ildırımın düşə biləcəyi yerləri göstərir.

23. Sual: "Rolling sphere radius" nəyi müəyyən edir?                                                                Cavab: Mühafizə səviyyəsindən (protection level) asılı olaraq təyin edilir (məsələn, Class 1 üçün 20 metr).

24. Sual: Tor Metodu (Mesh Method) nə üçün istifadə olunur?                                                   Cavab: Düz damlı strukturların müdafiəsi üçün.

25. Sual: Tor metodunda torun ölçüsü nəyə əsasən seçilir?                                                         Cavab: Mühafizə sinfinə əsasən (məsələn, Class 1 üçün 5x5 metr).

26. Sual: Təbii Komponentlər Metodu (Natural Components Method) nədir?                               Cavab: Binanın öz metal strukturlarını (məsələn, polad, titan, mis) ildırımın tutulması üçün istifadə etməkdir.

---

Alt Keçirici və Torpaqlama Sistemi

27. Sual: Alt keçiricinin dizaynında nəyə diqqət yetirilir?                                                          Cavab: Mühafizə səviyyəsinə görə alt keçiricilər arasındakı məsafə müəyyən edilir (məsələn, Class 1 üçün 10 metr).

28. Sual: Torpaqlama sisteminin dizaynında əsas tələb nədir?                                                    Cavab: Torpaqlama müqavimətinin (earthing resistance) tövsiyə olunan dəyəri 10 ohm olmalıdır.

29. Sual: Hərbi tətbiqlər və nüvə elektrik stansiyaları üçün hansı LPS sinfi tövsiyə olunur?            Cavab: Ən yüksək mühafizə səviyyəsi olan Class 1.

30. Sual: Fotovoltaik sistemlər (Photovoltaics) üçün hansı LPS sinfi tövsiyə olunur?               Cavab: Class 3.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

    LPS Dizaynının Detalları və Tətbiqlər

    31. Sual: Hava terminalı çubuqlarının hündürlüyü nəyə əsasən seçilir?                            Cavab: Hündürlük, mühafizə sinfinə və istənilən qoruma bucağına (protection angle) əsasən seçilir.

    32. Sual: Çubuqlar arasındakı məsafə hansı düsturla hesablanır?                                     Cavab:

        
        
        ​ düsturu ilə hesablanır, burada H çubuğun hündürlüyü, R isə yuvarlanan kürə radiusudur.

    33. Sual: Niyə yuvarlanan kürə radiusu (rolling sphere radius) böyük olduqca, ildırımın binaya dəyə biləcəyi nöqtələr azalır?                                                                             Cavab: Böyük radiuslu kürə daha az səthə toxunur, bu da potensial zərbə nöqtələrinin azaldığını göstərir.

    34. Sual: Tor metodunda (mesh method) ən yüksək müdafiə səviyyəsi (Class 1) üçün torun maksimum ölçüsü nə qədərdir?                                                                                    Cavab: 5x5 metr.

    35. Sual: Tor metodunda ən aşağı müdafiə səviyyəsi (Class 4) üçün torun maksimum ölçüsü nə qədərdir?                                                                                                                  Cavab: 20x20 metr.

    36. Sual: Təbii komponentlərdən (natural components) hava terminalı kimi istifadə edildikdə, materialın qalınlığı nə üçün vacibdir?                                                                          Cavab: Müəyyən qalınlıq ildırımın dəydiyi yerdə deşilmənin, qızmar nöqtələrin və ya yanmanın qarşısını almaq üçün lazımdır.

    37. Sual: Polad üçün təbii komponent kimi istifadə edilərkən minimal qalınlıqlar nə qədərdir? Cavab: Deşilmənin qarşısını almaq üçün 4 mm, sadəcə metal təbəqə kimi istifadə etmək üçün 0.5 mm.

    38. Sual: Alt keçiricilər (down conductors) üçün material seçimi nəyə əsaslanır?            Cavab: Adətən mis və ya alüminium kimi yüksək keçiriciliyə malik materiallar seçilir.

    39. Sual: Aşağı keçiricilər arasında məsafə hansı faktora görə dəyişir? Cavab: Müdafiə səviyyəsinə (protection level) görə dəyişir.

    40. Sual: Torpaqlama müqavimətinin (earthing resistance) aşağı olması niyə vacibdir? Cavab: İldırım enerjisinin təhlükəsiz və sürətli şəkildə yerə yayılmasını təmin etmək üçün.

    ---

    Risk Qiymətləndirməsinin Dərinliyi

    41. Sual: ND (Gözlənilən İldırım Zərbəsi Tezliyi) hesablanmasında 10^-6 faktoru nə üçün istifadə olunur? Cavab: Kollektiv sahəni kvadrat kilometrdən kvadrat metrə çevirmək üçün.

    42. Sual: Əgər bina hündür ağaclar və ya quruluşlarla əhatə olunubsa, C1 əmsalı (Environmental Coefficient) necə dəyişir? Cavab: C1 əmsalı azalır (0.25-ə qədər), çünki ildırımın binaya dəymə ehtimalı azalır.

    43. Sual: Təcrid olunmuş və təpədə yerləşən bir bina üçün C1 əmsalı necə dəyişir? Cavab: C1 əmsalı artır (2-yə qədər), çünki ildırımın binaya dəymə ehtimalı yüksəkdir.

    44. Sual: Yanar materiallardan tikilmiş bir binanın C2 əmsalı (Structure Coefficient) necə olur? Cavab: Daha yüksək olur (məsələn, 1), bu da icazə verilən zərbə sayını azaldır.

    45. Sual: Muzeylər kimi qiymətli məzmunu olan binalar üçün C3 əmsalı (Structure Contents Coefficient) necə seçilir? Cavab: Ən yüksək dəyər (məsələn, 4) seçilir, çünki məzmunun qorunması çox vacibdir.

    46. Sual: İnsanların təxliyəsinin çətin olduğu binalar üçün C4 əmsalı (Structure Occupancy Coefficient) necə dəyişir? Cavab: Daha yüksək olur (məsələn, 3), bu da müdafiə ehtiyacını artırır.

    47. Sual: Ətraf mühitə ciddi nəticələri olan sənaye obyektləri üçün C5 əmsalı (Lightning Consequence Coefficient) necə seçilir? Cavab: Ən yüksək dəyər (məsələn, 10) seçilir.

    ---

    Müdafiə Səviyyələri və Spesifik Tətbiqlər

48. Sual: LPS-in effektivliyi 98% tələb olunursa, hansı müdafiə sinfi seçilməlidir? Cavab: Class 1.

49. Sual: Əgər effektivlik 88% olarsa, hansı müdafiə sinfi seçilər? Cavab: Class 2.

50. Sual: LPS Class 1-in digər tətbiqləri hansılardır? Cavab: Kompüter mərkəzləri, data mərkəzləri.

51. Sual: Aşağı müdafiə səviyyələri (Class 3 və ya 4) hansı növ binalar üçün uyğundur? Cavab: Əhəmiyyəti nisbətən az olan, məsələn, anbarlar və ya az məskunlaşmış binalar.

52. Sual: İldırımın birbaşa vurmasının qarşısını almaq üçün hansı komponentlər əsas rol oynayır? Cavab: Hava terminalı və aşağı keçirici.

53. Sual: LPS-in komponentləri arasında müqavimətin aşağı olması niyə vacibdir? Cavab: İldırım cərəyanının minimal müqavimətlə və zərərsiz şəkildə torpağa ötürülməsini təmin etmək üçün.

54. Sual: İldırım zərbəsinin ətrafdakı elektron avadanlıqlara təsirini azaltmaq üçün nə lazımdır? Cavab: Yaxşı torpaqlama sistemi və mümkün qədər qısa aşağı keçiricilər.

55. Sual: Hava terminalı sisteminin quraşdırılması zamanı hansı standartlara əməl olunur? Cavab: Adətən IEC 62305 və ya NFPA 780 kimi beynəlxalq standartlara əməl olunur.

56. Sual: İldırım mühafizə sisteminin dizaynında topografik xüsusiyyətlər nə dərəcədə vacibdir?                                                                                                                       Cavab: Çox vacibdir, çünki binanın hündürlüyü, ərazinin relyefi C1 əmsalına birbaşa təsir edir.

57. Sual: İldırım mühafizə sisteminin periodik texniki qulluqu nə üçün lazımdır?               Cavab: Sistemin düzgün işlədiyindən əmin olmaq, zədələnmiş hissələri dəyişdirmək və müqavimət dəyərlərini yoxlamaq üçün.

58. Sual: İldırım mühafizə sistemləri ildırımın səbəb olduğu yanğınların qarşısını necə alır? Cavab: İldırım cərəyanını binanın yanar hissələrindən uzaqlaşdıraraq və onu təhlükəsiz şəkildə yerə yayaraq.

59. Sual: Bir binanın üzərində həm çubuqlar, həm də tor sistemi (mesh method) birgə istifadə oluna bilərmi?                                                                                                               Cavab: Bəli, mürəkkəb formalı və ya böyük damlı binalarda optimal mühafizə üçün bu kombinasiya istifadə oluna bilər.

60. Sual: "Risk qiymətləndirməsi"nin (risk assessment) məqsədi yalnız LPS-in olub-olmamasını müəyyən etməkdir, yoxsa daha dərin mənaları var?                                   Cavab: Yalnız olub-olmamasını deyil, həm də tələb olunan mühafizə səviyyəsini (LPS sinfini) və sistemin dizayn parametrlərini (məsələn, çubuqların sayı, torun ölçüsü) müəyyən etməkdir.

Suallar aşağıdakı videodan götürülüb.