Yıldırımdan kaynaklanan elektrik alan dağılımlarının sonlu elemanlar yöntemi ile analizi
Analysis of electrical field distrubution of lightning strikes by finite element method
Yazar: HİLAL ŞEN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AYSEL ERSOY YILMAZ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Elektrik hatlarına düşen yıldırım, hatların aşırı yüklenmesine, kopmasına, zarar görmesine sebep olurken şebekeye aşırı yük bindirir ve kullandığımız elektrikli ve elektronik cihazların zarar görmesine neden olmaktadır. Günümüzde hızla gelişim gösteren teknoloji ve yaşam şartlarına bağlı olarak artan elektrik enerjisi kullanımı sonucunda enerji iletim hatları sayısı artmaktadır. İnsanoğlu için son derece önemli olan enerji hatlarının zarar görmesini engellemek amacıyla, bilimsel alanda yıldırımın fiziksel boyut analizi, yıldırımın iletim hatları ve binalar üzerine düşmesi, düşme durumunda meydana gelen geçici rejimler ve elektrik alan dağılımlarının bu boşalmalardan nasıl etkilendiği, boşalmalardan minimum düzeyden etkilenilmesi için tasarlanan paratoner ve parafudr gibi cihazların plakalar arası optimum güvenlik mesafesinin belirlenmesi üzerine çalışmalar yapılmaktadır.
Bu tezde doğada gerçekleşen yıldırımların gerçeğe en yakın şekilde iki boyutlu olarak modellenmesi hedeflenmektedir. Bu amaçla ilk olarak sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak farklı matris boyutlarında yıldırımlar bilgisayar ortamında benzetimi yapılmıştır. Bundan sonraki aşamada yapılan modellemenin gerçek yıldırım ile örtüşüp örtüşmediğini yani benzerliğini belirlemek için fraktal analiz yöntemi kullanılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda elde edilen veriler doğrultusunda, bir yıldırımın oluştuğu zaman izleyeceği yolların önceden belirlenerek gerçeğe yakın modellenmesine olanak sağlanması hedeflenmiştir.

Abstract:
Lightning, which strikes directly energy lines, causes overloading on the lines, breakage, damage or the electrical and electronic devices to break down due to overloading the network. Today, the number of energy transmission lines are increasing as a result of increased electricity usage depending on rapidly developing technology and living conditions. In order to prevent damage to the energy lines which are extremely important to humanity, dimensional analysis of lightning, effect of lightning strike on transmission lines and on buildings, transient regimes in the event of a strike and how electric field distributions are affected by these discharges, studies in scientific field are carried out on determining the optimum safety distance between the plates of devices such as lightning rod and surge arrester designed to be minimally affected by discharges.
In this thesis, it is aimed to model, the lightning that occurs in nature, in the closest two-dimensional way. For this purpose first, lightning is simulated in computer environment by using finite element method at different matrix sizes. In the next step a fractal analysis method was used to determine the similarity of the model to the actual lightning. In the direction of the data obtained in the result of the work done, it is aimed to make it possible a modelling close to reality to predict the paths that lightning will be follow when a lightning strikes.