ELEKTRİK ALANLARININ BİYOLOJİK ETKİLERİ

claude gary

UDK: 538.3:574.6

ÖZET İlk olarak bir vücudun bir alana sokulmasıyla tahrik edilen fiziksel fenomen inceleniyor. Alan, yük ve akım değerleri arasındaki kuramsal ilişki ler verilerek, iletkenlik ve iyonların yer değiş tirmesi inceleniyor. Kuram sayısal bir örnekle açıklanıyor. Bundan sonra elektrik alan etkisin deki bir insan problemi ele alınıyor. Değişik olası durumlara ilişkin sayısal değerler cetvel lerle veriliyor. Bu bildiride kullanılan yöntem lerin geçerliliği, sonuçlar diğer ülkelerde alı nan sonuçlarla karşılaştırılarak kanıtlanıyor.

SUMMARY The physlcal phenomena provoked by a body immer sed in a field is investigated first. Establish ing the theoretical relationship between the values of the field, of the charge and of the current, the influence of the conductivity and the displacement of rons is examined. The theory is illustrated by a numerical example. The problem of a man subject to an electrıc field is studied next. The numerical values correspon ding to different possible cases are tabulated. The validity of the methods used in the article is checked by comparing the measurement results made abroad with the ones here.

1. OLAYIN NİCELİKSEL TANIMI

A. Bir İletkenin Faraday Etkisi:

Canlı bir organizmanın, geçici olarak, çok iyi bir iletken gibi düşünülebileceğini varsayalım. Gerçek iletkenliği gözönüne aldığımızda ortaya çıkacak olan düzeltmeleri daha sonra inceleyece ğiz. Böyle bir iletkeni elektrik alanı içerisine koyduğumuzda endüksiyon sonucu iletkenin yüzeyin de yük birikeceğini biliyoruz. İletken nötr ve çevresinden yalıtılmış durumda ise, artı yükler elektrik alanına ters yönde, eksi yükler de alan yönünde hareket edeceklerdir. İletken yüzeyi üze rindeki toplam yük sıfırdır (Şekil 1 ) . İletken toprağa dokunuyor durumda ise, yüzeydeki yükle rin hepsi aynı işaretli olup bunlar topraktan çe kilirler (Şekil 2 ) . İletken elektrik alanı içerisine sokulurken, yük ler de iletken yüzeyi üzerinde sonuçtaki dağılımı

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 249 426

Not: Bir iletken içerisinde ne tür yükler hareket

ederler? Metal iletkenlerde hareketli yükler ser

best elektronlardır (bu elektronların metal atom

ları ile olan bağları çok zayıftır). Elektronlar

atomların oluşturduğu bir ağ içerisinde hareket

ederler. Eksi yüklerin bulunduğu bölgede elektron

fazlalığı, a r t ı yüklerin olduğu bölgede de elek

Eo

tron eksikliği vardır.

Elektrolizde belli sayıda molekülün parçalanma sıyla sıvı içerisinde artı ve eksi iyonlar bir likte bulunurlar. Artı ve eksi iyonların yoğun lukları, hareketlilikleriyle (mobility) birlikte elektrolitin iletkenliğini tanımlar. Dışarıdan uygulanan elektrik alanının etkisiyle bu iki tip iyon birbirine ters yönde hareket ederler. Canlı dokuların iletkenliği de bu anlatılan mekanizma nın ışınında oluşur.

Şekil 1. Düzgün bir alanın yalıtılmış iletken bir küre yakınında bozulan alan çizgileri.

2. ALAN, YÜK ve AKIM ARASINDA KURAMSAL BAĞINTILAR

A. D ı ş a r d a k i Alan ve Yüzey Yükü

Şekil 2. Düzgün bir alanın toprak düzlemi üzerine konmuş iletken bir küre yakınında bozulan alan çizgileri.

sağlayacak biçimde yer değiştirirler. Bunun sonu cunda iletken içinde bir akım oluşur. Bu akım, uygulanan elektrik alanı duruk ise belli bir sü re sonra durur ve iletkenin içerisindeki elektrik alanının sıfır olduğu denge durumuna gelinir. Fa raday kafesinin çalışma ilkesi bu fiziksel olguya dayanır.

Yüzeydeki yüklerin dağılımı, bu yüklerin oluştur duğu elektrik alan, dışardan uygulanan elektrik alanını iletken içerisinde tümüyle giderecek bi çimde gerçekleşir. Böylece iletken içerisindeki toplam alan sıfır olur.

B. Bir Almaşık E l e k t r i k s e l Alan İ ç e r i s i n d e k i i l e t k e n i n Durumu:

Alan yönünün sürekli değişimi iletken içerisinde ki yüklerinde sürekli olarak i l e r i geri hareketi ne neden olur. Bu i l e r i geri hareket iletken içe risinde almaşık bir akım oluşturur. İletken son suz büyüklükte bir iletkenliğe (conductivity) sa hip değilse akım bir gerilim farkına yol açar. Bu gerilim farkı iletken içerisinde bir elektrik alanı bulunabilmesinin tek yoludur. Bu elektrik alanı iletkenin dışında uygulanan alanın yanında oldukça zayıftır.

Bir iletken e l e k t r i k alanı i ç e r i s i n e konulduğunda, bu iletken çevresindeki özgün alan ç i z g i l e r i n i n dağılımı bozulur. Özellikle iletkenin dışbükey yüzleri varsa, alan çizgileri buralarda sıklaşır ve yüzeyin eğimi a r t t ı k ç a alan yeğinliği ( ş i d d e t i ) de artar.

Düzgün b i r Eo alanı içerisindeki çevresinden ya l ı t ı l m ı ş iletken b i r küre için yüzey alanı 3E0 ya kadar ç ı k a b i l i r . Küre toprağa değiyorsa bu değer 4,2 E 0 ' y u bulur (Şekil 2 ) .

Duruk e l e k t r i k yasalarına göre, yüzey alanı

E(volt/metre) i l e yüzey yük yoğunluğu ps(Coulomb/ metre2) arasındaki bağıntı

1 ps = eoE d i r . Burada eo =

36 rr x 1 0 9

dir.

(D

B. Yüzey Yükü ve Akımı

Yüzeyin hemen yakınındaki dS gibi bir yüzey par çacığının taşıdığı yüzey yükü (ps) i l e aynı nok tadaki akım yoğunluğu (J) arasında şu bağıntı vardır:

J dS =

dS

dt

Açısal sıklığı ü)(u = 2ırf, enerji iletim hatları için f = 5 0 6 0 Hz) olan bir almaşık alan için bu bağıntı aşağıdaki biçimi a l ı r :

J = jwps

(2)

ps yerine eşdeğeri konulursa;

J = jtueoE

(3)

elde e d i l i r .

Not: (3) nolu bağıntıda j = / İ teriminin bulunu şu J ile E arasında ir/2 kadar bir evre farkı ol duğunu göstermektedir.

Elektrik alanı içerisindeki bir iletkenin yüzeyin deki her noktada elektrik alanının değeri çeşitli

5LEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 249

42 7

yöntemlerle bulunabilir. Bunlardan ikisi aşağıda incelenmektedir. Elektrik alanının iletken yüzeyi üzerindeki dağılımı bulunduktan sonra (3) nolu bağıntı bize yüzeyin hemen yakınındaki akım yoğun luğu J ' y i verecektir. Böylelikle, yüzeyin bir Sı parçasından geçen akım, akım yoğunluğunun bu yü zey üzerinde tümlevi (integrali) alınarak bulunur.

Özel olarak S toprağa d&kunan bir iletkenin top lam yüzeyi ise (Şekil 2'de gösterilen kürenin ya da toprak üzerinde duran bir adamın yüzeyi), top lam akım aşağıdaki tümlev bağmtısıyla ifade edi lir:

munu belirleyen bağıntıların tümü aşağıda sıra lanmıştır:

P

• içsel alan: E^ =

(E

—)

• iletim (conduction) akım yoğunluğu: J=oE

dp • J ile pg arasındaki bağıntı: J =

(5)

(6)

(5) nolu bağıntıdaki P yerine (6) ve (7) nolu s bağıntılar kullanılarak eşdeğeri konulursa;

I = jwe / EdS o

(4)

C. E l e k t r i k Alanı İ ç i n e Konulan Bir

İ l e t k e n i n Sonsuz Büyüklükte Olmayan İletkenliğinin Etkileri

İletkenliği sonsuz büyüklükte olmayan bir i l e t ken zamanla değişen düzgün bir elektrik alanı içerisine konuluyor, a iletkenliği, e da yalıtkan lık katsayısını göstersin. Kolaylık sağlaması için, iletken öge yüzleri birbirine paralel olan bir plaka, dışardan uygulanan elektrik alanının yönü de bu plakanın yüzlerine dik olarak seçil miştir.

(8)

1 +•

elde edilir.

D. İçsel Elektrik Alan (8) nolu bağıntıda, a ve E nun farklı uç değerle ri için şu iki durum ayırdedilir:

•

« 1 ise, E£=

olur. Bu durum e ile ta

nımlanan bir yalıtkana karşılıktır.

» 1 ise, E^=

yada (3) nolu bağın

ti kullanılarak E^= olur.

İkinci durumda öge iletkenliği a olan bir iletken durumundadır ve içsel elektrik alan öğeyi tanımla yan yalıtkanlık katsayısı e'a bağlı değildir. Bu yaklaşıklık, canlı dokularda görülenden çok daha düşük iletkenlikler için de geçerlidir.

Kelvin etkisi üzerine not:

Bir iletken almaşık akım taşıyorsa, akımın ilet kenin yüzeyinde toplanma eğilimi göstereceğini ve akım yoğunluğunun iletkenin yüzeyinde merkezinden daha büyük olacağını biliyoruz. Bu olay Kelvin etkisi yada deri etkisi olarak bilinir. Akımın iletkenin içine işleme kalınlığı (depth of penet ration) şu bağıntı ile verilir:

Şekil 3. E elektrik aifnı içerisine konulmuş o bir ortamxn, (O) iletkenliği ve (z) yalıtkanlık katsayısı ile içsel alan E ve akım yoğunluğu J üzerindeki etkisi.

E' bir yalıtkana uygulanan elektrik alanı ise, yalıtkan içerisindeki gerçek elektrik alanının yeğinliği

E' dur.

Yalıtkanın aynı zamanda bir iletkenliği (a) de varsa, alanın etkisi ile yükler hareket edecek ve plaka yüzeyinde bu yüzey yük yoğunluğu oluşa caktır. Bu yüzey yükü, değeri p /£o olan ters s yönde bir alan oluşturur. Bu durumda yalıtkana uygulanan gerçek alan aşağıdaki biçimi alır:

E1 = E n

İletken öğenin elektrik alanı içerisindeki duru

Örneğin 0 = 1 Siemens (canlı bir dokunun iletken liği),o)=100 ve y = 4TTX10~7 değerleri için işle me kalınlığı 50 metre olarak bulunur. Buna göre endüksiyon akımı insan vücuduna tümüyle yayıla caktır.

E. İyonların Yer Değiştirme Genliği

Canlı organizmayı, içerisindeki elektriksel ile timin artı ve eksi iyonlarla sağlandığı bir elek trolit gibi düşünelim. Sıklığı 50 yada 60 Hz olan almaşık alan içinde, J akım yoğunluğunu oluşturan iyon yer değiştirmesi, denge durumu çevresindeki bir salınımdan başka birşey değildir.

Artı iyon yoğunluğunu n + , eksi iyon yoğunluğunu n~ ve bunlara karşı gelen iyon hareketlilikleri ni de u+ ve y~ ile gösterelim. v+ ve V~ da artı ve eksi iyonların yer değiştirme genlikleri ol sun. Bu durumda akım yoğunluğu J şu bağıntı ile ifade edilir:

J=

+nv

(9)

Ayrıca iyonların hızları ile yerel elektrik ala nın yeğinliği arasında şu bağıntılar vardır:

v+ = = y E.

(10)

Nötr bir elektrolitte n+= n dır. n+= n~= n di yelim. Ayrıca y+= y =y varsayalım. (9) ve (10)

nolu bağıntılar (6) nolu bağıntı ile birlikte aşağıdaki sistemi oluştururlar:

J = 2nv v = yEi J = aE

(11)

Yukarıdaki bağıntılardan bir elektrolitin ilet kenliği ile iyonu belirleyen değişkenler arasında şu ilişki bulunur:

sından bütün canlı dokular (kemikler bunun dışın da kalabilir) sonsuz iletkenliğe sahip öğeler olarak düşünülebilir. Şekil l'deki durum için kürenin yüzeyindeki yerel alan yeğinliği, uygulanan alanın yeğinliğinin üç katına yani E =300 kV/m'ye ulaşabilir. Bu durumda yerel akım yoğunluğu;

J = üje E = 0,83 mA/m2, o yerel içsel elektrik alan yeğinliği de;

= — = 0,83 mV/m olur.

Bu örnek için içsel alan yeğinliğinin, dışardan uygulanan alanın yeğinliğine oranı rr = 8 xlO"9 dur.

a = 2ny tyon hızı ile yerel akım yoğunluğu arasındaki ilişki de

V = J•

(12)

a

bağıntısı ile belirlenir.

Sinuzoidal zaman değişimleri için, yer değiştir me genliği A ile yer değiştirme hızı v arasında aşağıdaki bağıntı geçerlidir:

yada (12) nolu bağıntı kullanılarak A= Jy/jwa • /2~ dir (Akım yoğunluğu j ' n i n etkin değeri i l e v e r i l diğini varsayarak).

J=jıoe0E e ş i t l i ğ i n i gözönüne alarak, iyonların iletken öğenin yüzeyi üzerindeki yer değiştirme genliği, dış yüzey alan yeğinliği E cinsinden şöy le ifade e d i l i r :

yeoE

/2

(15)

F. Sayısal Uygulama

Önceki bölümlerde elde edilen kuramsal sonuçları basit bir duruma uygulayalım. Yeğinliği E = 100 kV/m olan düzgün bir elektrik alanı içe risine çevresi ile bağlantısı olmayan bir küre yerleştirilmiştir. Kürenin şaline çözeltisi (9 gram/litre'lik NaCl) ile dolu olduğu varsayı lıyor. Bu çözeltinin elektriksel parametreleri

= 80

O =lfi"1m"1dir.

Bu çözeltinin j0 Hz'de yalıtkan yada iletken ola rak mı davranacağını saptamak için D bölümünde verilen ölçütü kullanacağız.

a/(jjee yukarıdaki değerler için 4,5 x 106 ya eşit o tir. Bu sonuca göre çözelti iyi bir iletken olarak davranacaktır. Bu durum, değeri lCTST'm 1 olan hiı iletkenlik için dahi geçerlidir. Buna göre, 50 Hz sıklıklı elektrik alanları açı

Bu sonuca göre içsel alan önemli bir yeğinliktey se de, dışardan uygulanan alanın yanında çok za yıftır.

İyonların yer değiştirme genlikleri (hareketli : liklerinin 10~6ile 1 0 ' V v ' s " 1 arasında değiş tiği gözönüne alınarak):

pe E/2"

A= 2

= 4,2 x l 0 " n m yada 0,42 A°

olarak bulunur.

A'nın değeri iyonların bulundukları yeri terket meyeceklerini göstermektedir. Yalnızca, canlı hüc re boyutları yanında oldukça küçük genliklerde salınım söz konusudur. Salınım genliği atomik çap düzeyindedir.

3. ELEKTRİK ALANI İÇERİSİNDEKİ BÎR İNSAN DURUMU İÇİN SAYISAL DEĞERLER

A. Bazı Veriler

A . l . Bir yüksek g e r i l i m h a t t ı n ı n altındaki alan:

Şekil 4'de yatay olarak yerleştirilmiş gerilim hatlarının eksenlerine dik doğrultudaki elektrik alanının dağılımı, değişik gerilim değerleri için gösterilmektedir. Hatların simetri eksenine göre konumları ve yerden yükseklikleri de aynı şekilde belirtilmiştir.

Her ne kadar alanın yeğinliği toprak düzeyinde he saplanıyorsa da, yerden 3 metre yüksekliğe dek ala nın düzgün kaldığı gösterilebilir. Buna göre hattın altındaki bir insanın düzgün bir elektrik alanı içerisinde olduğu varsayılabilir.

Elektrik alanının yeğinliği en büyük değerini hat tın hemen altında değil, fakat dış iletkenlerin biraz açığında a l ı r . Bu en büyük değer, hattın ge rilimi U ise ve kV olarak ölçülüyorsa (alan yeğin liğide kV/m olarak), yaklaşık olarak U/100 dür.

Bu incelemede elektrik alanının dağılımı duruk elektrik yöntemleri kullanılarak ve kuramsal bir zorlukla karşılaşılmadan bulundu. Yinede yapılan hesaplamalar küçük bir bilgisayar kullanımını ge rektirecek kadar karmaşıktı.

Şekil 5'de hatların elektrik ve magnetik alanları nın yeğinliklerinin kabaca bulunmasını sağlayan

429 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 249

EkV/m

+

İr

18m ISmı 13m<

«00 kV 765 kV 420kV

Şekil 4. Yatay yüksek gerilim hatları altındaki elektrik alanının dağılımı. Yatay eksen hattın ekseninden alan uzaklığı (metre cinsinden) göstermektedir.

Şekil 5. Hatların elektrik ve magnetik alanlarını bul mada kullanılan yaklaşık bağıntılar.

yaklaşık (Z 10 20 hata ile) bağıntılar verilmekte dir. A.2. Bir istasyonun haraları altındaki alan:

Yukarıdaki durum için uygulanan hesaplama yöntemi Şekil 6'da görülen 400 kV'luk çift baralar ve 750 kV'luk tek baralar altındaki alanın dağılımını bulmakta da kullanıldı. Her iki durumda da alan yeğinliğinin en büyük değerleri birbirine yakındı. Bunun nedeni, 750 kV'luk hatların yerden 10 m yük seğe konmasına karşılık, 400 kV'luk hatların yer den 6 m yüksekte kurulmuş olmasıdır. Yükseklikler deki bu fark alan yeğinliklerinin en büyük değer l e r i arasındaki farkı gidermektedir. Seçilen geo metri için, 750 kV'luk bara altında 14,5 kV/m olan en büyük yeğinlik, 400 kV'luk bara altında 17 kV/m dir.

B. Baralar Yada Bir Hat Altında Duran Adam Durumu

B.l. Yaklaşık çözüm:

Daha önce, baralar yada hat iletkenleri yerden ye terli yüksekliğe yerleştirilirlerse, toprak düze yinde bir insanın kapsıyacağı bölge içinde elektrik alanının düzgün varsayılabileceğini görmüştük. Bu varsayımla her ne kadar elektrodların bulunuşunun etkilerini gözönüne almıyorsakta aşağıdaki hesap lamalarda bu nokta dikkate alınmaktadır. Düzgün ve düşey doğrultudaki elektrik alanı E olsun. Alan yeğinliği vektörü, yatay iletken düz lemine (x'ox) diktir (Şekil 7 ) . Oy düşey ekseni üzerinde y = hı noktasında bir qı yükü ve y = ti2 = 2hı noktasında da bir q2 yükü bulunmakta dır. qı ve q2 yükleri için

A E fcV/m

400 kV'luk merkez : çift bana 7S0 kV'luk merkez : tek bora

2,1

Şekil 6. Saraların oluşturduğu elektrik alanı. Yatay eksen: haraların ekseninden olan uzaklık (m).

f T T T T 7*

Şekil 7. Eo alanı içerisindeki bir iletkende endüklenen yükler.

qı =

Eoo "hı

değerleri alınırsa, V=0 eşitliği ile belirlenen eş gerilim yüzeyi Şekil 7'de gösterildiği gibidir. Bu şeklin insan vücudunun yapısına benzerliği a ç ı k t ı r . Yukarı kısım başı, aşağı kısım da vücudun geri kalanını benzeştirmektedir.

hı = 0,80 metre alalım. Bir insan boyu da yaklaşık 1,75 metre kabul e d i l s i n . Bu durumda, qı ve q2 yüklerinin vücudun ve başın yüzeyleri üzerinde toplanan yüklere e ş i t olduğu gözönüne alınarak, sinüzoidal zaman değişmeleri için, akımlar aşağı daki gibidir:

13,5 k a t ı d ı r ) . Vücudun herhangi bir noktasındaki yüzey alan yeğinliği (E) b i l i n i r s e yerel akım yo ğunluğu J j(ı>eoE bağıntısından bulunur. Vücudun herhangi bir bölgesinden giren toplam akım da, akım yoğunluğunun bu bölge üzerinde tümlevi a l ı narak bulunur. Bu hesaplamaya i l i ş k i n sonuçlar Şekil 8, Çizelge 2'de gösterilmiştir.

C. Hat İ l e t k e n i Yakınında ve Bu İ l e t k e n l e Aynı Gerilimde Olan Adam Durumu

Yukarıda anlatılan hesaplama yöntemi, hat yakının da çalışan ve bu hattın geriliminde bulunan bir

ayaktan giren toplam akım : Iı = O)(qı+q2) baş akımı (enseden giren) : I2 = ıoq2

Bu yöntemin şimdi sayısal bir uygulamasını yapa lım:

Dışardan Uygulanan Alanın Yeğinliği (kV/m)

Baş Akımı (uA) 5 50

Toplam Akım (A) 15

Yukarıdaki çizelgeyi kullanarak yüzey alanının

en büyük değerini, örneğin başın en üst kısmında

ki alanı bulmak olanaklıdır. Hesaplama

E ğunuıgu

= daaa

16 EQ de J = 0,44

ğerini mA/m2

v

erir. dir.

Hz'de

akım yo

Li

OlEsc)

Şekil 8. Toprak düzeyinde ve hat altındaki adamın

elektriksel

koşulları.

A = hesaplama için seçilen profil B = hat iletkeninin yarıçapı r C = 12 18 metre D = özgün elektrik alanı Eo

Alan Yeğinliği (kV/m)

12 17

60 85

Toplam ölçme Akım Sonucu (uA) (pA)

180 160 260 220

B . 2 . Tam çözüm:

Alan içerisindeki öğenin gerçek biçimini hesapla malara sokmak bilgisayar kullanımını g e r e k t i r i r . H.Singer ve diğerleri [l] hazırladıkları bilgisa yar programında elektriksel görüntü yöntemini kul lanmışlardır. Yaklaşık çözümde görüntü yük sayısı iki iken, Singer'in yönteminde bu sayı daha büyük t ü r . Görüntü yük sayısının artması hesaplamayı da ha hassas yapar. Ancak alınan görüntü yük sayısı kadar doğrusal e ş i t l i k çözmek gerekeceğinden b i l gisayar kullanımı kaçınılmazdır (Duruma göre 100 yada daha fazla sayıda doğrusal e ş i t l i k çözmek gerekmektedir).

Bu yöntem hat altında ve toprak üzerinde duran bir adam durumu için uygulandı. Şekil 8'de hat al tındaki adam, vücudunun k e s i t i ile b i r l i k t e gös t e r i l m i ş t i r . 6 nolu nokta özgün elektrik alanı Eo'yu, l'den 5'e kadar numaralanmış noktalar da vücudun ç e ş i t l i önemli yerlerindeki yüzey alanını tanımlamaktadır. Başın en üst ucu için alan çar pım katsayısı 13,5 dur (yani buradaki yüzey ala nının yeğinliği özgün elektrik alan yeğinliğinin

. Nokta

225 kV ( r = l , 5 cm)

32 ,8

21 ,5

17,2

5,8 2,5

400 kV ( r = 7 cm)

76 ,0

51 ,9 12 4

39,6

13 4

5,5

750 kV ( r = 20 cm)

94 ,1 22 5

72,0

24 4 10.0

1000 kV ( r = 26 cm)

28 2 90,0

30 4 12.5

I

225 kV'luk hat 400 kV'luk hat 750 kV'luk hat 1000 kV'luk hat

11,3 25,6 46,5 58,2

23,6 54,4 98,9 124

Toplam Akım

34,9 80,0 145 182

Çizelge 2. Endüklenen akım (\iA olarak).

Alan çarpım katsayısı :

başdaki alan yeğinliği özgün alan yeğinliği

= 13,5

adamın içinde bulunduğu elektriksel koşulları be lirlemekte de k u l l a n ı l d ı . Bu hesaplama için Şe k i l 9'daki durum gözönüne a l ı n d ı . 1 nolu çizelge de vücudun ç e ş i t l i yerlerindeki yüzey alan yeğin l i k l e r i , 2 nolu çizelgede de vücuda giren akım, ense yoluyla başa giren akım ve hattan çekilen toplam akım değerleri verilmektedir. Değerler bu özel çalışma koşullarında akımın hat gerilimi 220 kV'u aştıktan sonra h i s s e d i l i r olduğunu gös termektedir. Akım h i s s e d i l i r olsa da 1000 kV'a ka dar öldürücü büyüklüğe ulaşamamaktadır.

Böyle çalışmada kazaları önlemek için hat i l e t k e nine bağlı b i r ekran kullanılmalıdır. Bir iletken önlük de koruma i ş i görebilir. Başı korumak için de iletken b i r miğfer bu önlüğe i l i ş t i r i l i r .

adam durumuydu. Bizim 'yaklaşık' ve 'tam' olarak ayırdığımız iki çözüm yöntemi ile bulunan vücut akımları (ayaktan giren) Fillipov'un [2] ölçtük leri ile aşağıdaki çizelgede karşılaştırılmakta dır.

Toprak üzerindeki Alan Yeğinliği (kV/m)

Yaklaşık

180 260

Akım (yA)

Tam

4. DIŞARDA YAPILAN ÖLÇMELERLE KARŞILAŞTIRMA SONUÇ

Dışarda, üzerinde en fazla sayıda ölçme yapılan durum, bir h a t t ı n altında ve toprak üzerindeki

! 75ctn I

"7

77777 7 T TT

Şekil 9. Hat goriliminde çalışan adamın elektrik

sel koşulları.

A = hesaplama için seçilen profil B = hat iletkeninin yarıçapı

Nokta

220 kV'luk hat

480 600 440 220 390 580

( r = l , 5 cm)

400 kV'luk hat ( r = 7 cm)

700 1200 620 320 590 880

750 kV'luk hat ( r = 20 cm)

900 1700 680 350 880 1200

1000 kV'luk hat ( r = 26 cm)

1300 2500

460 1200 1700

I 220 kV luk hat 400 kV luk hat 750 kV luk hat 1000 kV 'luk hat

175 320

500 700

980 1500 2200 3200

Toplam (kolda) 1155 (1,15 mA) 1820 (1,8 mA)

2700 (2,7 mA) 3900 (3,9 mA)

Çizelge 2. Endüklenen akım (\ıA). 432

Bu sonuçlar ayrıca Schneider, VJeck ve diğerleri nin [3] yayınladıkları ölçme sonuçlarıyla da karşı l a ş t ı r ı l m ı ş t ı r . Bu araştırmacılar alanın etkisin de kalan bir kişi üzerinde yaptıkları ölçmelerde vücuda giren toplam akımın hat gerilimindeki her kV/m için 14 yA olduğunu gösterdiler. Baştan gi ren toplam akım bunun üçte b i r i yani 5 yA kadardı. Yaklaşık çözüm 15 yA ve 5 yA, tam çözüm de 14,5 yA ve 4,65 yA değerlerini vermektedir. Bu araştırma cılar aynı zamanda başın en üst noktasındaki akım yoğunluğunun her kV/m için 0,48 mA/m2 olduğunu da gösterdiler. Akım yoğunluğu için yaklaşık çö züm 0,44 mA/m2, tam çözüm 0,37 mA/m2 değerleri ni veriyordu.

Bütün olarak bakıldığında, dışarda yayınlanan çe ş i t l i ölçme değerleri i l e bizce yapılan hesapla malar.ın sonuçları arasında iyi bir uyum görülmek tedir. Elektriksel görüntü yöntemi basit olmakla b i r l i k t e verdiği sonuçlar bakımından oldukça ye t e r l i sayılabilir. Burada gerekli olan özgün elek t r i k alanının insan vücudunun bulunduğu bölgede düzgün olarak dağıldığını varsayabilmektir. Bu varsayımda hatların topraktan yüksekliği 3 metre yi, baraların yerden yüksekliği de 2 metreyi geç miyorsa geçerlilik kazanmaktadır.

Bu yazıda varılan sonuç, hesaplamaların doğrudan yapılan ölçmelerle yeterli derecede çakışıyor ol masıdır. Bu da, özellikle cismi çevreleyen özgün alan ile yüzey yükleri ve vücutta oluşan akımlar arasındaki ilişkiyi belirleyen elektriksel olayın doğru anlaşılmış olduğunu gösterir.

KAYNAKLAR

[l] Singer, H., H.Steinbigler ve P.fieiss, "A char ge simulation method for the calculation of high voltage fields." T 74085 7, IEEE Winter meeting, Ocak 1974.

[2] Fillipov, V., "Action des champs electriques alterriatifs sur l'homme et mesures. de protec tion." (2° Colloque international pour la prevention des risques professionnels dus â l ' e l e c t r i c i t e Cologne, Aralık 1972).

[3] Schneider, K.H., H.Studinger, K.H.Weck, H.Steinbigler, D.Utmischi ve J.fiiesinger, "Courants de deplacement vers le corps humain causes par le champ dielectrique sous les lignes de transport d'energie." CIGRE, Oturum 1974, Rapor 3604.