Elektromanyetik Alan Teorisi ve Temel Prensipler

Elektromanyetik alan teorisi, Maxwell denklemleri temelinde, elektrik ve manyetik alanların birbirleriyle olan etkileşimini açıklar. Yüksek gerilim hatlarından kaynaklanan elektromanyetik alanlar, hem elektrik alan bileşeni (E-alan, V/m) hem de manyetik alan bileşeni (H-alan, A/m veya B-alan, Tesla) içerir. Bu alanların şiddeti, gerilim seviyesi, akım değeri, iletken geometrisi ve mesafeye bağlı olarak değişir.

Elektromanyetik alan yayılımı, frekansa bağlı olarak farklı karakteristikler gösterir. 50/60 Hz şebeke frekansında çalışan yüksek gerilim hatlarında, yakın alan (near field) etkisi baskındır. Bu frekanslarda elektrik ve manyetik alan bileşenleri birbirinden bağımsız olarak değerlendirilmelidir. Elektrik alan şiddeti gerilime, manyetik alan şiddeti ise akıma bağlı olarak değişir.

EMF Ölçüm Teknikleri ve Standartlar

Elektromanyetik alan ölçümlerinde, IEEE Std 644-2019 standardı temel alınır. Ölçüm cihazlarının kalibrasyonu ve ölçüm metodolojisi bu standarda uygun olarak gerçekleştirilmelidir. Geniş bantlı EMF ölçüm cihazları, izotropik problar kullanılarak üç eksende alan şiddeti ölçümü yapabilir. Spektrum analizörleri ise frekans bazında detaylı analiz imkanı sağlar.

Ölçüm noktalarının belirlenmesinde, ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) kılavuzları esas alınır. Yerden yükseklik, ölçüm süresi ve örnekleme aralığı gibi parametreler, ölçüm sonuçlarının güvenilirliği açısından kritik öneme sahiptir. Uzun süreli maruziyetin değerlendirilmesi için periyodik ölçümler yapılmalıdır.

EMF Maruziyet Limitleri ve Biyolojik Etkiler

ICNIRP tarafından belirlenen EMF maruziyet limitleri, genel halk ve mesleki maruziyet için farklı değerler içerir. 50 Hz frekansta genel halk için elektrik alan limiti 5 kV/m, manyetik akı yoğunluğu limiti ise 100 µT olarak belirlenmiştir. Bu değerler, biyolojik etkilere ilişkin bilimsel araştırmalar ve güvenlik faktörleri dikkate alınarak hesaplanmıştır.

Elektromanyetik alanların biyolojik sistemler üzerindeki etkisi, maruziyetin süresi, şiddeti ve frekansına bağlı olarak değişir. Hücre zarındaki iyon kanalları, sinir iletimi ve hormon sistemleri üzerindeki potansiyel etkiler, epidemiyolojik çalışmalarla araştırılmaktadır. Düşük frekanslı EMF’nin indüklediği akım yoğunluğu ve SAR (Specific Absorption Rate) değerleri, biyolojik etki mekanizmalarının anlaşılmasında önemli parametrelerdir.

Mersin Okul Vakası Teknik Analizi

Mersin’deki okulun yakınından geçen yüksek gerilim hattı örneğinde, EMF ölçümleri IEEE standardına uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Ölçüm noktaları, okul binası ve bahçesinde sistematik bir grid yapısında belirlenmiş, yerden 1 metre yükseklikte ölçümler alınmıştır. Elektrik alan şiddeti ve manyetik akı yoğunluğu değerleri, 24 saatlik periyotlarla kaydedilmiştir.

Ölçüm sonuçları, bazı noktalarda elektrik alan şiddetinin 6 kV/m’ye, manyetik akı yoğunluğunun ise 150 µT değerine ulaştığını göstermiştir. Bu değerler, ICNIRP limitlerinin üzerindedir. Ayrıca, hat akımının yük durumuna göre değişmesi nedeniyle, manyetik alan şiddetinde önemli dalgalanmalar gözlenmiştir.

EMF Azaltma Teknikleri ve Mühendislik Çözümleri

Yüksek gerilim hatlarından kaynaklanan EMF’nin azaltılması için çeşitli mühendislik çözümleri mevcuttur. İletken faz diziliminin optimizasyonu, kompakt hat tasarımı ve pasif/aktif ekranlama teknikleri kullanılabilir. Özellikle split-faz iletken düzenlemesi, manyetik alan şiddetinin önemli ölçüde azaltılmasına olanak sağlar.

Ekranlama sistemlerinin tasarımında, malzeme özellikleri (manyetik geçirgenlik, iletkenlik) ve frekans karakteristikleri dikkate alınmalıdır. Ferromanyetik malzemeler ve iletken plakalar kullanılarak oluşturulan ekranlar, alan şiddetini %60-90 oranında azaltabilir. Aktif ekranlama sistemleri ise, karşı alan üreterek EMF’yi nötralize eder.

Modelleme ve Simülasyon Teknikleri

Elektromanyetik alan dağılımının analizi için sonlu elemanlar metodu (FEM) ve sınır elemanları metodu (BEM) gibi sayısal yöntemler kullanılır. COMSOL Multiphysics, ANSYS Maxwell gibi yazılımlar, karmaşık geometrilerde alan dağılımının hesaplanmasına olanak sağlar. Bu simülasyonlar, ekranlama sistemlerinin tasarımı ve optimizasyonunda kullanılır.

Quasi-statik yaklaşım kullanılarak yapılan analizlerde, Maxwell denklemlerinin düşük frekans yaklaşımı uygulanır. İletken geometrisi, toprak iletkenliği ve çevresel yapıların etkisi modellenerek, gerçekçi alan dağılımları elde edilir. Monte Carlo simülasyonları, belirsizlik analizi için kullanılır.

Hukuki Çerçeve ve Düzenlemeler

Elektromanyetik alan maruziyetine ilişkin yasal düzenlemeler, ulusal ve uluslararası standartlara dayanır. Dünya Sağlık Örgütü (WHO) ve ICNIRP tavsiyeleri, birçok ülkenin yasal düzenlemelerine temel oluşturur. Türkiye’de Çevre ve Şehircilik Bakanlığı ile BTK tarafından yayınlanan yönetmelikler, EMF limit değerlerini ve ölçüm prosedürlerini belirler.

Yüksek gerilim hatlarının yerleşim yerlerine olan minimum mesafesi, gerilim seviyesine bağlı olarak yönetmeliklerle belirlenir. EMF değerlerinin limit üzerinde çıkması durumunda, dağıtım şirketleri gerekli önlemleri almakla yükümlüdür. İdari ve hukuki süreçler, teknik raporların ve bilirkişi incelemelerinin sonuçlarına göre yürütülür.

Risk Değerlendirmesi ve İzleme

EMF maruziyetinin risk değerlendirmesi, deterministik ve olasılıksal yaklaşımlar kullanılarak yapılır. Maruziyet süresi, alan şiddeti ve biyolojik etki mekanizmaları dikkate alınarak risk faktörleri belirlenir. Sürekli izleme sistemleri, alan şiddetindeki değişimlerin gerçek zamanlı takibine olanak sağlar.

İzleme sistemlerinde kullanılan sensörler, geniş dinamik aralıkta ve yüksek hassasiyette ölçüm yapabilmelidir. Veri toplama ve analiz sistemleri, anomali tespiti ve trend analizi için gelişmiş algoritmalara sahip olmalıdır. Periyodik kalibrasyon ve bakım prosedürleri, ölçüm güvenilirliğinin sürekliliği açısından önemlidir.

Sonuç ve Gelecek Perspektifi

Elektromanyetik alan etkileşimi, modern toplumun karşılaştığı önemli çevresel konulardan biridir. Yüksek gerilim hatlarından kaynaklanan EMF’nin yönetimi, teknik, biyolojik ve hukuki boyutları olan kompleks bir süreçtir. İleri ölçüm teknolojileri, sayısal modelleme yöntemleri ve etkin ekranlama çözümleri, EMF etkilerinin minimize edilmesine olanak sağlar.

Gelecekte, akıllı şebeke uygulamaları ve dinamik yük yönetimi sistemleri, EMF maruziyetinin optimizasyonunda önemli rol oynayacaktır. Yapay zeka destekli izleme sistemleri ve gerçek zamanlı risk değerlendirme araçları, EMF yönetiminin etkinliğini artıracaktır. Araştırma ve teknolojik gelişmeler, daha güvenli ve sürdürülebilir enerji iletim sistemlerinin geliştirilmesine katkı sağlayacaktır.

Aklınıza takılan konular ile ilgili iletişim numaralarından mail adresinden bize ulaşarak bilgi alabilirsiniz.

Mühendislik alanlarında uzman ekibimizle danışmanlık, raporlama hizmeti verilmektedir.