Elektrik Tesislerinde Güvenlik Topraklama ve Koruma Önlemleri

Transkript

1 Elektrik Tesislerinde Güvenlik Topraklama ve Koruma Önlemleri Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı 7 Temmuz 2018 Voltimum Webinar-İstanbul Seminer konuları: 1. Uluslararası Standartlar (IEC 60364, IEC , IEC 62305), Genel değerlendirme ve Yenilikler 2. Elektrik Tesislerinde Kısa Devre hesapları 3. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Koruma Önlemleri 4. Elektrik tesislerinde topraklama ve potansiyel dengeleme 5. Elektrik tesislerinde doğrulama, testler ve ölçümler 6. Türkiye de AG projelerinde yapılan hataların değerlendirilmesi

2 1. Uluslararası Standartlar (IEC 60364, IEC , EN 50522, IEC 62305), Genel değerlendirme ve Yenilikler AG ve YG elektrik tesisleri 380 kv 2a OG hava hattına etki Enerji hatları 110 kv İndirici merkezler Endüstri tesisleri 2b Yürüyen gerilim dalgaları bulut-bulut darbesi 230 V 2a IEC c Yıldırım kanalı alanı 20 kv Dağıtım trafoları 110 kv IEC c R st 20 kv EN Konutlar IEC Enerji beslemesi Enformasyon sistemleri

3 Üretim-İletim-Dağıtım Enterkonekte sistemleri Termik santral Nükleer enerji IEC Yüksek gerilim 380 kv, 220 kv Yüksek gerilim 110 kv Hidoelektrik depolama santrali Endüstri santrali EN Yüksek gerilim 20 kv Santral Endüstri Şehir santrali IEC Alçak gerilim 0,4 kv Endüstri Rüzgar santrali PV sistemleri IEC Zirai donanım tesisleri CENELEC IEC CENELEC e tam üye EN TSE

4 Dünyada Elektrik Tesisleri Norm Grupları 1906, Cenevre 1906, Brüksel Uluslararası IEC Electrical installations of buildings gelecekte: Low voltage installations Avrupa HD 384 Binalarda Elektrik Tesisleri gelecekte: HD AG Elektrik Tesislerinin Kurulması Yerel (Örnek: Almanya) DIN VDE 0100 (VDE 0100) AG Elektrik Tesislerinin Kurulması Yerel (Örnek: Türkiye) Türk Standartları Enstitüsü Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği VDE 1893 DIN 1917 DKE 1970 IEC ve EN Normları, Türkiye de Yönetmelikler Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliğinin kullanılması sakıncalıdır!

5 IEC : Binalarda Elektrik Tesisleri IEC : Amaç, Kapsam, Dayanak ve Uygulama, Tanımlar Bölüm 2: Kısım 2: Tanımlar Bölüm 3: Kısım 30 Genel Karakteristiklerin Belirlenmesi Bölüm 3: Genel Karakteristiklerin Belirlenmesi Kısım 30: Genel Karakteristiklerin Belirlenmesi En büyük talep gücü Eşzamanlılık faktörü Beslemenin niteliği Dağıtım kaynakları Tesisin devre düzeni Uyumluluk Bakım Besleme kaynakları Dış etkiler Bölüm 4: Güvenlik Önlemleri Kısım 41: Şok akımlara karşı güvenlik önlemleri Kısım 42: Termik etkilere karşı koruma Kısım 43: Kablo ve iletkenlerin aşırı akıma karşı korunması Kısım 44: Aşırı gerilime karşı koruma Kısım 45: Düşük gerilime karşı koruma Bölüm 5: Donanımın seçimi ve koruma için güvenlik önlemleri Kısım 51: Genel önlemlar Kısım 52: Kablo ve iletken tesisleri Kısım 53: Açma ve kontrol cihazları Kısım 54: Topraklama, koruma iletkeni ve potansiyel dengeleme iletkeni Kısım 55: Diğer elektrik malzemeleri Bölüm 6: İlk denetleme ve deneyler Kısım 61: Denetlemenin önemli kısımları Gözle denetleme Kontrol ve ölçme Koruma ve potansiyel dengeleme iletkeni Elektriksel ayırma ile koruma Yalıtım direncinin ölçülmesi Otomatik kesme ile koruma Döner alan ölçümü Gerilimin ölçülmesi Diğer ölçümler Kısım 56: Güvenlik amaçlı kurulan elektrik tesisleri Bölüm 7: Özel tesisatlar veya yerler için özel kurallar Kısım 701: Banyo ve duş yerleri Kısım Kısım 710: Tıbbî yerler Kısım Kısım 718: Kalabalık topluluk-ların bulunduğu binalar, Kısım Kısım 722: Uçan yapılar, gösteri amaçlı araba ve karavanlar Kısım IEC ve kısımları IEC Bölüm 1 - Kısım 10 Amaç, Kapsam, Dayanak ve Uygulama IEC Bölüm 2 - Kısım 200 Genel - Kısım 30 Elektrik tesislerinin planlanmasında genel hususlar IEC Bölüm 4 - Koruma Önlemleri; Kısım 41 Tehlikeli vücut akımlarına karşı korunma IEC Bölüm 4 - Kısım 42 Isıl tesirlere karşı korunma IEC Bölüm 4 - Kısım 43 Kablo ve iletkenlerin aşrı akımlara karşı korunması IEC Bölüm 4 - Kısım 44 Aşırı gerilime karşı korunma IEC Bölüm 4 - Kısım 45 Düşük gerilime karşı korunma IEC Bölüm 4 - Kısım 46 Kesme ve yol verme ile koruma IEC Bölüm 4 - Kısım 48 Korunma önlemlerinin seçilmesi IEC Bölüm 5 - Elektrik işletme malzemesinin seçimi ve tesisi IEC Bölüm 5 - Kısım 51 genel IEC Bölüm 5 - Kısım 52 Kablolar, iletkenler ve baralar IEC Bölüm 5 - Kısım 53 Ayırma, anahtarlama ve koruma IEC Bölüm 5 - Kısım 54 Topraklama, koruma iletkeni, potansiyel dengelemesi IEC Bölüm 5 - Kısım 55 Diğer elektrik cihazları IEC Bölüm 5 - Kısım 59 Aydınlatma aygıtları ve tesisleri IEC Bölüm 5 - Kısım 60 Güvenlik amaçlı elektrik tesisleri IEC Bölüm 6 - Deneyler; Kısım 600 İlk denetleme ve kontrollar

6 IEC Bölüm 7 - Özel tesisatlar veya yerler için özel kurallar; IEC Bölüm 7- Kısım 701 Küvet veya duşlu hacimler IEC Bölüm 7 - Kısım 702 Kapalı ve açık alandaki yüzme havuzları IEC Bölüm 7 - Kısım 703 Elektrikli Sauna ısıtıcılı hacimler IEC Bölüm 7 - Kısım 704 inşaat şantiyeleri IEC Bölüm 7 - Kısım 705 Tarım ve bahçe yapıları IEC Bölüm 7 - Kısım 706 Sınırlı hareket imkanı veren geçirgen ortamlar IEC Bölüm 7 - Kısım 710 Hastanelerde elektrik tesisatları IEC Bölüm 7 - Kısım 718 İnsan kalabalıklarının olduğu elektrik tesisatları IEC Bölüm 7 - Kısım 720 Yangın tehlikesi olan işletmeler IEC Bölüm 7 - Kısım 721 Karavanlar, Tekneler, Yatlar ve bunların Kamp Yerleri veya Yat Limanlarındaki enerji IEC Bölüm 7 - Kısım 722 Uçan Yapılar, Gösteri amaçlı araba ve Karavanlar IEC Bölüm 7 - Kısım 723 Deney düzenekli derslikler IEC Bölüm 7 - Kısım 724 Mobilya ve benzeri tefrişattaki elektrik tesisatı; örneğin, perde rayları, dekoratif kaplamalar IEC Bölüm 7 - Kısım 725 Yardımcı devreler IEC Bölüm 7 - Kısım 726 Kaldırma araçları IEC Bölüm 7 - Kısım 728 Yedek güç kaynakları IEC Bölüm 7 - Kısım 729 Şalt tesisleri ve dağıtıcıların montajı ve çalıştırılması IEC Bölüm 7 - Kısım 730 Boş duvarlarda veya yanıcı malzeme ile yapılmış binalarda iletkenlerin döşenmesi IEC Bölüm 7 - Kısım 731 Elektrik işletmeleri ve kapalı elektrik işletmeleri IEC Bölüm 7 - Kısım 732 Dağıtım şebekesinde yapı bağlantı kutusu IEC Bölüm 7 - Kısım 736 Yüksek Gerilim şalt sahasındaki alçak gerilim akım devreleri IEC Bölüm 7 - Kısım 737 Nemli ve ıslak hacimler; açıkhava tesisleri IEC Bölüm 7 - Kısım 738 Fıskiyeler IEC Bölüm 7 - Kısım 739 TN ve TT şebekelerde I n 30mA ile evlerde doğrudan dokunmaya karşı ek koruma AG Elektrik tesisleri IEC AG Elektrik tesisleri IEC AG Elektrik tesisleri IEC Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği Kısa devre hesapları IEC AG de Topraklama IEC YG de Topraklama EN Doğrulama IEC İletişim sistemleri DIN VDE 0800 YKS Tesisi IEC Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği sadece Temel Topraklamadan ibaret değildir.

7

8 Tanımlar Madde 4: Tasarım akımı : Normal işletmede bir devreden geçmesi öngörülen akımdır. Aşırı akım : Beyan değerinden büyük bütün akımlardır. İletkenler için beyan değeri, akım taşıma kapasitesidir. Aşırı yük akımı : Bir devrede hata yok iken, oluşan aşırı akımdır. Kısa devre akımı : Normal işletme şartlarında potansiyelleri farklı olan gerilim altındaki iletkenler arasında ihmal edilebilir empedanslı bir hata sonucu meydana gelen akımdır. Hata akımı: Normal çalışma şartları altında, potansiyel farkına sahip iletkenler arasında veya gerilim altında bulunan bir iletken ile açıktaki iletken bölümler arasında hata sonucu oluşması muhtemel bir akım değeridir. Tanımlar Hot conductor Live conductor Trafonun yıldız noktası Akım taşıyıcı iletkenler Faz iletkeni değildir! N PEN iletkeni KPDİ Topraklama iletkeni Koruma iletkeni Nötr iletkeni Dikkat: Koruma iletkeni Topraklama iletkeni değildir! İşletme topraklaması R B R A Koruma topraklaması

9 IEC , IEC : Amaç, Kapsam, Dayanak, Uygulama ve Tanımlar Kısa devre akımları PEN I B I n L 1 -N/ L 2 -N/ L 3 -N 1-faz L 1 -L 3 L 2 -L 3 2-faz L 1 -L 2 L 1 -L 2 -L 3 L1 L2 L3 N PE 3-faz İletken hatası Toprak kısa devresi Gövde hatası U T U F Toprak hatası R B Toprak R A Transformatör 400/230 V, 50 Hz 3 kutuplu kısa devre İletken hatası Tek kutuplu kısa devre Gövde hatası I B Toprak hatası I n I Z Tasarım akımı I B Aşırı yük akımı I 2 Nominal akım I n Kısa devre akımı >> I B Hata akımı I H İletken akım taşıma kapasitesi I Z Azaltma faktörleri?

10 Topraklamalar yönetmeliğindeki semboller R E R A R B Z E Z S U E U T U B U S I" k I CE I R I F I" k1 I" k3 ip Ith F ISC Ima Ia I n c m n Çok önemli formüller: " cmin 3 Un Ik 1 Z (1) Z (2) Z (0) i p " 2 I k " Ik 3 c Un 3 Z Z s U I 0 a I " k 1 c U n 3 Z U 2 E U T R A U I T n Z s R B R A U 0 Z T Z Hat

11 2. Elektrik Tesislerinde Kısa Devre Hesapları IEC Bilgisayar Programları 1. Simaris Design (Siemens) 2. Doc Win (ABB) 3. ECODIAL (Schneider) 4. NEPLAN (ABB) 5. DigSilent (Fichter) 6. Sincal (Siemens)

12 a) OG de Şebeke Planlaması ve Koruması IEC Ana bara YN topraklaması?? 200 / 1? 5? A Q 1? n.c. 110 / 20 kv 30MVA uk = %12 154/34,5kV?? Kısa devre hesapları 200 / 1? 5? A Röle koordinasyonu 200 / 1? 5? A? 200 / 1? 5? A İstasyon / 1? 5? A Kablo uzunlukları a) 500m b) 20km Kesit seçimi İstasyon 2? 200 / 1? 5? A İstasyon / 1? 5? A 200 / 1? 5? A 200 / 1? 5? A Kısa devre hesapları Trafo 1 20/0,4kV 0,8MVA 6% In,pri = 23A In,sek = 1155A TT, TN? Kesit seçimi? Trafo 2 20/0,4kV 0,8MVA 6% In,pri = 23A In,sek = 1155A Seçicilik OG Şebekesi Trafo 3 20/0,4kV 0,8MVA 6% In,pri = 23A In,sek = 1155A b) AG de Şebeke Planlaması ve Koruması T1 20/0.4kV F1 800 kva T2 u k = 6% G P k =7900W 10m 10m 4x3x240/120 mm 2 1x3x240/120mm 2 F5 80 A F2 160 A SV-Abgänge 45m 4x35mm² F3 F4 32 A 25m 5x2,5mm² UV 120 m 1x 4x70/35mm² M 25 A 60 m 1x 3x4mm² F6 CEE/32A

13 c) Kısa devre akımının tesiste etkileri I k: Başlangıç kısa devre akımı I p: Tepe noktası I k: Süregen kısa devre akımı F I cn I" k3 i p I" k I th i p " 2 Ik 1,02 0,98 e 3R / X Zaman t/s I cm I" I" k3 k1, I", I" k 2 kee I I" I CE, IRest k 1 a d) Kısa devre akımlarının önemi " I k 3 " I k1min Üç kutuplu kısa devre akımı panolarda dinamik zorlamaları kontrol etmek için hesaplanır. I " cn I k 3 Tek kutuplu kısa devre akımı son devrede otomatik açmanın istenilen zamanda gerçekleşmesinin kontrolü için hesaplanır. I " k1min I a

14 e) Simetrik komponentler metotu Pozitif, negatif ve sıfır bileşenler Hesaplama yöntemi- Eşdeğer gerilim kaynağı Q T A L U " nq, I kq HV t r :1 LV Hata yeri

15 Üç kutuplu kısa devre akımı eşdeğer şeması RQt X Qt RTK X TK RL X L F 01 Q A " I k c U n 3 Ik c U n 3 Z " 3 c 1,1 Tek kutuplu kısa devre akımı eşdeğer şeması Simetrik bileşenler metotu ile ~ Z 2 Z 0 ~ cu E n 3 ~ ~ Z 1 I 1 I 2 I 0 U 1 U 2 U 0 " I k1 " cmin 3 Un Ik 1 Z (1) Z (2) Z (0) I c U " 0 k1 3 ZS c 0,9 I " k1min (2R 1Q 2R 1T 2R 1L R 0T c R min 0L 3 U n 2 ) (2X 1Q 2X 1T 2X 1L X 0T X 0L ) 2

16 R B Tek kutuplu kısa devre akımı veya hata akımı eşdeğer şeması (Çevrim empedansı metotu) TN Sistem ~ T HV ~ U n 3 Z T L Z PEN ~ I F Z PE ~ Z Ü R B U F TT Sistem R A UV X T R T HV X L1 R L1 UV X L 2 R L 2 Çevrim empedansı X PENL 1 R PENL 1 X PEL 2 R PEL 2 ~ '' I k1 c U n 3 3. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Koruma Önlemleri ETTY Üçüncü Bölüm Sayfa 153 IEC Bölüm 4 - Kısım 41 Elektrik Çarpmasına Karşı Koruma

17 AG Dağıtım şebekelerinin topraklama tipine göre sınıflandırılması: AG tesislerinde topraklama için: 1. Güç sisteminin (örneğin enerji kaynağı veya transformatörün) yıldız noktasının toprağa nasıl bağlandığı ve ETTY Üçüncü Bölüm Sayfa Tesisatın açıktaki iletken bölümlerinin (örneğin elektrik cihazları) sisteme, topraklama elektrotuna nasıl bağlandığı önemlidir. AG Elektrik Sistemlerinde Kodlama AG de Güvenlik ve Topraklama Yöntemleri TN - Sistem TT - Sistem IT - Sistem Akım Kaynağı L1 L2 L3 N İşletme Cihazı PE TN-C-Sistem TN-C-S-Sistem T I N T C S TN-S-Sistem 1. Harf 2. Harf

18 A.A etkilerinin akım-zaman bölgeleri (70 yıllık bilimsel araştırma) IEC/TS Ed.4.0: Effects of current on human beings and livestock RCD 10mA RCD 30mA 10 4 ms AC-4-1 AC-4-2 AC V I 50mA Akım süresi t Toplam vücut dirençleri El ayak ca. 1000Ω El el ca. 1000Ω El ayaklar ca. 750Ω Eller ayaklar ca. 500Ω El gögüs ca. 500Ω Eller gögüs ca. 250Ω Ayak - ayak ca. 1000Ω ,1 0,2 0, Vücut akımı I M ma 10 Bölüm AC-1 Genellikle bir tepki yoktur Bölüm AC-2 Bölüm AC-3 Genellikle zararlı Organik bir hasar olmaz. Geçici kalp kasılmaları, bir fizyolojik etki kaslarda kramp, nefes yoktur almada zorluklar görülür Bölüm AC-4 Kalbin durması, Ağır yanıklar AC-4-1 5% Ventriküler fibrilasyon olasalığı AC % Ventriküler fibrilasyon olasalığı AC-4.3 > 50% Ventriküler fibrilasyon olasalığı 1. Temel koruma (Doğrudan dokunmaya karşı koruma) TN TT L1 L1 L2 L2 L3 L3 PE PE N N I K =0 I K =0 R B Yalıtılmış cihaz Temel koruma IP simgesi ile belirlenir. R B R A Yalıtılmış cihaz

19 2. Hata anında otomatik kesme ile koruma (TN-Sistem) (Dolaylı dokunmaya karşı koruma) I n 30 ma Cihaz I F I n IPE L1 L2 L3 PE N Dolaylı dokunmaya karşı koruma için: 1. Akım kaynağı topraklanmalıdır. 2. Tüketim cihazı koruma iletkeni ile tesis edilmelidir. 3. Kablo ve iletkenlerin, aşırı akım koruma cihazı ile koordinasyonu sağlanmalıdır. 4. Temel topraklama tesis edilmelidir. 5. Potansiyel dengeleme uygulanmalıdır. Temel koruma I K IEC e göre tüketim cihazları için aşağıdaki koruma sınıfları geçerlidir: R B I F R E Hata anında otomatik kesme ile koruma (TT-Sistem) (Dolaylı dokunmaya karşı koruma) I n 30 ma Cihaz I F I n L1 L2 L3 N Dolaylı dokunmaya karşı koruma için: 1. Akım kaynağı topraklanmalıdır. 2. Tüketim cihazı PE ile APDB na veya panodaki klemenslere tesis edilmelidir. 3. Kablo ve iletkenlerin, aşırı akım koruma cihazı ile koordinasyonu sağlanmalıdır. 4. Temel topraklama tesis edilmelidir. 5. Potansiyel dengeleme uygulanmalıdır. Temel koruma I PE I K IEC e göre tüketim cihazları için aşağıdaki koruma sınıfları geçerlidir: R B I F R E R St

20 3. Tamamlayıcı (ek) koruma (RCD ile) L1 L2 L3 PE N I F I n 30 ma I n Bozuk cihaz I F I n PE iletkeni kopmuş I K = I F I K I K Yalıtılmış cihaz Yalıtılmış cihaz R B I F R E R E TN sistemin incelenmesi: Dağıtım panosu L 1 L 2 I n L 3 40 A PEN Potansiyel dengeleme iletkenleri PE N 30 ma B16A I a R B APDB R A Temel topraklama 1. TN sistemde topraklama tesisatın ana öğesi değildir. 2. Hata akımı çevrim empedansı tarafından tayin edilir. I Z S U I 0 a " k1min I a U 0 /V t a /s 230 0, ,2

21 TT sistemin incelenmesi R T R L1 L 1 N Dağıtım panolarında PE ve N klemensleri kesinlikle birleştirilmez. 1. TT sistemde topraklama tesisatın ana öğesidir. 2. Hata akımı topraklama direnci tarafından tayin edilir. L 2 L 3 PE N R PE I n 40 A 30 ma B/16 A Direnç toprağın cinsine, nemine, sıcaklığına ve topraklama tesisinin yapısına, şekline ve APDB aşınma durumuna bağlıdır. U 0 /V t a /s R B U R A U 230 0,2 0 T I F R A 400 0,07 R A R B Z S I n U I 0 a R L2 TN ve TT Sistemin karşılaştırılması: TN Sistem I K L TT Sistem I F-L Z T U 0 = 230 V I K PE Z L Z T Z L U= V Z PEN Z PE U T R K I F-PE Z PE U T R K U F U F I k K R B R E R B I F-PE R A R E Z Açma şartı: S I a I k1min > I a U 0 Z I S a 0 R A I n Açma şartı: U 50 V R U PE T UF RPE RA U I F 0 RB RA

22 3. IT Sistemin incelenmesi Kullanım yerleri: Trafonun yıldız noktası topraklanmaz! 2. hata akımı 1. Hata akımında devre kesilmez 2. Hata akımında devre kesilir Hastane ameliyat odaları, gemi ve uçaklar, maden ocakları, otomatif sanayi, kimyasal üretim merkezleri vs. TN-Sistem R B L 1 L 2 L PEN I F R A I F IF RA 1 1 I F I F Potansiyel dağılım TT-Sistem I F R B P E R A R A =?

23 TN-Sistemin kurulması Dağıtım panosu Yapı bağlantı kutusunda L1,L2,L3, N, PE Sayaç panosunda L1,L2,L3, N, PE TN-C Topraklamalar yönetmeliği APDB Temel topraklama TT-Sistemin kurulması Dapıtım panosu Yapı bağlantı kutusunda L1,L2,L3, N a Sayaç panosunda L1,L2,L3, N, PE b APDB Temel topraklama b yöntemi tavsiye edilmez (Türkiye de uygulanıyor!)

24 Yanlış uygulama: TT ve TN karışık yapılmış PEN TN Sistem L1 L2 L3 PE N M M M TT Sistem R B R A TT Sistemin TN Sisteme Çevrilmesi

25 TT Sistem Sayaç DP YBK APDB Temel topraklama TT sistemde PE ve N kesinlikle birleştirilemez! TN-C-S Sistem Sayaç DP YBK APDB Temel Topraklama

26 TN-C-S Sistem Sayaç DP YBK APDB Temel Topraklama TN-S Sistem E YBK APDB Metal borular Temel topraklama

27 Kendisine ait olan bir transformatör dağıtım şebekesinde veya normal bir beslemede TT ve TN Sistem birlikte uygulanabilir. Ancak ayni bina veya tesiste hem TT hemde TN birlikte uygulanmaz. TN-Sistem PEN L1 L2 L3 N PE NYY-J 4 x 120 mm 2 APDB TT-Sistem R A TN-Sistem L1 L2 L3 N PE APDB 1. Bina 2. Bina L1 L2 L3 N (PEN)

28 TN Sistemde kısa devre iletken uzunlukları sınır değerleri TN ve TT Sistemde gerilim düşümü için sınır değerleri Bir fazda 0,5 katı alınacak Bir fazda 24 m

29 Elektrik Tesislerinde Selektif Açma ve Koruma Simaris Sadece hatanın olduğu yerde kesici devreyi kesmelidir. Aşırı Akım Koruma Cihazları IEC EN E gg MCB IEC EN MCCB IEC EN AFDD IEC EN RCD (KAR)

30 E Seçici Ana Koruma Cihazı 1,2 E 6,25

31 Ark söndürme cihazları IEC Tek fazlı devrelerde kullanılır (230 V, 50 Hz) 6 A 10 A 13 A 16 A 20 A 25 A Icn = 10 ka AFDD B16A RCD 30 ma Ark çeşitleri: AFDD MCB, MCCB, gg RCD, MCB

32 AFDD nin çalışma prensibi B tip kesici Koruma cihazları

33 Tesislerin aşırı gerilimlere karşı korunması IEC ve 44 e göre DKD (2017) SPD 1 SPD 2 SPD 3 7. AG Elektrik Tesislerinde Topraklamalar IEC Topraklamalar Yönetmeliği ÜÇÜNCÜ BÖLÜM Alçak Gerilim Tesislerinde Topraklama Alçak Gerilim Tesislerinde Dolaylı Temasa Karşı Koruma Madde 8 TN TT YBK APDB R B Gövde hatası IT ETTY Üçüncü Bölüm Sayfa İzolasyon göstergesi

34 Topraklama tanımları ve çeşitleri YG YG L1 L2 L3 PEN Aşırı gerilim koruyucuları Koruma Topraklaması İşletme Topraklaması Fonksiyon Topraklaması Direk Topraklaması Hata akımı ve yeryüzü potansiyel dağılımı U E U E Referans toprak ca. 115V ca. 80V ca. 0V ca. 2V ca. ca. 5V 20V ca. ca. 40V 60V Dokunma gerilimi Adım gerilimi Topraklama gerilimi

35 Potansiyel dağılımı Dokunma ve adım gerilimleri Referans toprak Temel topraklama SE U T2 1 m Temel Topraklama U T1 FE +SE U E FE U S1 TT ve TN Sistemde Potansiyel dağılımı TN-Sistem 2 TT-Sistem

36 Alman normu VDE 0100 Türkiye de yanlış tercüme edilmiş ve uygulanmıştır. Sıfırlama şartları (TN sistem) ile koruma topraklaması (TT sistem) şartları birbirine karıştırılmıştır. Şimdi bunları inceleyelim. VDE Schutzerdung (Koruma topraklaması) VDE 0100 / 5.73 Eski formül Yeni formüller R B Z S U 0 I a R A R A U T I n

37 VDE Nullung (Sıfırlama) VDE 0100 / 5.73 Z S U 0 I a Z S U T I n Hava hattı koptuğunda yeryüzünde oluşan potansiyel dağılımı ve gerilimler Faz toprak arası olası bir hatada dokunma gerilimi <50V olmalıdır. Hata yeri I F 20m R B 2 Yeryüzü potansiyel dağılımı U E R E U S U I 0 F R l RB RE UT U0 UT R E 3 E l iletken

38 Topraklayıcı çeşitleri 1) Temel topraklayıcı (Kullanılması tavsiye edilir) 2) Gözlü topraklayıcı 3) Şerit topraklayıcı 4) Halka topraklayıcı 5) Derin topraklayıcı 6) Yıldız topraklayıcı 7) Ağ topraklayıcı 8) Levha topraklayıcı (kullanılması kesinlikle tavsiye edilmez) Temel topraklama ADB Topraklama filizi R E 2 E. D Bağlantı klemensleri L B D 4 Mesafe tutucu FE Çubuk 10 mm veya Şerit 30 x 3,5 mm Çelik donatımlı temel topraklayıcıya örnek Temel topraklamaya kazık çakılması anlamsızdır!!

39 Temel topraklayıcının yıldırım sistemine tesisi min. 1,5 m uzunluğunda filiz 30 x 3,5 mm veya 10 mm PVC-Kablo Temel topraklama Çelik şerit 30 x 3,5 mm veya yuvarlak şerit 10mm Gerekirse 20 m x 20 m halkalar ve filizler oluşturulmalıdır. Temel topraklamaya ek olarak kazık veya levha tesisi doğru değildir. Temel topraklamanın genişleme direnci yarı küre metotuna göre aşağıdaki yeni formül ile de hesaplanır.

40 Halka (ring) topraklayıcılar 1m PDB Pano odasι Elektrotun minimum %80 ni toprak ile temas etmelidir. Daire şeklindeki topraklayıcının yayılma direnci: D>30m E 2 D R ln 2 D d Daire şeklinde olmayan topraklayıcının yayılma direnci: 2 E R 3 D D A 4 1. Demir hasırı olmayan binada temel topraklama Yönetmelik Şekil L.5

41 2. Beyaz tekne metotuna göre inşa edilen binalarda temel topraklama uygulaması Beton Toprak Klemens Potansiyel dengeleme için toprak sabit noktası Çapraz Conta şeridi KPDB Potansiyel dengeleme Düzenleyici iletkeni Bağlantı klemensi Folye Temel plakası Armierung Nem baryeri Yalıtkan Bodrum tabanı Temiz tabaka Drenaj Kaynak: DIN 18014: ; Temel topraklama Halka topraklama, korozyon koruması, Örnek: NIRO V4A (Nr ) 3. Siyah tekne metotuna göre inşa edilen binalarda temel topraklama uygulaması Filiz Örnek: NIRO V4A Malzeme Nr Beton Toprak Çatı-, duvar- ve topraklayıcı tesisi En yüksek taban suyu tabakası KPDB Teknenin contalanması Potansiyel dengeleme Düzenleyici iletkeni Bağlantı klemensi Teknenin contalanması Temel plaka Temiz tabaka Kaynak: DIN 18014: ; Temel topraklama Halka topraklama, korozyon koruması, Örnek: NIRO V4A (Nr )

42 4. Demir hasırı olan temel içinde temel topraklama uygulaması Daha önceki temel topraklama şeridi Potansiyel düzenleyici (potansiyel dengeleme)

43 Potansiyel düzenleyici (potansiyel dengeleme)

44 Topraklama filizi APDB na bağlanır Yönetmelik Şekil L.6 NIRO (V4A), Malzeme Nr: Ölçüm metotu Potansiyel düzenleyicinin bağlantılarının sürekliliğinin ölçülmesi zorunludur. Değer < 0,2 Ω olmalıdır. APDB

45 542.3 Topraklama iletkeni kesiti Mekanik korumadan ve korozyondan dolayı topraklama iletkeni kesiti en az 6 mm 2 bakır 35 mm 2 Aluminyum ve 50 mm 2 çelik olmalıdır Ana potansiyel dengeleme barası Her tesiste bir tane ana potansiyel dengeleme barası olmalıdır. 543 Koruma iletkeni kesit hesabı Çizelge 54.3 En küçük koruma iletkeni kesitleri Ana dış iletken kesiti S L mm² S L < S L 35 S L > 35 Koruma iletkeni kesiti S PE mm² Koruma iletkeni ile ana dış iletken ayni malzemeden S PE = S L 16 S L 2 Ayrı malzemeden olursa k 1 k 2 S L k 1 k 2 16 k 1 S L k k1 : Dış iletken - k2 : Koruma iletkeni değerleri Ek A da verilmiştir. Bu çizelge TN sistem için geçerlidir!! TT sistemde koruma iletkeni kesiti 25 mm² Cu veya 35 mm² Alu ile sınırlandırılmıştır.

46 Örnek: Koruma iletkeni kesit hesabı 0,1 < t 5 s kadar kesit hesabı: S I 2 F k t S : İletkenin kesiti (mm 2 ) I F : Hata akımı (A) k : Malzeme katsayısı ( A s ) t : Açma süresi (s) 2 mm TN sistemde koruma iletkenin (PE) kesit hesabı PEN S 2 I t k 400A I a = 2650 A (5s) 200A - 320A NYY-J 3x185/95 mm 2 f = 0,89 f T = 0,95 (35 0 C) I Z = 332A S PE =? L1 L2 L3 PE N R B S A 5s 51,5 mm A s mm 2 M 3 P=160 kw 295A Koruma iletkenin kesit hesabı yerine normlarda belirtilen değerlerin alınması önerilir (bak IEC Kısım 5-54).

47 TT sistemde koruma iletkenin (PE) kesit hesabı 400/230V R=1 L1 L2 L3 N S PE 2 (57,5 A) 5s A s / mm 1,118mm 2 230V I F 57, 5 A 4 Mekanik korumadan dolayı koruma iletkeni kesiti 2,5mm 2 seçilmiştir. R B = 2 M 3 P=160 kw 295A S PE =? R A = 1 Bazı işletmeler TT sistemde asansörler için 25 mm 2 Koruma iletkeni kesiti istiyor. Bu uygulama doğru değildir! S PE TT 25 mm 2 TN sistemde koruma iletkeni kesiti Çizelgeden seçilmelidir.

48 543.6 Koruma iletkeni akımları Normal işletmede 10 ma geçen akımda kesit yükseltilmelidir. Sistemde dengeli besleme sağlanmalıdır. 3. Harmonikler ölçülmelidir. Nötr iletkeni üzerinden geçen akım kontrol edilmeli ve kesit yükseltilmelidir. Kaçak akımların etkileri Elektronik kartlar Kalorifer boruları Su borusu

49 544.1 Koruma potansiyel dengeleme iletkeni kesitleri (KPDİ) Koruma potansiyel dengeleme iletkeni kesiti en az 6 mm 2 bakır 16 mm 2 Aluminyum 50 mm 2 çelik KPDİ KPDİ APDB KPDİ Kalorifer olmalıdır. Temel topraklama Metal borular Tamamlayıcı Potansiyel Dengeleme iletkeni kesiti Otomatik açma sağlanamadığı durumda yapılır. 25/16 mm 2 Tamamlayıcı potansiyel dengeleme 2,5 mm 2 R PA L1 L2 L3 PEN/PE N M M M 50/25 mm 2 2,5 mm2, 16mm 2 korumasız >4 mm 2 R B 2,5 m 2,5 m Toprak ile temas halinde bulunan yabancı metal kısımlar

50 Bazı Avrupa ülkelerinde, USA da ve Türkiye de Topraklama direncleri değerleri

51 Tüm bu veriler Amerikan Standartlarından alınmıştır Türkiye de istenen topraklama dirençleri Direkler < 20 Ω İşletme topraklaması < 2 Ω Koruma topraklaması < 200 Ω veya < 0,3 Ω Koruma topraklaması < 5 Ω Parafudr topraklaması < 0,5 Ω İndirici merkezler < 5 Ω Transformatör direkleri < 5 Ω

52 Bir binaya temel topraklama tesis edilecektir. Aşağıdaki değerler ile topraklama direncini hesaplayalım. Toprak özğül direnci: Binanın uzunluğu Binanın genişliği 150 m E L 12m B 8m Temel topraklayıcının eşdeğer çapı: 4 L B D 11 m Temel topraklayıcının genişleme direnci: alınmıştır. Önemli not: Büyük tesislerde toprak özgül direnci tesis yerinde mutlaka ölçülmelidir. R TT 2 E m 8, 68 D 11m bulunur. Elektrik Tesislerinde Topraklama Yönetmeliği Madde 8.4ii ye göre: R I U 1) A a L eski 2) Koruma düzeni, artık (kaçak) akım koruma rölesi olduğunda olacaktır. Bu durumda topraklama direnci: U L 50V RA 1, 66k I 30mA n ( R R ) I U A B olarak hesaplanır. a 0 yeni I a I n RA R TT olması şartına göre 1,66k 8, 68 Yönetmelik koşulları yerine getirilmiştir ve korunma sağlanmıştır. Bu çok anlamsız bir hesaptır!!!!

53 Türkiye den bir örnek adet kazık Bu çok anlamsız bir hesaptır!!!! 331 adet kazık Örnek 12: Ağ gözlü bir topraklayıcıda topraklama direncini hesaplayalım Eşdeğer yarıçap: 16m 2m 2,5m 12,5m EN e göre: R A 16mx12,5m r e 7, 98m Bir gözün uzunluğu: 2m 2,5m 2 m l göz 9 Tüm gözlerin uzunluğu: l Toplam 208, 5m Topraklama dirençi (Laurent formülü ile): E E 150 m 150 m RGöz 5, 47 4r l 4 7,98m 208,5m Göz e Toplam E 150 m 5, 3 2 A 2 (16m 12,5m )

54 8. Elektrik Tesislerinde Ölçme ve Denetleme IEC Topraklamalar Yönetmeliği ETTY Sayfa Topraklama Tesislerinde 161 Madde Ölçmeler 10a) Madde 7- Topraklama Tesislerinde Muayene, Ölçme ve Denetleme Madde 10-a) SORU: AG elektrik tesislerinde hangi ölçümler yapılmalıdır? İstenilen değerler nelerdir? MEGER devri bitmiştir.

55 Topraklama Tesislerinde Muayene, Ölçme ve Denetleme PE direnci < 1,0 Potansiyel dengeleme iletkeni <0,1 RCD (KAR) ölçümü Otomatik açma ile koruma Topraklama direnci ölçümü Gerilim polaritesi ölçümü Döner alan ölçümü Kablo ve iletkenlerin yalıtkanlık direnci Gerilim ölçme gerilimi direnç SELV/PELV 250V 0,25 M < 500V SELV/PELV <500V 1 M >500V <1000V 1,0 M Yalıtkan zemin ve duvarlar <500V a kadar 50 k >500V a kadar 100 k 9. Türkiye de AG projelerinde yapılan hataların değerlendirilmesi

56 Projede bohçalama yapılmış Levha topraklama yapılmış C 10 A B 16 A 30 ma B 20 A 300 ma Tip AC ve Seçici değil Tam bir facia C 20 A veya 32 A

57 Hesaplar NEC den alınma Gerilim düşümü TR dan itibaren cihaza kadar hesaplanmalıdır. Ortam sıcaklığı 50 C alınmalıdır. Genelde 16 mm 2 den sonra kablonun X değeride dikkate alınmalıdır. TN sistem Boçalamanın olduğu yerde halka topraklama yapılacak

58 Ana dağıtım panosu girişi KAR 300 ma KAR 30 ma

59 Tam bir facia KAR 30 ma Modern bir dairenin elektrik tesisatı tek kutuplu açılım şeması Devrelere MCB-RCD, AFDD ve SPD 2 tesis edilmelidir- 40 A E kesici 40 A SPD2 Mutfak cihazları Priz ve ışıklandırma

60 Instrom Eğitimde sorunlar

61 Eğitim üretim içindir! Teorik ve pratik bilginin yanısıra Norm ve Standart bilgisi olmayan elektrik mesleğini yapamaz! Bir Meksika atasözü derki: Bir yıl sonrasını düşünüyorsan tohum ek, 10 yıl sonrasını düşünüyorsan ağaç dik, 100 yıl sonrasını düşünüyorsan eğitim yap.

62 Konfüçyüs: İnsan üç şekilde akıllanır: 1. Taklit ederek En basit 2. Düşünmekle En asil 3. Tecrübe ile En acısı Elektrik kazaları, yangın ve ölümler! Elektrikçinin bir ayağı hapiste bir ayağı mezardadır!

63

64

65 Son söz: Sürekli eğitim, yaşam boyu öğrenim hedefiniz olmalıdır!

66 Beni dinlediğiniz için teşekkür ederim. Çalışmalarınızda ve yaşamınızda başarılar dilerim! Yenilikler ve Öneriler:

67 Tüm IEC serileri uygulanmalıdır. Tesislerde herhangi bir topraklama direnci istenemez! Topraklama direnci sadece bir fikir edinmek amacı ile ölçülmelidir.

68 Her Linyeye 30 ma RCD takılmalıdır. IEC ye göre AFDD Tesis edilmelidir. RCD Aşırı yük ve kısa devre cihazı değildir, anahtar olarak kullanılamaz. C tipli MCB ler gecikmeli değildir.

69 TT Sistemden TN Sisteme geçilmelidir. Koruma Potansiyel dengeleme yapılmalıdır.

70 Topraklamalar Yönetmeliğinin 10. Maddesi uygulanmalıdır! 1,6 katsayısı sadece sigortalarda geçerlidir!

71 63 A den sonra kesici (TMŞ) kullanılacak diye bir kural yoktur! TN ve TT sistemlerinde temel topraklama direncinin 2 dan küçük olması IEC ve EN normlarında belirtilmemiştir. 2 gerilim terazisinden dolayı verilen bir değerdir. RCD kullanıldığında topraklama direnci hesabına gerek yoktur.

72 Ancak RCD nin her ayda bir mekanik ve her 6 ayda bir elektriksel deneyleri yapılmalıdır. Tüm binalarda son devrelere 30mA -RCD, ana dağıtım panosuna gerekirse selektif 300 ma- RCD tesis edilmelidir. Binalara tesis edilen RCD den kullanıcı, mühürlü yerlerde enerji veren kuruluş sorumludur. Söküldüğünde yasal işlem uygulanmalıdır!!! Tüm sistemlerde potansiyel dengeleme tesis edilmelidir. AG ve YG tesislerinin ayrılması veya birleştirilmesi yönetmeliğe göre yapılacaktır. AG de dokunma gerilimi 50 V, YG de 80 V alınacaktır. YG de adım gerilimi hesabına gerek yoktur. Levha veya derin topraklama önerilmez.

73 Tüm AG ve YG elektrik tesisleri işletmeye alınmadan önce ve sonra detaylı bir şekilde ölçme ve denetleme yapılacaktır. TN ve TT sistemde koruma düzenekleri için k katsayıları (eski yönetmelik Çizelge 8) kesinlikle kullanılmayacaktır. k katsayısı yerine IEC de belirtilen faktörler alınacaktır (5, 10 gibi). Tüm sistemlerde topraklama direnci genel kriter değildir. PE ve PD iletkenlerinde kaçak akımlar kesinlikle önlenmelidir. PE ve N iletkenlerinin kesitlerine dikkat edilmelidir. YBK dan itibaren binada TN-S kullanılmalıdır. N iletkeninin fazla yüklenmesi önlenmelidir. Tüm iletkenler için RCM (kaçak akım izleme cihazı) kullanılmalıdır.

74 Doğru bilinen yanlışlar Topraklama ile sigortanın akımını sağlarız. Topraklama cihazın gövdesinin bir topraklayıcıya bağlanmasıdır. Bina çevresinde yapılan topraklama bizleri korumak için yapılır.

75 Temel topraklamaya ne gerek var 2-3 sene sonra galvanizler çürür hiçbir işe yaramaz. Nötr ile toprağı birleştiren sistemler çok eskide kaldı. Topraklama direnci R = 220 Volt / 32 Amper ise R = 7 ohm dan düşük olabilir. TT de sigorta olarak iki tane iletken var. İşletme topraklaması iş yapmaz ise yani koparsa bizim koruma topraklaması var. İstediğiniz her türlü topraklamayı yapabilirsiniz.

76 20 A sigorta 30, 40 ve 70 A de açarmı? Topraklama direnci sigorta olmayan, kullanılmayan yerde örnek direkte 5 ohm olmalıdır. Dolaylı dokunmaya karşı tek koruma topraklamadır. TT sistemde kesme zamanı 30 ma in 5 saniyede kesilmesi lazım.

77 TN sistemde, TT oldugu gibi 2 ayrı koruma iletkeni yok, 5 sn daha kısa sürede kesiliyor. Topraklamada tek doğru yok. İlla 50 V olacak diye bir kural yok. Topraklamamın asıl amacı gerilimi sınırlandırmak.

78 Cihazlar niçin topraklanır? Arıza akımlarını toprağa akıtmak için. Her cihaz için topraklama gereklimi? TN de nötr koparsa akım makinanın direk gövdesindedir.

79 Çevre topraklaması topraklamayı kuvvetlendirmek için yapılır. Toprağa kaçak olduğu zaman topraklama sigortayı attırır. Cihaz üzerindeki statik elektrikleri yok etmek için topraklama yapılır.

80 Evlere gelen şebeke voltajı 220 veya 380 olarak değişebilir ve güç faktörüne göre değişir Motorun 3 fazından biri gelmiyordu. Diğer faz ile köprü yaptım, motor yine çalışmadı. Ne dersiniz? 0,25 Ohmu yakalayamazsak sigortanın akımınımı düşüreceğiz. Gerilimlerin geri dönüşü için parafudr kullanmak lazım.

81 KAR çalıştığı nasıl denenecek: Cevap: Nötr ile toprağı birbirine değdirerek deneyebiliriz. Ama hemen açacak. Günlük kontrol edilecekmi? Hayır KAR olduğunda topraklamayı kullanmaz. KAR takıldığı yerde topraklama gerekirmi? Bence yok. Avrupa ülkesinde yok. 1,6 katsayısı tüm sigorta ve kesicilerde kullanılır. 63 A den sonra TMŞ kullanılır.

82 Topraklama direnci: C 32 A ile TT Sistemde: R A = U B /I a = 50V/320A= 0,16 Ohm olur. TN Sistemde: R A = U 0 /I a = 230V/320A= 0,71 Ohm olur. Yıldırım akımı 20 m de sönümlenir. 60 V ta insan ölüyor. 40 A (20 kw) üzeri TMŞ kullanın. Toprağın rengi sarı yeşil. Yıldırımdan aldığımız akım ile bir lambayı 3 dakika yakıyoruz.

83 Potansiyel dengeleme binanın stresini almak için yapılır! Topraktan akım trafo merkezine nasıl akar? Sigortanın atması için sürekli akımın olması lazım. Vatandaş feryadı: Üniversiteyi yeni bitirdim. 3 tane paralel çalışan bir trafo projesi aldım. Projeyi nasıl yaparım?

84 Arkadaşlar ben bir kamu kurumunda mühendisim. Yapı denetim şubesindeyim, yeni başladım. Karşıma çıkan elektrik projesini nasıl kontrol edeceğim. Hiç temelim yok lütfen yardım!!! 400 m 3 toprak hesabı yaptım. Ne yapayım?