15. ÜNİTE İÇ ELEKTRİK TESİSATLARINDA TOPRAKLAMA VE SIFIRLAMA

Transkript

1 15. ÜNİTE İÇ ELEKTRİK TESİSATLARINDA TOPRAKLAMA VE SIFIRLAMA KONULAR 1. TOPRAKLAMA VE SIFIRLAMA 2. TOPRAKLAMA VE SIFIRLAMA YAPMANIN AMACI, YAPILDIĞI YERLER 3. TOPRAKLAMANIN YAPILIŞI VE SIFIRLAMANIN YAPILIŞI 4. MONOFAZE TESİSATLARDA SIFIRLAMA YAPMANIN SAKINCALARI 5. KAÇAK AKIM RÖLESİNİN TANITILMASI

2 15.1 TOPRAKLAMA VE SIFIRLAMA Topraklama Enerji üretim, iletim ve dağıtım şebekelerinde insan hayatı ve bazı aygıtların korunması bakımından yapılan en etkili önlemlerden biri de topraklamadır. Gerilim altında olmayan bütün tesisat kısımlarının, uygun iletkenlerle toprak kitlesi içerisine yerleştirilmiş bir iletken cisme (elektrot) bağlanmasıdır. Topraklamanın amacı, elektrikli alıcıları kullananların can güvenliğini sağlamak ve cihazların zarar görmesini önlemektir. Bütün elektrik makinelerinin gövdeleri, boruların madeni kısımları, kurşunlu kabloların kurşun kılıfları, tablo ve benzerlerinin metal kısımları topraklanmalıdır. Topraklama işletme akım devresinin bir noktasının veya bir tesisisin akım taşımayan iletken kısımları ile toprak arasında iletken bir bağlantı kurmak olarak ta tanımlanabilir. Topraklama tesisi can ve mal güvenliğini sağlayarak daha güvenli ve sağlıklı bir yaşam koşulu sağlar Sıfırlama İnsanları tehlikeli temas gerilimlerine karşı korumak için tüketicilerin işletme akım devresine ait olmayan ve fakat bir izolasyon hatası sonucunda gerilim altında kalabilen iletken kısımların, örneğin madenî muhafazaların nötr hattı ile iletken olarak bağlanmasına sıfırlama denir. Sıfırlama yapılmış tesislerde, koruma topraklamasında olduğu gibi, işletme araçlarında izolasyon hatası nedeniyle meydana gelen yüksek temas gerilimlerinin sürekli olarak kalması önlenir. Bu sistemde, korunacak işletme aracının gövdesi nötr ile bağlanır. İşletme aracında bir izolasyon hatası meydana gelirse, sıfırlama sayesinde bir hata akımı oluşur. Hata akımı devresini, şebekenin hat direnci (R h ), sıfırlama iletkeni ile nötr hattının direnci (Rho) ve transformatörün hatalı faz sargısının direnci (R T ) üzerinden tamamlar. Bu devrede etkili olan gerilim hatalı faza ait 220 Voltluk faz gerilimidir. Devredeki dirençlerin toplamı çok küçük olduğundan, devreden geçen hata akımı, kısa devre akımı seviyelerindedir. Netice olarak, devreyi koruyan sigorta eriyerek veya aşırı akımla çalışan manyetik korumalı otomatik anahtar faaliyete geçerek devrenin enerjisini keser. Dolayısıyla temas gerilimi ortadan kalkar TOPRAKLAMA VE SIFIRLAMA YAPMANIN AMACI, YAPILDIĞI YERLER Koruma topraklamasının amacı: İnsanları ve hayvanları tehlikeli dokunma ve adım gerilimlerine karşı korumak için gerilim altında olmayan iletken tesis bölümlerinde meydana gelebilecek yüksek dokunma geriliminin sürekli olarak kalmasını önlemektir. 252

3 Sıfırlama yapmanın amacı: İşletme araçlarının gövdesinde yüksek dokunma gerilimlerinin sürekli olarak kalmasını önlemektir TOPRAKLAMANIN YAPILIŞI VE SIFIRLAMANIN YAPILIŞI Topraklamanın Yapılışı Uygulamada koruma topraklaması, işletme topraklaması ve özel topraklama olmak üzere üç farklı topraklama çeşidi bulunmaktadır. Bunları kısaca açıklamakta yarar vardır. Şekil 15.1 Topraklama sistemi çeşitleri Koruma Topraklaması Bir yalıtım hatasında elektrik devresinin aşırı akım koruma aygıtları ile açılmasını sağlamak için gerilim altında olmayan iletken tesis bölümlerinin topraklayıcılar ya da topraklanmış bölümlere doğrudan doğruya bağlanmasıdır İşletme Topraklaması Aktif bölümlerin ve sıfır iletkeninin topraklanmasına işletme topraklaması denir. İşletme topraklaması iki şekilde yapılır. Bunlar: Dirençsiz işletme topraklaması: topraklama devresine direnç koymadan, doğrudan doğruya yapılan topraklamadır. Dirençli işletme topraklaması: Omik, endüktif ya da kapasitif bir direnç 253

4 üzerinden yapılan topraklama olup genellikle OG sistemlerinde uygulanır Yıldırıma Karşı Yapılan Topraklama Yıldırım düşmesi durumunda, işletme gereği gerilim altında bulunan iletkenlere atlamaları geniş ölçüde önlemek ve yıldırım akımını toprağa iletmek için işletme akım devresine ilişkin olmayan iletken bölümlerin topraklanmasıdır Fonksiyon Topraklaması Bir iletişim tesisinin veya bir işletme elemanının istenen fonksiyonu yerine getirmesi amacıyla yapılan topraklamadır. Fonksiyon topraklaması, toprağı dönüş iletkeni olarak kullanan iletişim cihazlarının işletme akımlarını da taşır. Bir tesisin veya bir işletme elemanının istenen fonksiyonu yerine getirebilmesi amacıyla yapılan topraklamadır. Yıldırım etkilerine karşı koruma, raylı sistem topraklaması, zayıf akım cihazlarının topraklaması, telsiz haberleşme sistemleri bu tip topraklamaya en iyi örneklerdir. Ayrıca statik elektriğe karşı topraklamada yapılmaktadır: Statik Elektrik; elektronların atomlar arasında hareket etmesiyle ortaya çıkan enerji olarak düşünülebilir. Statik elektriğe en büyük örnek olarak yıldırım verilebilir. Kısacası statik elektrik; katının katıya, sıvının katıya veya iki sıvının birbirine sürtünmesi sonucu oluşan, genel olarak bir işe yaramayan ve zaman zaman arklar şeklinde boşalan elektrik enerjisidir. Bu boşalma genel olarak kontrol altına alınamaz ve statik elektrikten faydalanılamaz. Ancak; Bu kontrolsüz güç çok önemli bir yangın çıkış sebebidir. Endüstriyel ve ticari işlemlerde, yangın riskinden dolayı statik elektriğin büyük bir önemi vardır. Endüstriyel ve ticari işlemlerde statik elektrik; transport işlerinde, konveyör bantlarında, kaplama işlemlerinde, örtme ve doldurma işlemlerinde, basım ve matbaa işlemlerinde, karıştırma işlemlerinde ve sprey uygulamaları gibi birçok yerde görülmektedir. Örnek olarak: Statik elektrik binalardaki haberleşme, güç hatları ve elektrik sistemlerine büyük ölçüde zarar verir. Makinelerde bulunan sensörler, ölçme kafaları, yazıcı kafaları gibi elektronik malzemeler elektrostatik yüklenmeden etkilenebilir. Ameliyathanede kullanılan birçok uçucu gaz karışımı, patlayıcı olduğundan burada yapılan hareketler statik elektriğin birikmesine ve sonunda ani elektrik boşalmalarına sebep olmamalıdır Topraklama Elemanları ve Özellikleri Topraklama tesislerinin yapımında topraklayıcılar (topraklama elektrodu), topraklama iletkenleri ve bağlantı parçaları kullanılır. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı tarafından yayınlanan Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği ne uygun olarak şerit, profil (köşebent), levha ve örgülü iletken topraklama elemanları üretilmektedir. 254

5 Elektrot Topraklayıcı (topraklama elektrodu): Toprağa gömülü ve toprakla iletken bir bağlantısı olan veya beton içine gömülü, geniş yüzeyli bağlantısı olan iletken parçalarıdır. Konuma göre topraklayıcılar: Yüzeysel topraklayıcı: Genel olarak 0,5-1 m arasında bir derinliğe yerleştirilen topraklayıcıdır. Galvanizli şerit veya yuvarlak ya da örgülü iletkenden yapılabilir ve yıldız, halka, gözlü topraklayıcı ya da bunların karışımı olabilir. Derin topraklayıcı: Genellikle düşey olarak 1 m den daha derine yerleştirilen topraklayıcıdır. Galvanizli boru, yuvarlak çubuk veya benzeri profil malzemelerden yapılabilir. Topraklayıcı olarak aşağıdaki elemanlar kullanılabilir: Şerit veya örgülü iletken topraklayıcı Çubuk topraklayıcı veya profil (Köşebent) topraklayıcı Levha topraklayıcı Şerit Topraklayıcı Şerit, yuvarlak iletken ya da örgülü iletkenden yapılan ve genellikle derine gömülmeyen topraklayıcılardır. Resim 15.1 şerit topraklayıcı Bunlar, uzunlamasına döşenebileceği gibi yıldız, halka, gözlü topraklayıcı ya da bunların bazılarının bir arada kullanıldığı biçimde düzenlenebilir. 255

6 Zemin koşulları elverişli ise, şerit topraklayıcılar genel olarak 0,5 ila 1 m derinliğe gömülmelidir. Bu arada yayılma direncinin üst zemin tabakasının nemine bağlılığı ve donma olasılığı göz önünde bulundurulmalıdır. Şerit topraklayıcıların uzunluğu istenen yayılma direncine göre bulunur. Çubuk (Derin) Topraklayıcı Boru ya da profil çelikten yapılan ve toprağa çakılarak kullanılan topraklayıcılardır. Çubuk topraklayıcılar yere olabildiğince dik olarak çakılmalıdır. Resim 15.2 Çubuk topraklayıcı İstenen küçük yayılma direncinin sağlanabilmesi için birden çok çubuk topraklayıcının kullanılması gerekiyorsa, bunlar arasındaki açıklık, en az bir topraklayıcı boyunun iki katı olmalıdır. Toprağın üst tabakasının kuruması ve donması gibi nedenlerle paralel bağlı çubuk topraklayıcılar bütün uzunlukları boyunca etkili olmadıklarından, bunlar arasındaki uzaklık bir topraklayıcının etkili boyunun en az iki katı olmalıdır. Levha Topraklayıcı Dolu ya da delikli levhalardan yapılan topraklayıcılardır. Bunlar genel olarak diğer topraklayıcılara göre daha derine gömülür. Levha topraklayıcılar zemine dikey olarak gömülmelidir. Bunların boyutları gerekli yayılma direncine göre seçilir. Topraklama tesislerinde genel olarak l m X 0.5 m ile 0,7 x 0,7m lik bakır levhalar kullanılır. Levhanın üst kenarı toprak yüzeyinden en az 1 m aşağıda olmalıdır. Küçük bir yayılma direnci elde etmek için birden çok levha topraklayıcı kullanılması gerektiğinde bunlar arasındaki açıklık en az 3m olmalıdır. Aynı yayılma direncini sağlamak için şerit ve çubuk topraklayıcılar yerine levha topraklayıcı kullanıldığında bunlara oranla daha fazla gereç kullanılması gerekir. Topraklamanın tesis edileceği yerde toprağın elverişsiz yapısı nedeniyle topraklama direnci yetersiz görülürse bu takdirde kazayağının ve yıldız topraklamanın uçları birer çubuk elektrotla takviye edilmelidir. Bu şekilde kazayağı, yıldız 256

7 topraklama+çubuk elektrot birleşimi kesin bir mükemmellik sağlar. Kazayağı biçiminde topraklama: Kazayağı biçiminde topraklama normal olarak topraklama iletkeni boyu 25 m lik ve 30x2 veya 30x3 mm lik bakır şeritten ve aşağıda açıklanan şekillerden biri ile yapılır. Resim 15.3 Levha topraklayıcı Topraklama şeridi üç dal halinde toprağın 80 cm derinliğinde yelpaze biçiminde kazılmış kanalların içine yerleştirilmelidir. Bu kazayağının en uzun kolu 8-12 m arasında ve bir ucundan kontrol klemensi ile irtibatlandırılmalıdır. Diğer iki kolun boyu 6-9 m olmalı, uzun kola özel kazayağı klemensi ile bağlanmalıdır. Toprağın durumu yukarıdaki şekilde kazayağını gerçekleştirmeyi imkânsız kılıyorsa; o zaman topraklama şeridinin 25 m lik uzunluğu muhafaza edilerek kazayağı değişik boylarda 3 veya 2 kol halinde tesis edilir. Kazayağı kolları arasında 4 lik açı olmalıdır. Topraklamanın tesis edileceği kadar yeterli alan olmaması halinde yıldız şeklinde bir kenarı 2 m den az olmayan açıları 60 bir eşkenar üçgen topraklama yapılır. Topraklama elektrotları toprak ile sürekli temasta bulunduğu için korozyona (kimyasal ve biyolojik etkiler, oksitlenme, elektrolit, korozyon oluşumu ve elektroliz vb.) karşı dayanıklı malzemeden olmalıdır. Bunlar hem montaj esnasında çıkabilecek mekanik zorlanmalara karşı dayanıklı olmalı hem de normal işletmede oluşan mekanik etkilere dayanmalıdır. Beton temeline gömülen çelik ve çelik kazıklar veya diğer topraklayıcılar topraklama tesisinin bir kısmı olarak kullanılabilirler. 257

8 Resim 15.4 Topraklama Bağlantı Elemanları Sıfırlamanın Yapılışı Sıfırlamanın koruma etkisi, prensip itibariyle koruma topraklamasının, özellikle su borusu şebekesi üzerinden yapılan topraklamanın aynısıdır. Sıfırlama sisteminde akımın dönüş yolu koruma iletkeni ve nötr hattı üzerinden olduğundan bunun toplam direnci daha küçük olur. Nötr hattı daha kolay kontrol edilebildiğinden daha güvenilir bir akım devresi oluşturulmuş olur. Sıfır iletkeni bir koruma iletkeni değildir. Çünkü bu iletkenin üzerinden işletme akımı geçebilir. Fakat cihazları sıfır iletkenine bağlayan iletkenler koruma iletkenidir. Arıza olmadığı takdirde bunun üzerinden hiçbir akım geçmez. Eski tesislerde nötr iletkeni, sıfır iletkeni ve koruma iletkeni olarak kullanılmaktadır. Hâlbuki yeni yapılan modern tesislerde sıfırlama için kofreden itibaren, ayrıca topraklanmış bir koruma hattı çekilmektedir. Alternatif akım tesislerinde, üç fazlı dengesiz yüklerde nötr hattı üzerinden işletme akımı geçebilmektedir. Bu ise sıfırlamanın yapıldığı tesislerde, cihaz gövdesinde istenmeyen gerilimlerin oluşmasına neden olacaktır. Hâlbuki koruma hattında hiçbir zaman istenmeyen gerilimler olmayacaktır. Aşağıdaki şekilde böyle bir sistemin olduğu modern sıfırlama sistemi gösterilmektedir. Soru: Uçak, helikopter, gemi, otomobil topraklama sistemi var mıdır ve nasıldır: Cevap: Yalnızca uçak ve helikopterlerde değil, otomobil ve gemilerde de DC güç kaynağından, yük elemanlarına yalnızca bir hat uzatılır ve dönüş hattı olarak, aracın metal gövdesi kullanılır. Bunun için, güç kaynağının kutuplarından birini yüke, yükün diğer ucuyla güç kaynağının serbest kalan kutbunu da metal gövdeye bağlamak yeterlidir. Topraklama ucu diye, metal gövdeye bağlanan uca denir ve bu aslında toprakla ilgisi olmayan hayali bir topraklamadır. 258

9 Bunun için güç kaynağının + ya da kutbunu kullanmak arasında, akımın bir veya diğer yönde dolaşıyor olmasından başka, hele işlevsel açıdan hiçbir fark yoktur. Çünkü, pozitif topraklamanın tercihi halinde güç kaynağı, + kutbunun bağlı olduğu gövde bölgesinden çektiği düşük enerjili elektronları ivmelendirip yüke doğru pompalamakta, yükten geçerken enerjisini büyük oranda kaybeden elektronlar, yükün diğer ucunun bağlı olduğu diğer bir gövde bölgesine iade edildikten sonra gövdeye yayılmaktadır. Negatif topraklamanın tercihi halinde ise, güç kaynağı yük üzerinden, dolayısıyla da yükün diğer ucunun bağlı olduğu gövde bölgesinden çektiği düşük enerjili elektronları ivmelendirip, yük üzerinden geçirmekte, kazandıkları enerjiyi büyük oranda kaybeden elektronları kendisine çekip, kutbunun bağlı olduğu bir başka gövde bölgesine iade etmektedir. Şekil 15.2 Örnek bir sıfırlama uygulaması Yük her iki durumda da çalışır. Dolayısıyla, topraklama amacıyla hangi kutbun kullanılacağı, sadece bir tercih meselesidir. Fakat bir veya diğer kutbun tercih 259

10 edilmesinden sonra, devrede kullanılacak olan yük elemanlarının ve güç kaynağını yüklemeye yarayan dinamonun, yapılan tercihe uygun şekilde bağlanması, bunun mümkün olabilmesi için de, bağlantı uçlarının imalat sırasında ona göre şekillendirilmiş olması gerekir lu yıllarda otomobil üretiminin hız kazanıp yaygınlaştığı sıralarda, özellikle İngiliz üreticiler pozitif topraklama tercihinde bulunmuş. Bu tercihin nedeni bir olasılıkla, negatif topraklamanın kullanılarak gövdeye yüksek enerjili elektronların pompalanıyor olması halinde, civardaki oksijen atomlarının bu elektronların çekiciliğine kapılarak gövdenin metal atomlarıyla daha kolay birleşeceği ve daha hızlı galvanik paslanmaya yol açacağı endişesi idi. Hâlbuki aynı durum, pozitif topraklama halinde de, bu sefer yükün gövdeye bağlandığı uç civarında söz konusudur. Şimdi artık, negatif topraklama standarttır. Bahsettiğiniz durum, artık neredeyse koleksiyon malzemesi haline gelmiş bulunan eski araçlarda söz konusudur. Kaldı ki onların da çoğu, negatif topraklamaya dönüştürülmüş haldedir MONOFAZE TESİSATLARDA SIFIRLAMA YAPMANIN SAKINCALARI Topraklama hattının tesis edilmediği zorunlu durumlarda yapılan sıfırla koruma görevinin yanında, aşağıda belirtilen sakıncalara da sebebiyet vermektedir. Bina veya tesisi besleyen ana kolon hattında veya sayaçta herhangi bir arıza veya yenileme sonucunda yeniden bağlantı yapılırken faz veya nötr hatları yer değiştirebilir. Böylece faz iletkeni doğrudan cihazın gövdesine bağlanır. Bu durumda kullanıcılarla elektrik akımı arasında doğrudan temas sağlanabilir. Üç fazlı beslemeli tesisatlarda yapılan sıfırlamada, fazlardan birisinin kaçak akım oluşturması nedeniyle yalnızca bir faza ait sigorta atar. Böylece üç fazlı tesisatta bulunan, devresinde sigortadan başka koruma aygıtı bulunmayan motor veya alıcılar iki faza kalarak arızalanırlar. Üç fazlı dengeli yüklenmiş tesislerde nötr veya sıfır hattından akım geçişi olmaz. Şebekeler genellikle dengesiz olarak yüklendikleri için nötr hattından akım geçişi de söz konusu olmaktadır. Bunun için sıfırlamanın yapıldığı bir veya üç fazlı tesislerde aşağıdaki hususlara dikkat edilmesi gereklidir: Nötr hattı kesintisiz ve eksiz olmalıdır. Nötr hattı üzerinde şalter, anahtar veya sigorta bulunmamalıdır. 260

11 Nötr iletkeni faz iletkenleri ile birlikte açılmalı, nötr iletkeni tek başına açılmamalıdır. Şekil 15.3 Elektrik iletkenlerinin sıfırlamada fiş ve priz üzerinden taşınabilir bağlantılarının yapılması Elektrik tüketim aygıtlarının ve makinelerinin fiş ve prizler üzerinden taşınabilir bağlantılarının yapılmasında Şekil 15,3 te gösterilen bağlantı şartları geçerlidir. Sıfırlama sadece aşağıdaki şartlar altında koruma tedbiri olarak uygulanabilir: Aşın akım koruma aygıtı Kullanıldığı yer k Eriyen telli sigorta Kısa devre akımı ile açan koruma anahtarı Hat koruma anahtarı (2) 25 A e kadar Kablo ve hava hattı şebekeleri 2.5 Hızlı kesen sigorta 3.5 Tüketici Y a v a ş 50 A 3.5 tesisleri kesen sigorta 63 A 5 Kablo ve hava hattı şebekeleri 1.25 Tüketici tesisleri (I) Kablo ve hava hattı şebekeleri 2.5 Tüketici Tesisleri 3.5 (I) Burada la = 1.25 I A olup I A aygıt üzerinde ayarlanan açma akımıdır. (II) Hat koruma anahtarı ( anahtarlı otomatik sigorta, minyatür kesici ya da otomat) olarak da adlandırılmaktadır. Tablo 15.1 Aşırı Akım koruma aygıtlarının açma akımlarının anma akımlara oranını veren k katsayıları (la = k. In ) 261

12 Aşırı akım koruma aygıtları yerine, sıfır iletkeninde en küçük bir kısa devre akımının baş göstermesi ya da üç faz iletkeninden fark akımının geçmesi sonucunda açıcıları çalışan ve yukarıdaki çizelgedeki, kablo ve hava hattı şebekeleri için geçerli olan katsayıya uygun olarak devreyi kesen istasyon koruma anahtarları da kullanılabilir. 1.Maddede belirtilen yazılı şartlar, dağıtım şebekesinin herhangi bir bölümünde gerçekleştirilemezse, o bölümde sıfırlama uygulanamaz. 1.Maddede belirtilen yazılı şartlar, tüketici tesislerinde gerçekleştirilemezse, sıfır iletkeni bir koruma anahtarı ( örneğin hata gerilimi koruma anahtarı) ile denetim altına alınırsa, sıfırlama uygulanabilir. Bu durumda koruma anahtarı faz iletkenleri ile birlikte sıfır iletkeninin devresini de kesmelidir. Sıfır iletkeninin iletkenliği en az faz iletkeninkine eşit olmalıdır. Tablo 15.2 ye uygun ayrıcalıklara izin verilir. Boru içindeki iletkenler, Faz iletkeninin Hava hatları. Açık çekilen Çok damarlı yalıtılmış anma kesiti mm 2 hatlar iletkenler, Kablolar Tablo 15.2 Faz iletkenleri ile aynı gereçten yapılan sıfır iletkenlerinin anma kesitleri 262

13 Sıfırlama uygulanan şebekelerde, toprak üstünde kullanılan ve sıfır iletkeni ile topraklayıcı arasına çekilen topraklama iletkeninin kesiti, bakır için en az 16 mm 2, galvanizli çelik şerit için en az 100 mm 2 ve şerit kalınlığı 3 mm olmalıdır. Toprak içinde çekilen yalıtılmış bakır iletkenlerin kesiti de toprak üstündekiler gibi olmalıdır. Elektrik dağıtım şebekesinin bulunduğu alanda iyi nitelikli alıcılar bulunuyorsa, sıfır iletkenleri bunlara bağlanmalıdır. Metal su şebekesi bulunan yerlerde sıfır iletkeni, su borularına olabildiği kadar çok yerde bağlanmalıdır. Bağlantı iletkenleri iletkenlik bakımından sıfır iletkenine eşdeğer olmalıdır. Bununla birlikte bağlantı iletkeninin kesiti bakır için 50 mm 2 den, çelik şerit için en az 3 mm kalınlıkta olmak koşulu ile 100 mm 2 den fazla olması gerekmez. Sıfırlamanın uygulandığı şebeke ve tesislerde sıfır iletkeni ile bağlantısı olmayan koruma topraklamasının yapılmasına izin verilmez. İç Tesisat Yönetmeliğinin 35. maddesinin b.2 bendinde yazılı şartlara uygun olan P tüketici tesisleri ile alçak gerilim bölümündeki metal parçaları yüksek gerilim bölümündeki koruma topraklama tesisine bağlanan ve yıldız noktaları ayrıca topraklanan transformatör merkezleri bu kuralın dışındadır. Sıfırlamanın uygulandığı şebeke ve tesislerde koruma iletkeni sıfır iletkenine bağlanmaksızın, hata gerilimi ile çalışan koruma aygıtları kullanılabilir; ancak bu durumda koruma iletkeni ve korunacak aygıt, topraklama direnci 1 ohm dan küçük olmamalıdır. Tüketici tesislerinde, sıfır iletkenleri de faz iletkenleri gibi yalıtılmalı, özenle döşenmeli ve bunlarla birlikte aynı boru içinde ya da çok damarlı kablo ve iletken kullanıldığında bunlarla ortak kılıf içinde çekilmelidir. Sıfır iletkenlerinin sonradan çekilmesi durumunda, sabit çekilen iletkenler ortak bir kılıf ya da boru içinde bulunmayabilir. Bu sıfır iletkeninin yalıtılması, özenle çekilmesi ve belli renklerle tanıtılması zorunludur. 263

14 Birden fazla akım devresi için ortak bir sıfır iletkeni kullanılamaz. Akım devresi. Bir sigorta üzerinden beslenen tesis bölümüdür. Sıfır iletkeni, özel koruma iletkeni ve orta iletken belli renklerle tanıtılmalıdır. Sıfır iletkeni üzerine aşırı akım koruma aygıtları konulamaz. Sıfır iletkenlerinin devresi yalnız başına açılıp kapatılmamalıdır. Sıfır iletkenlerinin devresinin faz iletkenlerininki ile birlikte açılıp kapatılabilir olması durumunda, bu iletken üzerinde bulunan bir kontak, kapamada öncelikle ve açmada gecikme ile hareket etmelidir. Ani açıp kapamalı anahtarlar kullanılıyorsa, sıfır iletkeni ile faz iletkenleri devresinin aynı zamanda açılıp kapanması yeterlidir. Kabloların kurşun kılıfları yalnız başına sıfır iletkeni olarak kullanılamaz. Bununla birlikte kurulu kablo şebekelerinde gerilimin değiştirilmesi durumunda, sıfırlama şartlan yerine getirilmişse ve kurşun kılıf şebekenin birçok yerinde ve olabildiğince tüm abone bağlantılarında su borusu şebekesine iletken olarak bağlanmışsa, kurşun kılıf yalnız başına sıfır iletkeni olarak kullanılabilir. Kurşun kılıflar kablo ek kutularında birbirlerine iyi iletken bir biçimde bağlanmalıdır. Konsantrik iletkenli kuvvetli akım kablolarında bu iletken sıfır iletkeni olarak kullanılabilir. Elektrik tüketim aygıtlarının ve makinelerin fiş ve priz üzerinden taşınabilir bağlantılarının yapılmasında Şekil 15,3 te gösterilen bağlantının yapılması zorunludur. Sıfırlamanın etkinliği, tesis işletmeye alınmadan önce denetlenmelidir KAÇAK AKIM RÖLESİNİN TANITILMASI Elektrik tesisatında küçük görülen ancak zararları bakımından hiç de küçümsenmeyecek kaçak akımları fark ederek devreyi açan anahtarlara kaçak akım koruma anahtarları (diferansiyel koruma cihazı) denilmektedir. 264

15 Resim 15.5 Kaçak akım koruma rölesi, bir ve üç fazlı Şekil 15.4 İnsanın elektriğe çarpılma yöntemleri Kaçak akım koruma anahtarları, herhangi bir tesisatın hattından gelen ve dönen akımların toplamının sıfır olması esasına göre çalışırlar. Normal bir tesisatta gelen akımların meydana getirdiği manyetik alanla giden akımların meydana getirdiği manyetik alan birbirine eşit ve zıttır. Burada tesisatın bir veya üç fazlı olması sonucu değiştirmez. Kaçak akım koruma anahtarının akım bobini, bir fazlı devreler için faz ile nötr, içinden geçecek şekilde bağlandığından tesisata gelen ve giden akımların bileşkesinden etkilenmektedir. Belirttiğimiz gibi gelen ve giden akımlar birbirine eşit ise bileşke alan sıfır olacağından cihazın akım bobinine etki eden alan bulunmayacaktır. Ancak tesisatın herhangi bir yerinden küçük bir kaçak (hata akımı) akım varsa, gelen akım giden 265

16 akıma eşit olmayacağından cihazın akım bobini üzerinde fark alanı (bileşke alan) meydana gelerek bir EMK indükler. Bu EMK, kaçak akım koruma anahtarının açma sınırına (30 ma) ulaştığında devreyi otomatik olarak kesmektedir (Faz ve nötrü beraber) 300 ma de devreyi açanlar yangın koruma anahtarı olarak isimlendirilir. Kaçak akım koruma anahtarı evde ve işyerinde tesisatın girişine, yangın koruma anahtarları ise ana kolon hattına bağlanmalıdır. Şekil 15.5 Kaçak akım rölesinin hata akımı sıfırken durumu 266

17 ÖZET Enerji üretim, iletim ve dağıtım şebekelerinde insan hayatı ve bazı aygıtların korunması bakımından yapılan en etkili önlemlerden biri de topraklamadır. Gerilim altında olmayan bütün tesisat kısımlarının, uygun iletkenlerle toprak kitlesi içerisine yerleştirilmiş bir iletken cisme (elektrot) bağlanmasıdır. Topraklama tesisi can ve mal güvenliğini sağlayarak daha güvenli ve sağlıklı bir yaşam koşulu sağlar. İnsanları tehlikeli temas gerilimlerine karşı korumak için tüketicilerin işletme akım devresine ait olmayan ve fakat bir izolasyon hatası sonucunda gerilim altında kalabilen iletken kısımların, örneğin madenî muhafazaların nötr hattı ile iletken olarak bağlanmasına sıfırlama denir. Sıfırlama yapılmış tesislerde, koruma topraklamasında olduğu gibi, işletme araçlarında izolasyon hatası nedeniyle meydana gelen yüksek temas gerilimlerinin sürekli olarak kalması önlenir. Bu sistemde, korunacak işletme aracının gövdesi nötr ile bağlanır. Koruma topraklamasının amacı: İnsanları ve hayvanları tehlikeli dokunma ve adım gerilimlerine karşı korumak için gerilim altında olmayan iletken tesis bölümlerinde meydana gelebilecek yüksek dokunma geriliminin sürekli olarak kalmasını önlemektir. Uygulamada koruma topraklaması, işletme topraklaması ve özel topraklama olmak üzere üç farklı topraklama çeşidi bulunmaktadır. Bunları kısaca açıklamakta yarar vardır. Topraklama tesislerinin yapımında topraklayıcılar (topraklama elektrodu), topraklama iletkenleri ve bağlantı parçaları kullanılır. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı tarafından yayınlanan Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği ne uygun olarak şerit, profil (köşebent), levha ve örgülü iletken topraklama elemanları üretilmektedir. Topraklama elektrotları toprak ile sürekli temasta bulunduğu için korozyona (kimyasal ve biyolojik etkiler, oksitlenme, elektrolit, korozyon oluşumu ve elektroliz vb.) karşı dayanıklı malzemeden olmalıdır. Sıfırlamanın koruma etkisi, prensip itibariyle koruma topraklamasının, özellikle su borusu şebekesi üzerinden yapılan topraklamanın aynısıdır. Sıfırlama sisteminde akımın dönüş yolu koruma iletkeni ve nötr hattı üzerinden olduğundan bunun toplam direnci daha küçük olur. Nötr hattı daha kolay kontrol edilebildiğinden daha güvenilir bir akım devresi oluşturulmuş olur. Topraklama hattının tesis edilmediği zorunlu durumlarda yapılan sıfırla koruma görevinin yanında, aşağıda belirtilen sakıncalara da sebebiyet vermektedir. 267

18 Toprak içinde çekilen yalıtılmış bakır iletkenlerin kesiti de toprak üstündekiler gibi olmalıdır. Birden fazla akım devresi için ortak bir sıfır iletkeni kullanılamaz. Akım devresi. Bir sigorta üzerinden beslenen tesis bölümüdür. Elektrik tesisatında küçük görülen ancak zararları bakımından hiç de küçümsenmeyecek kaçak akımları fark ederek devreyi açan anahtarlara kaçak akım koruma anahtarları (diferansiyel koruma cihazı) denilmektedir. Kaçak akım koruma anahtarları, herhangi bir tesisatın hattından gelen ve dönen akımların toplamının sıfır olması esasına göre çalışırlar. 268

19 DEĞERLENDİRME SORULARI 1. Aşağıdakilerden hangisi topraklama çeşitlerinden değildir? a) Koruma topraklama b) Genel topraklama c) İşletme topraklaması d) Özel topraklama 2. Aşağıdakilerden hangisi topraklama ile ilgili tanımlardan değildir? a) Topraklayıcı b) Topraklama iletkeni c) Sıfırlama d) Aktif bölümler 3. Aşağıdakilerden hangisi sıfırlamanın yapıldığı tesislerde dikkate alınmaz? a) Nötüre sigorta bağlanır. b) Nötür kesintisiz olmalı c) Nötür hatılında sigorta olmaz d) Nötür hatılında şalter olmaz 4. Sıfır hattının iletkenliği nasıl olmalıdır? a) Faz iletkeninde ince b) Faz iletkeninin iki katı c) Faz iletkeninden kalın d) Faz iletkenine eşit 5. Komutlarda doğrudan temas halinde tam bir koruma sağlayabilmek için kaçak akım rölesinin hassasiyeti ne olmalıdır? a) MA b) 40 MA c) 63 MA d) 50 MA 269