ELEKTRİK TESİSLERİNDE ÖNEMLİ BİR KAVRAM:TOPRAKLAMA

  Değerli blog takipçilerimiz,bugünkü yazımızda elektrik tesislerinin önemli bir parçası olan topraklama sisteminden biraz bahsedip sizleri bilgilendireceğim.

   

TOPRAKLAMA

 

  Toprak  sonsuz  büyüklükte  iletken  bir  kitledir  ve  bütün  elektrik  tesislerinin  bulunduğu  binaları veya  açık hava  tesislerini  sinesinde  taşır. Arızasız  bir şebeke  işletmesinde  toprak  üzerinden önemsiz  derecede küçük  akımlar  geçerler. Eğer elektrik  tesislerinde  bir  motor  isteyerek  veya bir hata  sonucunda  toprak  bir  iletkenin  bağlantı  haline  gelirse  tesisin  bu noktası  ile  toprak aynı  potansiyeli  alırlar. 

  Bundan  başka  simetrik olmayan  şebeke  hatalarında toprak  üzerinden  büyük  akımların  geçmesi  beklenebilir. Topraktan  geçen  akımın  bir  kısmı arıza  yerinde  bulanan  bir  kimsenin  üzerinden  geçerse, bunun  hayatı  tehlikeye  girebilir. Topraktan  geçen  kaçak  akımlar  ayrıca  yangına  da  sebep  olabilirler. 

  Toprağın  kendi  direnci ,0,05 ohm/km  gibi  gayet  küçük  bir  değerdedir.  Fakat  toprak  üzerinden  geçen  akımın  değerini  tayin  eden  devre  direnci, toprak  ile  temas  haline  gelen  noktalardaki  geçiş  veya  yayılma  direncidir. Bazı  hallerde  bu  temas, bir  izolasyon  hatası  sonucunda  tesadüfi  olarak  meydana  gelir. Bazı  hallerde ise, özel  olarak  toprağa  yerleştirilen  bir topraklayıcı  elektrot  üzerinden  toprak  ile  temas  sağlanır: buna  topraklama  denir.Bunlarda  aranan  en  önemli  özellik , toprak  geçiş  ( veya  yayılma)  direncinin  mümkün  olduğu  kadar  küçük  olmasıdır. 

  Toprak  üzerinden  geçen  hata  akımın  değeri, ayrıca  şebekenin  yıldız  noktasının  durumuna  bağlıdır. Mesela  yıldız  noktası  yalıtılmış  şebekelerde  bir  toprak  teması  halinde , şebekenin  cinsine  ve  büyüklüğüne  bağlı  olarak  50-100  A  mertebesinde  bir  kapasitif  akım  geçer. Toprak  teması  akımı , yıldız  noktasına  bağlı  bir  petersen  bobini  üzerinden  yaklaşık  olarak  5-10  A  gibi  bir  aktif  artık  akım  geçer. Yıldız  noktası  direkt  topraklanmış  bir  şebekede  ise  bir  toprak  kısa  devresi  akımı  1kA kadardır. 

  Elektrik  şebekelerinde  topraklama  tesisleri, bir  arıza  halinde  kısa  devre  akımlarının  insan  hayatını  tehlikeye  sokmayacak  yoldan  geçmelerini  sağlar. Bu  bakımdan  ,güvenilir  bir  topraklamanın  elde  edilmesi  için  bunun  iyi  hesaplanması  ve  şartlara  uygun  bir  şekilde  tesis  edilmesi  gerekir. Topraklamanın  hesaplanmasında, tesisin  geriliminden  ziyade  toprak  hatalarında  geçen  akımlar  rol  oynarlar. Topraklama  tesisinin  hesaplanmasında  şu  işlemlerin  yapılmaları  gerekir:

 

1) Muhtemel olan  en  büyük  hata  akımının  hesaplanması,

2) En  büyük  toprak  akımının  tayini,

3) Yayılma  direncinin  hesaplanması,

4) Topraklayıcı geriliminin  tayini

5) Temas  ve  adım  gerilimlerinin  bulunması.

Topraklama  tesislerinde  büyük  hayati  önemi  haiz  olan  temas  ve  adım  gerilimleri , üç  boyutlu  bir  akım  alanının  kısımları  olduklarından , bir  topraklama  tesisinin  hesaplanması , elektro tekniğin  zor  problemleri  arsındadır. Ayrıca  toprağın  özgül  direncinin  tayinindeki  güvensizlik  yüzünden , yapılan  hesaplar  sonucun da  güvenilir  değerlerin  bulunması  mümkün  olmaz.

Aşağıda  açıklanacağı  gibi , tesislerde  kullanılan  en  önemli  topraklamalar.

Koruma  topraklaması,

İşletme  topraklaması  ve

Yıldırım  topraklamasıdır.

Koruma  topraklaması:

  Yüksek  gerilim  tesislerinde  insanları  yüksek  temas  gerilimine  karşı  korumak  için  bir  koruma  topraklaması  yapılır. Bunun  için  işletme  akım  devresine  ait  olmayan , fakat  bir  hata  halinde  gerilim  altında  kalabilen  ve  insanların  temas  edebilecekleri  bütün  cihazların  ve  tesis  elemanlarının  madeni  kısımları , topraklama  iletkeni  üzerinden bir  topraklayıcıya  bağlanırlar.             

  Alçak  gerilim  tesislerinde  temas  gerilimine  karşı  koruma  sağlamak  için  uygulanan  çeşitli  metotlar  arasında  koruma  topraklaması  da  vardır:fakat  bunun  çok  iyi  bir  metot  olmadığı  ve  çeşitli  sakıncalarının  olduğu  açıklanmıştır. Buna  karşılık  yüksek  gerilim  tesislerinde  tehlikeli  temas  ve  adım  gerilimlerine  karşı  koruma  sağlamak  için  yegana  koruma  metodu  koruma  topraklamasıdır. Koruma  topraklaması  tesisin  boyutlandırılması  bakımından  ana kriter ’’ temas  gerilimi’’  olduğundan  Alman  VDE  yönetmeliklerine  göre  topraklama  tesisleri  o  şekilde  yapılmış  olmalıdır  ki,

1-) Yıldız  noktası  yatılmış  veya  kompanzasyon  bobini  üzerinden  topraklanmış şebekelerde  temel  gerilimi  65 V’un  üstüne  çıkmamalıdır.

2-) Yıldız  noktası  sürekli  veya  geçici  olarak  küçük  değerli  bir  direnç  üzerinden  topraklanan  şebekelerde  temas  gerilimi  belirli  değerlerin  üzerine  çıkmamalıdır. Zira, yapılan  araştırmalara  göre, ölümle  sonuçlanan  elektrik  kazalarında  bu  elektrik  miktarı  tespit  edilmediğinden, bu  değer  bir  kriter  olarak  geçerlidir. Burada  vücut  direnci  için  en  düşük  değer  olarak  1000 ohm  kabul  edilmiştir.

İşletme  Topraklaması

  Elektrik tesislerinde işletme akım devresine ait bir noktanın topraklanmasına işletme topraklaması denir. cihazların ve tesislerin normal işletmeleri için bu topraklama gerekir. İşletme topraklaması iki cinstir.

Direkt Topraklama

  Bu durumda topraklama üzerinde topraklama empedansından başka hiç bir direnç bulunmaz. Mesela  şebekenin  yıldız  noktasının  direkt  topraklanması , bu  cins  topraklamadır.

Endirekt  topraklama

  Bu durumda topraklama, ilave bir ohmik, endüktif ve kapasitif direnç üzerinden  yapılır

İşletme  topraklaması, işletme akım devresinin toprağa karşı potansiyelinin belirli bir değerde bulundurulmasını  sağlar.

  Koruma  topraklaması  üzerinden  yalnız  bir  hata  halinde  bir  akım  geçtiği  halde , işletme  topraklaması üzerinden  arızasız  durumda  dahi  bir  akım  geçebilir.Hem  alçak  gerilim  ve  hem  de  yüksek  derilim tesislerinde  yıldız  noktasının  topraklaması , bir  işletme  topraklanmasıdır. İşletme  topraklaması , fonksiyon  bakımından  koruma  topraklaması ile  yakından  ilgilidir. Mesela  bir  fazlı  toprak  temasında  hata  akımı , devresini  işletme  topraklaması  üzerinden  tamamlayarak  arıza , bir  fazlı  kısa  devreye  dönüşmektedir. 

  Alçak  gerilim  tesislerini  besleyen  akım  kaynaklarının  yıldız  noktaları  genellikle  bir İşletme  topraklaması  üzerinden  topraklanır.  Bunun  toplam  direncinin Ro  küçük  veya  =2ohm  olması  arzu  edilir.Zira  bir  faz toprak  kısa  devresinde  Ro  direnci  üzerinden  koruma  hattının  ve  buna  bağlı  cisimlerin  toprağa  karşı  gerilimi  yükselir.Topraklama ve yıldırımdan korunmak için alınan önlemler genel olarak TV verici ve aktarıcı istasyonlarının tesisi sırasında ikinci derece de önemsenen hususlar içinde yer alır. Ancak, istasyonların bulunduğu coğrafik koşullar ve enerji şartları nedeniyle topraklama hatasından ve yıldırımdan meydana gelen etkiler milyarlarca değerindeki tesis ve cihazlara büyük zararlar verir. Yaptığı tahribatın büyüklüğü ile doğru orantılı uzun süreli yayın kesintilerine maruz kalınır.

Yıldırım  topraklaması

  Elektrik  tesislerinde  yıldırıma  karşı  korumak  için, parafudurların  topraklama  uçları  ile  açık  hava  tesislerinde  yıldırımın düşmesi ihtimali olan bütün madeni kısımlar,mesela hava hatlarının koruma iletkenleri ,madeni veya beton direkler özel bir topraklayıcı üzerinden topraklanır:buna yıldırım topraklaması adı verilir.

 Yıldırım topraklaması da bir nevi koruma topraklamasıdır  ve onun  için iki topraklama biri birine bağlanır.Yıldırım topraklamasının amacı, her elektrik tesislerine düşen bir yıldırım düşmesinin sebep olduğu aşırı  gerilim dalgasının isletme araçlarına zarar vermeden  toprağa iletilmesi ve hem de binalara düşen yıldırımın, insan hayatına zarar vermeden ve bir yangına  sebep olmadan toprağa atılarak zararsız hale getirilmesidir.Tarih boyunca yıldırımdan anlaşıldığı kadarıyla, yıldırımdan korunma sistemleri de o oranda gelişmiştir. Yıldırım üzerine ilk teoriler 17. Yüzyılda tespit edilmeye başlanmıştır. 

 Descartes adındaki bilim adamı bulutların çarpışmasından sıkışan havanın ışık ve ısı etkisi meydana getirdiğini ve ısının gürültüye neden olduğunu söyleyerek yıldırımla ilgili ilk teoriyi ortaya atmıştır. 18. Yüzyılın ortalarında Rahip Nollet Denel fizik dersleri adlı kitabında elektrikle yıldırımın ilgisini anlatmıştır. Bu tarihten sonra fizikçi Jallbert, yıldırım olayı ile sivri uçların ilgisini dile getirmiştir. Yine aynı yıllarda Romans, yıldırım olayının bir elektriksel olay olduğunu söyleyerek yıldırım olayında elektrikten bahsediyordu.

  Franklın 1725 yılında balon deneyi yaparak bulutların elektrik yüklü olduğunu ispatlamıştır. Daha sonra yıldırım konusundaki gelişmeler 1929 yılında İngiliz doktor Simson ve Fransız Mathias tarafından yapılan açıklamalarla devam etmiştir. Yıldırımın meydana gelişimi yapılan gözlemler ve incelemeler sonunda dört şekilde olduğunu ortaya koymaktadır.

Yıldırım, bulut ile yer arasındaki elektrik yüklerinin hızlı deşarj olma olayıdır.

Havada asılı bulunan elektrik yüklü bulutlarda hava iyi bir iletken olmadığı için yaklaşık 10 milyon voltluk gerilim oluşturur. Bu bulutların şarj olması anında fırtına bulutunun tabanı yere yakın olan kısmı negatif yükle yüklenir. Bu arada yer pozitif yükle yüklenir. Bazı durumlarda bunun terside mümkündür. Sonuç olarak yüklenme işlemi bulut boyutunda yerde de oluşur.

Fırtınanın artmasıyla bulutlardaki negatif ve yerdeki pozitif yük ayrışması devam eder. Fırtına şiddetlendikçe bulutla yer arasında bulunan yalıtkan hava iletken hale geçmeye başlar ve bulutla yer arasındaki potansiyel farkı da arttıkça havayı delmesi kolaylaşır. Havanın delinmesiyle buluttaki yüksek voltaj toprağa deşarj olur. Bu deşarjlarda 2000 ile 200 000 amper arası akım akmaktadır. Atmosferik olaylarda bulutla bulut arasında voltaj boşalmasına şimşek, bulutla yer arasındaki voltaj boşalmasına yıldırım denilir.

Yıldırımın oluşması, bir bulutun alt kısmındaki enerjinin yeterli seviyeye geldiği zaman (10kv/cm2) toprağa doğru bir elektron demeti olarak harekete geçmesidir. Birinci demet 10 ile 50 metrelik mesafeyi 60 – 50 000 km/sn arasındaki hızla kat eder. 30 ile 100 mikron saniye süren bir aradan sonra ikinci bir deşarj birinci deşarjın yolunu izler ve birinciden 30 ile 50 metre arası daha ileri gider. Daha sonra üçüncü deşarj ardından dördüncü deşarj meydana gelir. Her bir deşarj öncekinden 30 ile 50 metre ileri giderek şimşeğin ucunun yeryüzüne yaklaşmasını sağlar. Bu arada yeryüzü ile bulut arasındaki potansiyel farkı gittikçe artar ve havanın delinmesi sonunda yeryüzünde bulunana sivri bir uç, bina, ağaç veya kule gibi bir noktaya pozitif yüklü bir demet deşarj olur ve bunun boyu 150 metreyi geçebilir. Bu deşarj esnasında 200 000 Ampere kadar çıkan akım 100 milyon voltluk bir gerilim ile toprağa akar. Bu akıma deşarj akımı denilir. Bu akım saniyenin milyonda biri mertebesinde aralıklarla art arda gerçekleşmesiyle tamamlanır.

Elektrostatik yük; Elektrik yüklü bulutun altında kalan yer yüzünün üstündeki tüm teçhizatlar elektrostatik alana maruz kalırlar. Bu elektrostatik alan yer küreden yüksekliğe bağlı olarak değişmektedir. Örneğin topraktan 10 m yükseklikte bulunan EN Hattı fırtına sırasında toprağa göre 100 ile 300 KV arası fazla gerilime sahip olur. Deşarj esnasında bu yükün toprağa akması gerekmektedir.

Toprak akımı; Yıldırımın hemen ardından yıldırım akımı sonucu toprak akımları oluşur. Bulutun kapsadığı toprak alanından yıldırımın düştüğü noktaya doğru akım akamaya başlar. Bu bölgede bulunan herhangi bir iletken bu akım için topraktan daha kolay iletim sağladığından akım bu iletkenden geçmeye başlar ve bu akıma toprak akımı denilir. Bu boşalma işlemi çok hızlı olduğundan (20 mikro saniye) bu metaller üzerinde indüklenen gerilimler çok yüksek olmaktadır.

Yıldırımdan korunma dört ayrı şekilde yapılmaktadır.

1. Franklın çubuk paratoneri ile korunma; Bu tür korunma sisteminde aşağıdaki malzemeler kullanılmaktadır.

• Yakalama çubuğu,
• İniş iletkeni,
• Topraklama tesisatı,

2. Faraday kafesi ile koruma; Bu tür koruma sisteminde de Franklın çubuk sistemindeki gibi sistemler kullanılmaktadır.
3. Radyoaktif paratoner ile korunma;

• Radyoaktif paratoner ünitesi,
• Radyoaktif paratoner iniş iletkeni,
• Radyoaktif paratoner topraklama tesisatı, sistemleri kullanılmaktadır.

4. Yıldırımın düşmesini engellemek.

Franklın çubuklu paratonerle koruma;

 

  Bu tür korumada sivri ucun oluşturduğu yakalama metodu kullanılır. Sivri uç, iniş iletkeni ile topraklama levhasına en kısa ve düz olarak indirerek irtibatlandırır.

Franklın yakalama ucu; Çelik uçlu krom nikel kaplı ve pirinç üstü krom nikel kaplı olarak üretilmektedir. Zamanla havadaki atmosferik olaylardan etkilenmemesi için bunlardan pirinç olanı tercih edilmelidir. Franklın çubukları 20, 40, 50, 60cm’lik boylarda üretilmektedirler.

  İniş iletkeni; Radyoaktif paratoner ve Franklın çubuklu paratonerlerde iniş iletkenleri aynıdır. Yıldırımın oluşturduğu yüksek amperli (200 000 A)akımın akması halinde iletken teline herhangi bir zarara uğramaması gerekmektedir. İniş iletkeni ile paratonerle topraklama arasını en kısa yoldan birbirine irtibatlandırmak gerekmektedir.
   İniş iletkenleri 50mm2 som bakır ve döşeneceği zeminden 5cm açıkta olacak şekilde olmalıdır. Bakır iletkende ek yapmak gerekirse ekleri gümüş veya termo kaynağı ile yapmak gerekmektedir. İniş iletkeni mümkün olduğu kadar en kısa yoldan ve 90 dereceden büyük kavislerin olmamasına dikkat edilerek çekilmektedir. Ayrıca bir metre mesafe içinde iki veya daha fazla köşelerin olmamasına dikkat edilmelidir.

  Topraklama tesisatı; Franklın çubuklu paratoner. Faraday kafesli koruma ve radyoaktif paratoner de topraklama tesisatı aynı kullanılmaktadır. Topraklama tesisatı çubuk veya düz levha bakırdan yapılmaktadır. Topraklama direnci maksimum 5 ohm olmalıdır. Topraklama direnci 5 ohmdan büyük olursa sisteme topraklama çubuğu veya levhası eklenerek direncin limitler içinde olması sağlanır.       

  Topraklama çubukları veya levhalarının gömüleceği toprağın dünyanın toprağı ile bağlantısı olması gerekmektedir. İniş iletkeni topraklama çubuklarına gümüş kaynağı ile yapılmalıdır. Ayrıca çubuk sayısı birden fazla ise çubuklar arasındaki mesafelerin 5m den daha az olmamasına ve aradaki bağlantı iletkeninin 50mm2 saf bakırdan olmasına dikkat edilmelidir.

Faraday kafesli koruma;

  Bu koruma tipi radyoaktif paratonerlerden önce kullanılmakta ise de yüksek yerlerdeki istasyon veya yerleşim yerlerinde radyoaktif paratonerle birlikte kullanılmaktadır. Faraday kafesli korumda istasyon binasının çatısının üzerine ve istasyonun kulesine muhtelif aralıklarla franklın çubukları cerleştirilerek iniş iletkenleri ile topraklama çubuklarına irtibatlandırılır.

  Yakalama uçları; Yakalama uçları olarak franklın çubukları kullanılmaktadır. Binanın çatısına bu çubuklar dik olarak çatıyı kaplayacak şekilde aralıklarla dik olarak yerleştirilir ve topraklama iletkenleri ile birbirlerine irtibatlandırılırlar.
   İniş tesisatı; Dik olarak binanın çatısına yerleştirilen franklın çubukları 50mm²’lik saf bakırla ve tüm binayı kafes gibi saracak şekilde üstten, yanlardan ve toprak altından saracak şekilde tesis edilmelidir. Bakır iletkenler kroşelerle döşenmeli ve hiçbir noktadan binaya değmemelidir.

 

Yıldırımın düşmesini engellemek;

Geleneksel yıldırımdan korunma metotlarının yeterli olmadığı TV ve radyo verici tesislerinde daha kompleks bir koruma gerekmektedir. Özellikle yüksek yapıların ve kulelerin yıldırımı daha çok çektiği düşünüldüğünde ,bu tür bina ve kuleler normalde düşmeyecek olan yıldırımları tetikleyerek düşmesine neden olurlar. Dağlık bölgelerdeki kuleler ve binalar yıldırımı daha fazla çekerler. Yıldırım bulutlardaki yüksek potansiyellin toprağa boşalması işlemidir. Bu işlemin yavaş, yavaş ve sürekli olarak yapılması halinde bulutlardaki potansiyel azalacağından o bölgeye yıldırımın düşmesi engellenmiş olacaktır.

Enerji nakil hatlarının yıldırımdan korunması;

E.N.Hattının enerji taşıyan tellerinin ve direklerin tepesinden geçecek şekilde yıldırımdan koruma iletkeni olmalıdır.
E.N Hattındaki direklerden birine yıldırım düştüğünde direğin ortalama direncinin 50 ohm olduğunu varsayarsak direk üzerinde düşen gerilim yaklaşık olarak 800 KV olur. Direk üzerinde oluşan bu gerilimden faz hattına izolatörlerden atlama meydana gelir. Atlayan bu gerilimde enerjinin beslediği sistemlere zarar verir. Buradan da anlaşılacağı gibi E.N. Hattının topraklamalarının iyi yapılarak topraklama direncinin küçük olması sağlanmalıdır. Bu direncin maksimum 10 ohm olması gerekir. E.N. Hatları direklerinin topraklama dirençlerinin 10 ohm olması durumunda direk üzerinde oluşabilecek yaklaşık gerilim 475 KV mertebesindedir.
E.N.Hatlarında genel olarak yıldırıma karşı koruyucu olarak iki yöntem uygulanır.
Paralel koruyucu yöntemi; Bu yöntemde faz ile toprak arasına yüksek gerilimi kısa devre yapacak malzemeler konulur. Bunlar paralel bağlanmış gaz tüplerinden, metal oksit varistörlerden oluşmaktadırlar. Bu tür koruma yöntemiyle yüzde yüzlük koruma sağlanamamaktadır, ancak bunların hatlara tesis edilmesi kolay olduğundan ve fiyatlarının ucuz olması nedeniyle sık olarak kullanılmaktadır.

Seri koruyucu yöntemi; Koruyucu malzeme faz iletkenine seri olarak bağlanır. Malzemenin içinde yıldırım enerjisini sınırlayan devre elamanları mevcuttur. Enerji hattına seri 1mhz e yüksek empedans gösterecek bir bobin bağlanır. Yıldırım bu bobinden geçemeyerek toprağa kısa devre edilir. Yıldırımın bobin den geçen kısımları da faz hatlarına bağlanan gerilim sınırlayıcı kontaktörlerle sistemlere ulaşması engellenmiş olur.
Kritik açıklık; Yıldırımdan korunma tesisatlarında fazla dikkat edilmeyen hususlardan biriside kritik açıklıktır. Kritik açıklık paratonerle topraklama arasındaki iniş iletkeninin diğer iletkenlerle (elektrik tesisatı, zayıf akım tesisatı,telefon tesisatı vs.) arasındaki uzaklıktır. Bu açıklık belirli bir değerden küçük tutulduğunda iki iletken arasında endüksiyon yolu ile aşırı gerilimler oluşabilmektedir. Buda sistemlere zarar vermektedir. Kritik açıklık emniyetli bir uzaklığın altına düşürülmemelidir.

Bazı ülkelerde kabul edilen kritik açıklıklar Almanya’da 1,5m, İngiltere’de 1.83m,Hollanda’da 1m dir.
Topraklama; Topraklama malzemeleri olarak aşağıdaki malzemeler kullanılmaktadır. Topraklamanım yeterli seviyeye indirilememesi halinde bunlardan ikisi kullanılabilmektedir.

Bakır levhalar; 140m2 alanında 1mm, 1.5mm kalınlığında bakırdan yapılmış düz levhalardır.

Bakır çubuklar; 20cm, 16mm çaplarında 1m,1.5m boylarında üretilmişlerdir.

Galvanizli çubuklar; Sıcak daldırma ile kaplanmış demir çubuklardır.

Statik topraklama;

Ülkemizde fazla önemsenmeyen statik topraklama aslında elektronik cihazlar ve insan hayatı için önemlidir. Bina ve istasyonlardaki elektrik tesisatındaki arızalar nedeniyle binaya veya cihazlara kaçan elektriğin insanlara zarar vermeden toprağa boşalması için zorunlu olarak kullanılmalıdır.

Ayrıca bilgisayar ve vericiler gibi elektronik cihazların üzerinde biriken manyetik alanları toprağa boşaltmak için kullanılması zorunludur. TV verici istasyonlarında istasyonun bir köşesine topraklama barası yapılır istasyonda bulunan tüm cihazlar bu baraya bağlanır.

Televizyon ve Radyo İstasyonlarında Yıldırım ve Topraklama ile ilgili işlemler bir üste yer alan maket şekil içerisinde kalın çizgilerle belirtilmektedir. Anten, kulesindeki paratoner için yapılan topraklama bağımsızdır. Ancak anten kulesi, binanın ve cihazlara ait topraklama yapıldıktan sonra, topraklama baraları birleştirilir. Enerji hattı üzerinden gelebilecek yıldırımdan korunmak için gerilim sınırlayıcı kontaktörler bulundurulmalıdır. Anten kulesi tepesi üzerindeki ikaz ledlerinin bulunması yıldırımın çekmelerinde etkili bir faktördür. Bu amaçla led’i besleyen enerji hattı da yıldırımdan etkilenebilecektir. Bu hat üzerinde de koruyucu devrelerin bulundurulması koruma sağlayacaktır.

 

Topraklamaların birleştirilmesi

Bir tesiste koruma,işletme ve yıldırım topraklamaları  bulunabilirler.Koruma ve işletme topraklamalarının bir kısmı alçak gerilim  ve bir kısmı yüksek gerilim tesislerine ait olabilirleri. Bir tesiste bulunan bu çeşitli cins topraklamaların biri ile birleştirilmesi bazı faydalar sağladığı halde bazı Zaralarda yol açabilirler. Topraklamaların birleştirilmesinin sağladığı en önemli  yarar , toplam  topraklama  direncinin düşmesidir. Böylece  topraklamaların  daha  ekonomik  bir  şekilde  gerçekleştirilmesi  mümkün  olur Ayrıca  farklı  topraklamaların  birleştirilmesi ile , bu  topraklamalara  bağlı  kısımlar arasında  tehlikeli  gerilim  farklarının  meydana  gelmesi  önlenmiş olur.Topraklamaların  birleştirilmelerinden  doğan  sakıncaların  başında  tehlikeli  potansiyel  sürüklenmeleri  gelir. Onun  için ,65 V’dan  daha  büyük  topraklayıcı gerilimlerinin  baş  göstermesi  halinde ,sıfır  hatları , kablo  mahfazaları , su  boruları , demir  yolu  rayları  veya  çitler  üzerinden  topraklayıcı geriliminin  müsaade  edilmeyen  büyük  bir  kısmının  civara  sürüklenip  sürüklenmediğini  ve  çok  büyük  temas  ve  adım  gerilimlerinin  meydana  gelip  gelmediklerini  kontrol  etmek  gerekir.

Aşağıda  birbirine  bağlanabilecek  olan  topraklamaların  en  önemlileri  özet  olarak  verilmiştir.

1) Santrallerin , bağlama  ve  transformatör  istasyonlarının  iç  ihtiyaç  tesisleri: Yüksek  gerilim  topraklama  tesislerinin  içinde  bulunan  ve  yüksek  gerilim  tesisleri  tarafından  beslenen  alçak  gerilim  tesislerinde  bütün  koruma  ve  işletme  topraklamalarının  birleştirilmeleri  gerekir.

2) Bir  yüksek  gerilim  topraklama  tesisinin  dışında  bulanan  alçak  gerilim  tesisleri: Böyle bir  tesiste  koruma  ve  işletme  topraklamalarının  birbirine  bağlanabilmeleri  için  aşağıdaki  şartların  gerçekleşmesi  gerekir. Müşterek  bir topraklayıcı tesisinde  topraklayıcı gerilimi  65 V’ u  aşmamalıdır. Yüksek  gerilim  istasyonu  sanayi  tesislerinin  içinde  veya  kapalı  bir  binada  bulunmalıdır.

3) Yıldırım  topraklaması , alçak  gerilim  tesislerinde  hava  hattına  ait  koruma  iletkeni , transformatör  istasyonlarının  ve  bağlama  tesislerinin  topraklama  tesisleri  ile  bağlanırlar. Ayrıca  bina  yıldırımlık  tesislerinin  koruma  işletme  topraklamaları  ile  bağlanmasına  müsaade  edilir.

Petrol Ofisinde Topraklamanın yapılış şekli:

Topraklama Laması ve Maşası: Topraklama kıvılcıma sebep olabilecek statik elektiriği toprağa boşaltmak  için kurulan sistemdir. Dolum tesislerinde araçların topraklama yapabilmesi için, tankerden dışarıya doğru en az 5 cm uzunluğunda bakır topraklama çubuklarının, tankerin sağ ve sol her iki tarafına da monte edilmesi gerekir. Bu çubukların kalınlığı topraklama maşasının kavrayabileceği ebatta ve kesinlikle boyasız olmalıdır. Ayrıca bunlar cıvata ile değil kaynak ile monte edilmelidir. Araçlarda boşaltım için çift maşadan oluşan seyyar topraklama sistemi de bulunmalıdır.

Topraklama Yapılmazsa:

Elektrik tesislerinde topraklamanın amacı,elektrikli cihazları kullanılan can güvenliğini sağlamak ve cihazların tahrip olmasını önlemektir .Elektrik tesisatının akım devresinde bir toprak kısa devresi (nötrü direkt topraklı şebekelerde) veya bir toprak kaçağında ( nötrü izoleli şebekelerde) arıza noktasından toprağa yayılan akım,gerilim altında olmaması gereken tesisat kısmında ve toprak kalitesi üzerinde bir gerilim düşümü meydana getirir .Bu da civardaki canlılar için öldürücü olabilir. İşte elektrikli cihazların gövdeleri gibi gerilim altında olmaması gereken yerlerde oluşan gerilimi toprağa iletmek için topraklama yapılır.

Aynı zamanda network sistemlerinde topraklamanın hayati önemi vardır, topraklamanın çok iyi şekilde yapılmaması sürekli problemlere yol açabilir.

Toprak ayırıcı:

Gerilimden tecrit edilmiş devrelerin toprak tertibatını sağlar. Ait olduğu kesici ve ayırıcının açılmasından sonra kapanabilir. Mekaniki ve Elektriki kilitleme ile bu sağlanır.

Parlayıcı, Patlayıcı, Tehlikeli ve Zararlı Maddelerle Çalışılan İşyerleri İle İlgili Güvenlik Tedbirleri

Elektrik Tesisatında Alınacak Güvenlik Tedbirleri:

Parlayıcı gaz veya buharların havaya karışması ile patlama tehlikesi bulunan yerlerdeki elektrik alet ve teçhizatı, tehlikeli alanın dışına kurulacak veya etanş yapılmış olacak ve bu teçhizat, alev geçirmez tipte yapılacak veya cihaz içinde devamlı olarak ortam basıncından biraz yüksek bir temiz hava basıncı sağlanacak, yahut normalin biraz üstünde bir basınçla asal gazla doldurulmuş olacak veya uygun ve yeterli şekilde havalandırılacak ve nihayet özel haller için, Çalışma Bakanlığının kabul edeceği şartlara uygun tarzda yapılmış olacaktır.

Parlayıcı maddelerin bulunduğu işyerlerindeki elektrik motorları, alev geçirmez tam kapalı tipten olacaktır. 

Alev geçirmez cihazların kullanılmasından önce imalatçı ve satıcı müesseselerden bu cihazların gerektiği gibi olduklarına dair belgeler alınacaktır.  Alev geçirmez cihazların üzerinde yapılacak herhangi bir onarım veya değişiklik, bu cihazların ilk güvenlik durumlarını bozmayacak veya azaltmayacak şekilde yapılacaktır

Alev geçirmez cihazlar için kullanılacak iletkenler eksiz borular içinde bulunacak veya madeni kılıflı, zırhlı yahut mineral tecritli kablolar kullanılacaktır. Bu gibi aletlere iletkenlerin bağlantısı, tesisatın alev geçirmez özelliğini bozmayacak şekilde yapılacaktır

Tehlikeli bir ortama giren elektrik tesisat boruları, tehlike alanına girecekleri noktada alev geçirmez buatlarla donatılacaktır.

Mekanik bir etkiye maruz kalması muhtemel olan yerlerde, zırhlı kablolar kullanılacaktır.

Alev geçirmez cihaz veya teçhizatın madeni gövdesi ile kabloların madeni kılıfları ve boruları arasındaki elektrik bağlantısı lehim kaynağı veya uygun manşonlar kullanılarak sağlanacaktır

Kablo uçları, neme karşı bu tip iletkenlere özgü alev geçirmez özel kapaklarla tecrit edilecek ve boruları veya kabloların madeni kılıfları iletken olarak kullanılmayacaktır.

Binaların madeni kısımlarından geçen borular ile kabloların madeni kılıfları tecrit malzemesi ile kaplanacak veya bunlar binanın madeni kısımlarına karşı uygun şekilde korunacaktır. 

Yukarıdaki şartlara uygun olarak korunmamış bulunan büyük elektrik motorları veya sair elektrik aletleri kapalı tipten olacak ve içine kuvvetli bir şekilde temiz hava basılacak ve bu hava açık havaya egzoz bacalarından veya borularından atılacaktır.

Çıplak hava hatları tehlike alanına girmeden son bulacak ve bu uçlarda, gerilim yükselmelerine karşı uygun koruyucu cihazlar bulundurulacaktır. (Parafudr)

Besleme hattının tehlikeli bölgeye, zırhlı veya madeni kılıflı kablolarda uzatılması gerektiği hallerde, bütün madeni kılıflar birbirleriyle irtibatlanacak ve etkili şekilde topraklanacaktır

Telekomünikasyon kabloları da dahil, bütün yeraltı kabloları en az 50 santimetre derinliğe konacaktır.

Sık sık bakıma ihtiyaç gösteren elektrik teçhizatını devreden tamamen ayırma olanağı sağlanacaktır.

Parlayıcı bir ortamda akım kesici tertibat, kumanda ettiği makina veya cihazın hemen bitişiğinde bulunmadığı hallerde, bunların kontrol, bakım veya onarım sırasında beklenmedik bir anda, gerilim altında kalmasını önlemek için gerekli tedbirler önceden alınacaktır.

Akım kesicilerde, kontrol ettikleri cihazları belirten uygun etiketler bulundurulacaktır.

Sigortalar daima tehlike bölgesi dışına konacaktır.

Ancak bunun sağlanamadığı hallerde bunlar, alev geçirmez kutular içinde bulunacak ve bu kutular gerilim kesilmeden açılmayacaktır.  Sigorta buşonlarının tel sarılmak suretiyle tekrar kullanılması yasaktır.

Aydınlatma devresi de dahil olmak üzere bütün elektrik tesisatı bir yılı geçmeyen süreler içinde muntazaman ehliyetli elemanlar tarafından kontrol ve bakıma tabi tutulacaktır

Suni aydınlatma tesisleri ancak etanş armatörlerle yapılacak, aksi halde ortam dışına yerleştirilmiş lambalardan yararlanılacaktır

Bütün madeni bölme ve çatı kısımları ile makina ve teçhizat uygun şekilde topraklanacaktır.

Patlama tehlikesi yaratabilen tozların bulunduğu yerlerdeki yol verme reostaları, aydınlatma anahtarları ile bütün sigorta ve şalterler ve benzeri cihazlar, tehlikeli ortamın dışında kurulacaktır

Motorların durdurulup çalıştırılmasına uzaktan kumanda eden tesisat da diğer bütün elektrik tesisatı gibi, tozlara karşı korunmuş olacaktır.

Elektrik motorları etanş tipten olacaktır.  İşin gereği olarak bu çeşit motorların kullanılması olanağı bulunmayan yerlerde, bu motorlar alev geçirmez koruyucular içine alınacaktır

Aşırı akımlara ve kısa devrelere karşı korunmak üzere faz iletkeni ile toprak arasında bir kaçak olması halinde, devreye otomatik olarak akım kesen bir cihaz konulacak ve bu cihaz akımın % 10 artması halinde harekete geçecektir

Seyyar elektrik cihazları tehlikeli bir ortam içinde hiç bir nedenle kullanılmayacaktır

Alüminyum veya magnezyum tozu bulunan yerlerde işçiler anti statik ayakkabılar giyeceklerdir.

Parlama ve patlama tehlikesi yaratabilen organik tozun meydana geldiği, taşındığı, aktarıldığı ve çalışıldığı yerlerde elektrik motor ve jeneratörleri toz geçirmez etanş tipten olacak veya devamlı olarak temiz hava basılan tecritli hücrelerde bulundurulacaktır.  Motorların uzaktan kontrol edildiği hallerde kumanda düğmeleri toz geçirmez tipten imal edilmiş olacak veya toz geçirmeyen ayrı bir odada bulunacaktır

Parlama ve patlama tehlikesi yaratabilen organik tozların meydana geldiği, taşındığı, aktarıldığı ve çalışıldığı yerlerde sigortalar tehlikeli ortamın dışında kurulacaktır.  Buna olanak bulunmayan hallerde sigortalar toz geçirmez etanş kutular içinde bulunacak ve bu kutular ancak akım kesildikten sonra açılabilecek ve bu gibi kutular üzerinde, bu hususu belirten uyarma levha veya yazılar bulundurulacaktır.

Parlama ve patlama tehlikesi yaratabilen organik tozların işlendiği, taşındığı veya aktarıldığı konveyörler, elevatörler, silolar veya benzeri tertibatın içini aydınlatmakta kullanılacak elektrik lambaları toz geçirmez (etanş) globların içine alınacak ve elektrik tesisatı ayrıca, çarpma, düşme gibi mekanik tehlikelere karşı uygun tarzda korunmuş ve buralarda dışarıya tesis edilmiş olan toz geçirmez (etanş) anahtarlar kullanılacaktır.  

 Yeni döneme bir elektrik-elektronik mühendisinin mutlak suretle bilmesi gereken ve elektrik tesislerinde önemli bir konu olan TOPRAKLAMA  konusu ile başladık.Yukarıda yazılı bilgilerin siz değerli takipçilerimiz için faydalı olacağını düşünüyorum.Tabi ki günden güne teknoloji ilerledikçe bu tip sistemler ve güvenlik anlamında çeşitli yenilikler olmaya devam etmektedir.Ancak en azından TOPRAKLAMA sisteminin ne olduğunu ve neden mesleğimiz için de önemli bir yere sahip olduğuna değinmiş oldum.

 Bizi takibe devam edin,EMOGENÇ GAÜN ile kalın...:))

Bir sonraki yazı dizimiz "ELEKTROMANYETİK DİNLEME VE TEMPEST STANDARTLARI"  olacaktır.

Görüşmek dileğiyle...

Gökhan TERZİ 

Elk.-Elo. Müh. ve Öğr.