Topraklama Nedir?
Topraklama, elektrik ile çalışan cihazların olası bir elektrik kaçağı tehlikesine karşı alınan hayati bir önlemdir. Kaçak elektriğin bir iletkenle toprağa verilmesini sağlayan basit bir sistemdir. İnsan hayatını ve cihazların kullanım ömrünü riske atmamak için elektrik kaçağı riskine karşı topraklama kesinlikle yapılmalıdır. Böylece cihazda oluşabilecek fazla elektrik yükü direnci çok az olan toprak hattı üzerinden toprağa verilecek ve cihaza dokunan kişilerin hayati tehlikesi ortadan kalkmış olacaktır.
Elektrik tesislerinde topraklama projelerinin planlanması, boyutlandırılması, hesaplanması ve değerlendirilmesi için teorik ve pratik temel bilgilerin yanı sıra, her proje için geçerli olan standartlara, yönetmeliklere ve bilgisayar destekli programlara ihtiyaç vardır. Elektrik tesisatlarının sağlıklı kurulumu ve işletilmesi can ve mal güvenliği açısından oldukça önemlidir.
Elektrik tesislerinde topraklama iki ana bölümde incelenir.
AG tesisatlarında topraklama
YG kurulumlarında topraklama
Topraklama Nedir? Sorusuna cevap verecek olursak;
Topraklama sistemi; pano, cihaz ve makinelerin belirlenen temas noktaları ile toprak elektrodu arasında iletken bir bağlantı kurulması olarak tanımlanabilir. Bu toprak elektrodu (topraklama kazığı, topraklama levhası vb.) iletken bir parça olarak toprağa gömülür ve toprak ile elektriksel bir bağlantı gerçekleştirir.
Topraklama, cihazlarda meydana gelebilecek izolasyon arızaları gibi nedenlerle, cihazlar ile toprak arasında iletken bir bağlantı kurularak cihaz gövdesinin toprağa bağlanmasıdır. Bu sayede arıza akımı toprağa doğru aktığı için insanlar için herhangi bir sorun yaşanmaz. Topraklama olmadığı takdirde arıza akımları bu cihaza dokunan kişinin üzerinden akacağı için bu akımın seviyesine bağlı olarak ölüm meydana gelebilir. Bu nedenle topraklama sayesinde kaçak akımlar güvenli bir şekilde toprağa yönlendirilir ve eğer otomatik bir açma sistemine (kaçak akım rölesi vb.) bağlı ise elektrik enerjisi güvenli bir şekilde kesilir.
Topraklama Çeşitleri Nelerdir?
Koruma Topraklaması
Bir izolasyon arızasında aşırı akım koruma cihazları ile elektrik devresinin açılmasını sağlamak için gerilimsiz iletken tesis bölümlerinin topraklayıcılara veya topraklanmış bölümlere doğrudan bağlanmasıdır.
Koruma topraklamasına örnekler;
Elektrik motorları ve jeneratörlerin gövde metalik kısımları, traversler,
Binaların iletken ve erişilebilir kısımları,
Alçak ve yüksek gerilim kablolarının kurşun kılıfı ve metal zırhı,
Ölçüm transformatörlerinin sekonder sargıları,
Yüksek gerilim hava hatlarının koruma telleri,
Operasyonel Topraklama
Aktif bölümlerin ve sıfır iletkeninin topraklanmasına işletme topraklaması denir. Operasyonel topraklama iki şekilde yapılır. Bunlar:
Dirençsiz işletme topraklaması: Topraklama devresine direnç koymadan doğrudan yapılan topraklamadır.
Dirençli işletme topraklaması: Omik, endüktif veya kapasitif bir direnç üzerinden yapılan topraklamadır ve genellikle OG sistemlerde uygulanır.
Yıldırıma Karşı Topraklama
Yıldırım düşmesi durumunda, işletme nedeniyle gerilim altında bulunan iletkenlere sıçramaları büyük ölçüde önlemek ve yıldırım akımını toprağa iletmek için işletme akım devresi ile ilgili olmayan iletken bölümlerin topraklanmasıdır. Ancak bu noktada yıldırım darbe akımı tamamen toprağa aktarılamamakta ve darbenin bir kısmı topraklama hattından elektrik tesisatımıza yönelmektedir. Eğer tesisatımızda dahili yıldırımlık (parafudr) sistemi yoksa ana pano, tali pano ve cihazlarımızda hasar meydana gelebilir.
Topraklama ile İlgili Terimler
1) Toprak: Elektrik potansiyelinin her noktada sıfır olduğu yeryüzünün madde ve yer olarak ifadesidir. Örnek: humuslu toprak, killi toprak, kumlu toprak, çamur, kayalık arazi.
2) Referans toprağı (nötr toprak): Topraklayıcıdan yeterince uzak bulunan ve topraklama tesisinin etki alanı dışında kalan yeryüzü bölümüdür. Bu bölümdeki herhangi iki nokta arasında, topraklama akımının neden olduğu gerilim ihmal edilecek kadar küçüktür.
3) Topraklama iletkeni: Topraklanacak bir cihazı ya da tesis bölümünü, bir topraklayıcıya bağlayan toprağın dışında veya yalıtılmış olarak toprağın içinde döşenmiş bir iletkendir. Nötr iletkeni veya ana iletken ile topraklayıcı arasındaki bağlantıya bir ayırma bağlantısı, bir ayırıcı ya da bir topraklama bobini veya direnç bağlanmışsa, bu durumda sadece topraklayıcı ile belirtilen cihazlara en yakın toprak tarafındaki bağlantı ucu arasındaki bağlantı, topraklama iletkenidir.
4) Topraklama barası (topraklama birleştirme iletkeni): Birden fazla topraklama iletkeninin bağlandığı bir topraklama barasıdır (iletkenidir).
5) Topraklama tesisi: Birbirlerine iletken olarak bağlanan ve sınırlı bir alan içinde bulunan topraklayıcılar ya da aynı görevi yapan (boyasız direk ayakları, zırhlar ve metal kablo kılıfları gibi) metal parçalar ve topraklama iletkenlerinin tümüdür.
Topraklayıcının çevresindeki yeryüzü potansiyelinin değişimi ve gerilimler
6) Topraklama: Elektriksel bakımdan iletken bir parçayı bir topraklama tesisi üzerinden toprağa bağlamaktır.
7) Topraklama: Topraklamak için kullanılan araç, düzen ve yöntemlerin tümüdür. Topraklamalar çeşitlerine, amaçlarına ve şekillerine göre ayırt edilirler:
7.1) Topraklamanın çeşitlerine göre tanımlar:
i) Dolaysız topraklama: Topraklama direncinden başka hiçbir direnç içermeyen topraklamadır.
ii) Dolaylı topraklama: Topraklama iletkeni üzerine ek olarak bağlanan omik, endüktif veya kapasitif dirençlerle yapılan topraklamadır.
iii) Açık topraklama: Topraklama iletkeni üzerine bir parafudr veya eklatör bağlanan topraklamadır.
7.2) Topraklamanın amaçlarına göre tanımlar:
i) Koruma topraklaması: İnsanları tehlikeli dokunma gerilimlerine karşı korumak için, işletme akım devresinde bulunmayan iletken bir bölümün topraklanmasıdır.
ii) İşletme topraklaması: İşletme akım devresinin bir noktasının, cihazların ve tesislerin normal işletilmesi için topraklanmasıdır. Bu topraklama iki şekilde yapılabilir:
-Dirençsiz (doğrudan doğruya) işletme topraklaması: Bu durumda, topraklama yolu üzerinde normal topraklama empedansından başka hiçbir direnç bulunmamaktadır.
-Dirençli işletme topraklaması: Bu durumda, ek olarak omik, endüktif ya da kapasitif dirençler bulunmaktadır.
iii) 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.
iv) Fonksiyon ve koruma topraklaması: Fonksiyon topraklamasının aynı topraklama iletkenini kullanarak ve aynı zamanda koruma topraklaması olarak da kullanıldığı topraklamadır.
v) Düşük gürültülü topraklama: Dış kaynaklardan iletilen (bozucu büyüklüklerle olan) girişimin seviyesi, bağlandığı bilgi işlem veya benzeri donanımda bilgi kayıplarına neden olan kabul edilmeyecek etkiler üretmeyen bir topraklama bağlantısıdır.
vi) Yıldırıma karşı topraklama: Yıldırım düşmesi durumunda, işletme gereği gerilim altında bulunan iletkenlere atlamaları (geri atlamalar) geniş ölçüde önlemek ve yıldırım akımını toprağa iletmek için, işletme akım devresine ilişkin olmayan iletken bölümlerin topraklanmasıdır.
vii) Raylı sistem topraklaması: İletken kısımlarla raylı sistem toprağı arasındaki dolaysız, dolaylı veya açık bağlantıdır. Raylı sistem toprağı, geri dönüş iletkeni olarak görev yapan ve traversler veya topraklama tesisleri üzerinden toprakla bağlantısı olan raylar ve bunlara bağlanmış iletken kısımlardır.
7.3) Topraklamanın şekline göre tanımlar:
i) Münferit (tekil) topraklama: İşletme elemanı veya cihazın sadece kendine ilişkin topraklayıcıya bağlı olduğu topraklamadır.
ii) Yıldız şeklindeki topraklama: Birçok işletme elemanının veya cihaza ilişkin topraklama iletkenlerinin topraklanmış bir noktada yıldız şeklinde toplanmasıdır.
iii) Çoklu topraklama: Bir işletme elemanı veya cihazın topraklanmış birçok iletkene (örneğin potansiyel dengeleme iletkeni, koruma iletkeni (PE) veya fonksiyon topraklama iletkeni (FE)) bağlandığı topraklamadır. Bu topraklama iletkenleri aynı topraklama birleştirme iletkenine veya farklı topraklayıcılara bağlı olabilir.
iv) Yüzeysel topraklama: Topraklanacak işletme elemanları veya cihazların ve iletişim tesislerinin işletme akımı taşımayan iletken kısımlarının ağ şeklinde kendi aralarında koruma topraklamasına veya fonksiyon ve koruma topraklamasına bağlandığı topraklamadır.
8) Topraklayıcı (topraklama elektrodu): Toprağa gömülü ve toprakla iletken bir bağlantısı olan veya beton içine gömülü, geniş yüzeyli bağlantısı olan iletken parçalardır.
9) Topraklayıcı çeşitleri:
9.1) Konuma göre topraklayıcılar:
i) 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.
ii) Derin topraklayıcı: Genellikle düşey olarak 1 m’den daha derine yerleştirilen topraklayıcıdır. Galvanizli boru, yuvarlak çubuk veya benzeri profil malzemelerden yapılabilir.
9.2) Biçim ve profile göre topraklayıcılar:
i) Şerit topraklayıcı: Şerit şeklindeki iletken malzeme ile yapılan topraklayıcıdır.
ii) Boru ve profil topraklayıcı: Boru ve profil şeklindeki iletken malzeme ile yapılan topraklayıcıdır.
iii) Örgülü iletken topraklayıcı: Örgülü iletken malzeme ile yapılan topraklayıcıdır. Örgülü iletkeni oluşturan teller ince olmamalıdır.
iv) Doğal topraklayıcı: Temel amacı topraklama olmayan, fakat topraklayıcı olarak etkili olan, toprakla veya suyla doğrudan doğruya veya beton üzerinden temasta bulunan yapıların çelik bölümleri, boru tesisatları, temel kazıkları gibi metal parçalardır.
v) Topraklayıcı etkisi olan kablo: Metal kılıfı, siperi (ekran) ve zırhlarının iletkenliği toprağa göre şerit topraklayıcı niteliğinde olan kablodur.
vi) Çıplak topraklayıcı bağlantı iletkeni: Bir topraklayıcıya bağlanan çıplak topraklama iletkeninin toprak içinde kalan bölümü, topraklayıcının bir parçası sayılır.
vii) Temel topraklayıcı (temel içine yerleştirilmiş topraklayıcı): Beton içine gömülü, toprakla (beton üzerinden) geniş yüzeyli olarak temasta bulunan iletkendir.
10) Potansiyel düzenleyici topraklayıcı: Belirli bir yayılma direncinin sağlanmasından çok, potansiyel dağılımının düzenlenmesine yarayan topraklayıcıdır
11) Toprak özdirenci (pE): Toprağın elektriksel özdirencidir. Bu direnç, genellikle ohm m2/m ya da ohm-m olarak verilir. Bu direnç, kenar uzunluğu 1 m olan toprak bir küpün karşılıklı iki yüzeyi arasındaki dirençtir.
12) Topraklayıcının veya topraklama tesisinin yayılma direnci (RE): Bir topraklayıcı ya da topraklama tesisi ile referans toprağı arasındaki toprağın direncidir. Yayılma direnci, yaklaşık olarak ohmik direnç kabul edilebilir.
13) Topraklama direnci: Topraklayıcının yayılma direnci ile topraklama iletkeninin direncinin toplamıdır.
14) Toplam topraklama direnci: Bir yerde ölçülebilen ve ölçüye giren bütün topraklamaların toplam direncidir.
15) Topraklama empedansı (ZE): Bir topraklama tesisi ile referans toprağı arasındaki (işletme frekansında) alternatif akım direncidir. Bu empedansın mutlak değeri, topraklayıcıların yayılma dirençleri ile toprak iletkenleri ve topraklayıcı etkisi olan kablolar gibi zincir etkili iletken empedanslarının paralel bağlanması ile elde edilir.
16) Darbe topraklama direnci: Bir topraklama tesisinin herhangi bir noktası ile referans toprağı arasında, yıldırım akımlarının geçmesi sırasında etkili olan dirençtir.
17) Topraklama gerilimi (toprak potansiyel yükselmesi) (UE): Bir topraklama tesisi ile referans toprağı arasında oluşan gerilimdir.
18) Yeryüzü potansiyeli: Yeryüzünün bir noktası ile referans toprağı arasındaki gerilimdir.
19) Dokunma gerilimi (UT): Topraklama geriliminin,insan tarafından köprülenebilen bölümüdür (Şekil-2'ye bakınız). Bu durumda insan vücudu üzerindeki akım yolu elden ayağa (dokunulabilen yere yatay uzaklık yaklaşık 1 m) ya da elden eledir.
20) Beklenen dokunma gerilimi (mümkün olan en büyük dokunma gerilimi) (UST): İletken kısımlarla toprak arasında ortaya çıkan bir toprak hatası esnasında, bu kısımlara henüz dokunulmamış iken, ortaya çıkan gerilimdir (kaynak gerilimi).
21) Adım gerilimi (US): Topraklama geriliminin, insanın 1 m’ lik adım açıklığı ile köprüleyebildiği bölümüdür. Bu durumda insan vücudu üzerindeki akım yolu ayaktan ayağadır.
22) Potansiyel dağılımı: Topraklanmış bir elektrik işletme elemanında oluşan bir hata sonucunda bir gövde kısa devresi oluştuğunda, referans toprağından başlayarak ölçülmek üzere söz konusu elektrik işletme elemanına doğru, yeryüzündeki potansiyelin dağılmasıdır.
Bir toprak hatası durumunda yıldız noktası küçük değerli bir direnç üzerinden topraklanmış bir transformatör merkezinde akım, gerilim ve dirençler
23) Potansiyel dağılımının düzenlenmesi (potansiyel düzenlenmesi): Bir topraklama tesisinin potansiyel dağılımının düzenlenmesi, adım ve dokunma gerilimlerini küçültmek için potansiyel düzenleyici topraklayıcılar yerleştirerek potansiyel dağılımına etki etmektir (Şekil-2'ye bakınız). Düzenleyici topraklayıcıların topraklama tesisine bağlı olup olmamalarının önemi yoktur.
24) Potansiyel dengelemesi: Potansiyel farklarının ortadan kaldırılmasıdır. Örneğin, koruma iletkenleri ile iletken borular ve iletken yapı bölümleri arasında ya da bu borularla yapı bölümleri arasındaki potansiyel farklarının giderilmesi amacıyla yapılan düzenlemelerdir.
25) Fonksiyon potansiyel dengelemesi: İletken kısımlar arasındaki gerilimi, bir işletme elemanının, cihazın veya tesisin sorunsuz çalışabilmesine yetecek kadar küçük değerlere düşürmek amacıyla yapılan düzenlemelerdir.
26) Koruma potansiyel dengelemesi: İletken kısımlar arasında yüksek gerilimlerin ortaya çıkmasını önlemek amacıyla yapılan düzenlemelerdir.
27) Fonksiyon ve koruma potansiyel dengelemesi: Fonksiyon potansiyel dengelemesi ile koruma potansiyel dengelemesinin birleştirilmesidir ve bir işletme elemanı, cihaz veya tesis için, gerek fonksiyon ve gerekse koruma açısından öngörülen koşulların sağlanması için yeterlidir.
28) Potansiyel dengeleme hattı (eşpotansiyel kuşaklama): Potansiyel dengelemesini sağlamak amacıyla kullanılan bağlantı iletkenleridir.
29) Üzerine basılan yerin yalıtılması: Üzerine basılan yer ile toprak arasındaki direncin, izin verilmeyen dokunma gerilimleri oluşamayacak biçimde arttırılmasıdır.
30) Potansiyel sürüklenmesi: Bir topraklama tesisinin yükselen potansiyelinin, bu tesise bağlı bir iletken (örneğin, metal kablo kılıfları, PEN iletkeni, su borusu, demiryolu) ile potansiyeli daha düşük olan bölgeye veya referans toprak bölgesine taşınmasıdır. Bu iletkende, çevresine göre bir potansiyel farkı oluşur.
31) Global topraklama sistemi: Yerel topraklama tesislerinin birbirlerine bağlanmasıyla elde edilen ve birbirlerine yakın mesafede bulunan topraklama tesislerinde hiçbir tehlikeli topraklama geriliminin (toprak potansiyel yükselmesi) ortaya çıkmamasını sağlayan bir topraklama sistemidir. Böyle sistemler, toprak arıza akımın bölünmesine izin vererek, yerel topraklama sisteminde topraklama geriliminin küçültülmesini sağlar. Böyle bir sistem bir eşpotansiyel yüzey oluşturur.
PARATONER / TOPRAKLAMA ÖLÇÜMÜ İÇİN BİZİMLE İLETİŞİME GEÇEBİLİRSİNİZ...!
Mail iletişim : mhdurceylan@gmail.com