Topraklama nedir, Topraklama çeşitleri nelerdir, topraklama nasıl yapılır konularını geniş bir şekilde işlediğimiz bir makale hazırladık.
Topraklama Nedir ?
Topraklama, elektrik ile çalışan cihazların elektrik kaçağı tehlikelerine karşı önlem amaçlı yapılan bir düzenektir. Kaçak oluşan elektrik bu düzenek ile toprağa verilir. Elektrik tesisleri, tesisatları, gerilim altında olmayan kısımları bir elektrot ile toprağa iletilmesi sağlanır.
Topraklamanın asıl amacı işletme ve insanların hayati güvenliklerini sağlamaktır. Elektrik cihazlarının zararlarının önlenmesi ve sistem toprak katsayı değerinin 0,8 ya da aşağıya düşmemesi için yapılmaktadır. Oluşabilecek fazla elektrik yükü direnci çok az olan toprak hattı ile toprağa iletilir. Böylece cihazla ile kontak kuran insanların can güvenliği de sağlanmış olur. Topraklama insan hayatı için oldukça önemlidir. Bu yüzden topraklama yapmak artık kanuni bir zorunluluk halindedir.
Tesislerde kullanılan önemli topraklamalar : Koruma topraklaması, İşletme topraklaması, fonksiyon topraklaması, yıldırım topraklamasıdır.
Koruma Topraklaması
İşletmelerin tesislerinde dokunma gerilimine karşı koruma sağlanabilmesi için aktif olmayan bölgelerin topraklanmasıdır. Koruma topraklaması alçak gerilim işletmelerinde temas gerilimine karşı koruma sağlamak amacı ile yapılır. Yüksek gerilim tesislerinde ise temas ve adım gerilimlerine karşı koruma sağlayan tek yöntemdir. Örnek olarak VDE şirketinin topraklama protokolüne bir bakalım.
- Yıldız noktası yalıtılmış veya kompanzasyon bobini üzerinden topraklanmış olmalıdır. Şebekelerde temel gerilimi 65V üzerine çıkmamalıdır.
- Yıldız noktası sürekli veya geçici olarak küçük değerli bir direnç üzerinden topraklanır. Şebeke temas gerilimi değerinin üzerine çıkmamalıdır.
Metal çitler, tanklar, yürüyen merdivenler asansörler gibi insanların teması etmesi mümkün olan tüm metal yüzeyler koruma topraklaması ile güvenliği sağlanmıştır.
Elektrik tesislerinde işletme akım devresinin topraklanmasına işletme topraklaması denir. Tesislerin ve cihazların normal işleyişlerini devam edebilmeleri için bu topraklama gereklidir. Alçak gerilim şebekelerinde, trafoların sıfır noktalarının topraklanmasını yöntemi ile yapılır. Böylece sitemde, toprağa karşı oluşabilecek gerilimin belirli değerleri geçmemesi sağlanmış olur. Ülkeler yayınladıkları yönetmeliklerle, orta gerilim ve yüksek gerilim şebekelerinde işletme topraklaması nasıl olması gerektiğini belirtir.
Türkiye’de orta gerilim şebekeleri direnç üzerinden topraklanır. Yüksek gerilim şebekeleri ise doğrudan topraklanmaktadır. Bir işletmede trafodan 3 faz bir nötr gelir. Şebekelerden gelen voltaj, trafo aracılığı ile düşürülür alıcılara ulaştırılır. Trafonun yıldız noktası bakır çubuk ya da bakır levha ile topraklanması yapılmış durumda olan kabloya bağlanmıştır. Şebekeden gelen nötr hat bu yıldız noktasına bağlanır. İşte bu yapılan işlem işletme topraklaması adı verilir. Transformatörlerde ve jeneratörlerde bu tür topraklama uygulanmaktadır.
İşletme topraklamasının iki türü vardır:
Direkt topraklama :
Direkt topraklama durumunda, topraklamanın üzerinde topraklama empedansı adı verilen bileşen dışında başka direnç bulunmaz. Şebekelerin yıldız noktasının direkt topraklamanması bu tür topraklamaya örnektir.
Endirekt topraklama :
Bu tür topraklamalarda; ilave bir omik, endüktif ve kapasitif direnç üzerinden topraklama yapılır. İşletme akım devresinin toprağa karşı potansiyeli bu sayede belli bir değerde tutulması sağlanmış olur.
İşletme topraklamalarının üzerinden akım geçmesi için arıza olmasına gerek yoktur. Arıza olmasa bile akım geçebilir. Hem alçak hem yüksek gerilim tesislerinde yıldız noktası topraklaması, bir işletme topraklaması dır. İşletme topraklaması, işlev bakımından koruma topraklaması yakından ilgilidir. Örnek olarak: Bir fazlı toprak temasında hata akımı, devreyi işletme topraklaması üzerinden tamamlar. Bu arıza, bir fazlı kısa devreye dönüşmüş olur.
Alçak gerilim tesislerini besleyen akım kaynaklarının yıldız noktaları işletme topraklaması üzerinden bağlanmaktadır. Burada oluşan toplam direncin (Ro) 2 ohm dan düşük yada eşit olması arzu edilir. Ro direnci üzerinden üzerinden koruma hattı ve bağlı nesnelerin toprağa karşı gerilimleri de yükselir.
Fonksiyon Topraklaması
İşletmelerde bileşenlerin ya da bir iletişim tesisinin istenen fonksiyonları yerine getirmeye devam edebilmesi için yapılır. Ayrıca fonksiyon topraklaması yıldırımlardan koruma amaçlı da yapılır. Zayıf akım araçlarının ve raylı sistemlerin topraklanmaları fonksiyon topraklamasıdır. Statik elektriğe karşı da topraklama yapılır. Elektronlar atomlar arasında hareket etmesiyle ortaya çıkan bir statik enerji vardır. Statik elektriğin en büyük örneği yıldırım denilebilir. Statik elektrik, katı-katı veya sıvı-katı veya sıvı-sıvı arası sürtünmelerde oluşur. Bu tür elektrik enerjisi bir işe yaramaz. Zaman zaman arklar şeklinde boşalabilir. Kontrolsüz bir şekilde oluşur ve yangınlara sebep olabilir.
Bu tür yangınlardan korunmak amacı ile fonksiyon topraklaması yöntemi kullanılır. Transport işleri, konveyör bantları, kaplama işlemleri örtme doldurma işlemleri gibi örnekleri verebileceğimiz işlemler sırasında bu tür enerjiler ortaya çıkabilir. Endüstriyel ve ticari işlemlerde statik elektrik görülebilmektedir.
Yıldırım Topraklaması
Yıldırım olayı, bulut ile yer arasında elektrik yüklerinin hızlıca deşarj olmasına denir. Yıldırım oluşması, bir bulutun alt kısmında oluşan enerjinin yeterli seviyeye gelmesinin ardından toprağa doğru bir elektron demeti halinde hareket geçmesi ile meydana gelir. Yıldırım düşmesinde gerilimden etkilenecek olan iletkenlerin atlamasını önüne geçmek ve yıldırım akının toprağa iletilmesi için yıldırım topraklaması yöntemi kullanılır. Ayrıca hava hatlarının koruma iletkenleri, madeni veya beton direkler üzerinden yine yıldırım topraklama denilen yöntem ile topraklanır. Bu yöntem ayrıca bir koruma topraklaması dır.
Yıldırım topraklamasının amacı; elektrik tesisine ya da binalara düşen yıldırımın neden olduğu aşırı gerilim dalgasının işletme cihazlarına ve insan hayatlarına zarar vermeden yangına sebep olmadan toprağa iletilmesini sağlamaktır.
Yıldırımdan korunma dört şekilde yapılır.
Faraday Kafesi İle Yıldırımdan korunma :
Faraday kafesi ile yıldırımdan koruma sisteminde franklin çubuğu sistemindeki gibi sistemler kullanılmaktadır. Franklin çubuğu paratoneri ile korunma sisteminde kullanılan malzemeler: Yakalama çubuğu, iniş iletkeni, Topraklama tesisatı.
Franklin Çubuğu İle Paratoner oluşturma
Bu tür korumada sivri ucun meydana getirdiği yakalama yöntemi kullanılır. Sivri uç, iniş iletkeni ile topraklama levhasına en kısa ve düz olarak indirilir ve bağlanır.
Franklin Yakalama Ucu
Çelik uçlu krom nikel kaplı ve pirinç üzeri krom nikel kaplı şekilde imalatı yapılır. Franklin yakalama ucunun atmosfer olaylardan etkilenmemesi için pirinç tercih edilmelidir. Firmaların franklin çubukları üretim tercihleri 20-40-50-60 cmlik boylardır.
İniş iletkeni
Radyoaktif paratonerde ve franklin çubuğu paratonerlerde iniş iletkenleri aynıdır. Yıldırımın meydana getirdiği yüksek amperli (200 000 A) akımın sorunsuz aktarımı için iletken telin zarar görmemesi gerekmektedir. İniş iletkeni ve paratoner topraklaması birbirine bağlanmalıdır.
İniş iletkenleri 50 mm2 som bakır ve döşeneceği zeminden ise 5 cm açıklıkta olmalıdır. Bakır iletkenlere yapılan eklemeler gümüş kaynak veya termo kaynak ile yapılır. İniş iletkeni 90 dereceden daha büyük kavisler olmadan monte edilmelidir. Ayrıca 1 metre mesafe içinde iki veya da fazla köşe olmaması gerekir.
Topraklama tesisatı
Topraklama tesisatı; Franklin çubuğu paratoner, Faraday Kafesi ve radyoaktif paratoner topraklama tesisatları ile aynıdır. Topraklama tesisatı çubuk veya düz levha bakırdan yapılır. Topraklama direnci max 5 ohm olmalıdır. Daha büyük olursa sisteme topraklama çubuğu veya levha ilave edilir. Direncin limitleri aşılmaması sağlanır. İniş iletkeni topraklama çubuklarına gümüş kaynağı ile birleştirilmelidir. Çubuk sayısı birden fazla ise çubuklar arasında mesafe 5 cm den daha az olmamalıdır. Bağlantı iletkeni 50mm2 kalınlığında saf bakır ile montesi yapılmalıdır.
Yakalama ucu
Yakalama uçları olarak franklin çubuğu kullanılmaktadır. Bina çatılarına bu çubuklar dik olarak çatıyı kaplayacak şekilde yerleştirilir. Topraklama iletkenleri ile bağlantı sağlanır.
İniş tesisatı
Dik olarak binanın çatısına yerleştirilmiş olan franklin çubuğu 50mm2’lik saf bakır olmalıdır. Bütün binayı kafes gibi üst yan ve toprak altında sarılacak şekilde tasarımı ve montaji yapılmalıdır. Bakır iletkenler kroşelerle döşenmeli ve hiçbir noktadan bina ile teması olmamalıdır.
Radyoaktif Paratoner İle Yıldırımdan Korunma
Radyoaktif paratoner ünitesi, iniş iletkeni, topraklama tesisatı gibi sistemlerden oluşmaktadır.
Enerji Nakil Hatlarının Yıldırımdan Korunması
Direkler ve enerji nakil hattının üstünde tepe bölgesinde yıldırımdan korunma için iletken geçmelidir. Enerji nakil hattında direklerden birine düşen yıldırım, direğin direnci 50 ohm olarak hesaplanırsa direk üzerine 800 kV luk bir gerilimle karşılaşmış olur. Direk üzerinde meydana gelen bu gerilimden faz hattına izolatörlerden atlama meydana gelir. Atlayan bu gerilim, enerji besleme sistemlerine zarar verir. Bu yüzden enerji nakil hatlarının topraklamaları dikkatli yapılmalıdır. Topraklama direncinin düşük olmasına dikkat edilmelidir. Topraklama dirençleri 10 ohm olduğunda direk üzerinde oluşabilecek yaklaşık gerilim 475 KV miktardadır. Enerji nakil hat korumaları iki yöntem uygulaması vardır.
Paralel koruyucu yöntem :
Bu yöntemde faz ile toprak arasına yüksek gerilimi kısa devre yapacak çeşitli malzemeler kullanılır. Bunlar paralel bağlanmış gaz tüplerinden, metal oksit varistör lerden oluşmaktadır. Bu tür koruma yöntemiyle yüzde yüz koruma sağlanmadığı durumlar olabilir. Hatlara montajı kolay ve maliyetlerin düşük olması nedeni ile çok sık tercih edilir.
Seri koruyucu yöntem :
Koruyucu malzeme faz iletkenine seri bağlanır. Malzemenin içinde yıldırım enerjisini sınırlayan devre bileşenleri mevcuttur. Enerji hattına seri halde 1 mhz’lik empedans değerinde bir bobin bağlanmaktadır. Yıldırım bu bobinden geçemez ve toprağa kısa devre yapılmış olur. Yıldırımın bobinden geçtiği bölüm var ise bu kısım faz hatlarına bağlanan gerilim sınırlayıcı kontaktörler ile sistem koruması sağlanır.
Topraklama Nasıl Yapılır?
Toprak ile topraklama kablosu arasında kullanılan iletken farklılığı, topraklamalar için çok önemlidir. Bu nedenle, topraklama modeli her zaman iletkenler dikkate alınarak seçilir.
Kaz ayağı şeklinde topraklama
Kaz ayağı şeklinde topraklama, topraklama iletkeni boyu 25 m ve 30,2 mm veya 30,3 mm ebatlarında şeritten yapılır. Topraklama şeridi üç kol şeklinde toprağın 80 cm derinliğine yelpaze şeklinde kazılan kanala yerleştirilir. Bu kaz ayağının uzun olan kolu 8-12m aralığındadır. Bir ucu ile kontrol klemensi ile desteklenmesi gerekir. Diğer iki kol 6-9 m boylarında olması gerekir. Yine uzun kol ile bir klemens aracılığı ile bağlanmalıdır.
Yıldız topraklayıcılar
Işın dağılımı düzgün ve komşu iki ışının açıları 60 dereceden küçük olmaması gerekir. Işınların birbirlerini etkilemeleri sonucu çok ışınlı yıldız topraklayıcılar da yayılma direnci denilen değer artar. Bu sebeple üç ya da dört ışınlı yıldız topraklayıcı kullanılır.
Halka şeklinde topraklayıcılar
Bu tür topraklayıcılar 0,5 ile 1 m derinliğe gömülür. Binalarda fabrikalar ve trafo merkezlerinde topraklama direncinin düzeltilmesinde kullanılır.
Gözlü şeklinde topraklayıcılar
Bu topraklayıcılar 0,5 – 1 m derinliğe gömülür. Santrallerde ve trafo merkezlerinde kullanılır.
Şerit elektrot ile yapılan topraklama tesisatı
Bu yöntemde iletken olarak bakır şerit kullanılır. Şerit yuvarlak ise çapı en az 8 mm’dir. Uzunluğu en az 20 m olmalı ve şerit etrafında toprak elenmesi yapılmalı, tokmaklanması ve taşlı toprak ise çimlendirilmelidir.
Metal elektrotlarla topraklama tesisatı
Kare kesitli borular kullanılarak yapılmaktadır. Bu borular en düşük 6 mm kalınlığında, boyu 1,5 m, 60 x 60 ebatlarında köşebent şeklinde olmalıdır. Kare boruların aralarında mesafe boylarından uzun olmalıdır.
Yeraltı su boruları ile topraklama tesisatı
Elektrik iletkenliği uygun yer altı boruları ile yapılır. Bu borular en az 50 m uzunluğunda seçilmeli ve kesinlikle PVC kısımları olmaması gerekir.
Bina ihata elektrotu ile topraklama tesisatı
İzole edilmemiş bir iletkenle binanın çevresi tamamen sarılır. Bu iletken elektrotlarla topraklanması sağlanır. Elektrotlar çubuk levha boru veya kazık olabilir. Elektrotların arasında uygulanacak olan mesafe ise en az 3 metre olmalıdır.
Levha elektrotu ile topraklama tesisatı
Bu yöntem için iletken çubuk yerine levha kullanılmaktadır. Bu levhalar en az 1,5 mm kalınlığında bakır veya 3 mm kalınlığında galvaniz levha olması gerekir. Yüzey alanları ise en az 0,5 m2 şeklinde olmalıdır. Levhanın yüzeyine temas eden toprak , elenmiş olmalı içerisinde kum veya kırılmış taş olmaması istenir.
İlginizi Çekebilir : Kompanzasyon Sistemi , Şönt Reaktör Nedir ?
Twitter Adresimiz İçin Tıklayınız
Facebook Adresimiz İçin Tıklayınız
Bir yanıt yazın