Elektrik Tesislerinde Topraklama Çeşitleri ve Uygulamaları
Bu yazıda, elektrik tesisatlarında kullanılan topraklama çeşitleri ve bunların teknik detayları incelenecektir. Topraklama sistemleri güvenlik ve sistem kararlılığı açısından mühimdir. Özellikle işletme ve koruma topraklaması arasındaki farkların net olarak anlaşılması, tesis güvenliğinin sağlanması için elzemdir.
Topraklama Çeşitleri
Elektrik tesislerinde genel olarak üç ana topraklama çeşidi bulunmaktadır:
- Koruma Topraklaması
- İşletme Topraklaması
- Fonksiyon Topraklaması
1. Koruma Topraklaması
Tanım: Normal şartlarda gerilim altında olmayan iletken bölümlerin, bir yalıtım hatası durumunda oluşabilecek kaçak akımlara karşı topraklanmasıdır. Bu işlem genellikle artık akım koruma cihazı ile entegre şekilde gerçekleştirilir.
Amacı: İnsan ve ekipman güvenliğini sağlamak için yüksek temas akımlarını önlemek.
Uygulama Alanları:
- Elektrikli cihazların metal gövdelerinin topraklanması.
- Enerji iletim hatlarındaki direklerin topraklanması.
- Doğalgaz tesisatları ve raylı sistem traverslerinin topraklanması. (Çeşitli kaynaklarda bu kısımlar fonksiyon topraklamasına dahil edilmektedir.)
Teknik Detaylar:
- Kullanılan iletkenler, maksimum artık akımı taşıyacak şekilde tasarlanmalıdır.
- Topraklama direnci, standartlarda belirtilen (örneğin IEEE, TSE) değerlerin altında tutulmalıdır.
- Elektrot malzemesi seçimi, toprağın özgül direncine ve korozyon dayanımına göre yapılır. Bakır, galvanizli çelik veya grafit elektrotlar yaygın olarak tercih edilir.
2. İşletme Topraklaması
Tanım: Elektrik sistemlerinde, işletme akım devresinin bir noktasının (genellikle nötr noktası) veya sıfır iletkeninin topraklanması işlemidir.
Amaç: Sistemin normal çalışma şartlarında; gerilim dalgalanmalarını sınırlamak, faz-nötr gerilim dengesini sağlamak ve arıza durumlarında koruma cihazlarının doğru çalışmasını temin etmektir.
TT, TN, IT şebeke tiplerini detaylı öğrenmek için bu linke tıklayabilirsiniz.
Örnekler:
- Transformatörlerin nötr noktalarının topraklanması
- Generatörlerin nötr noktalarının topraklanması
Teknik Detaylar:
- İşletme topraklaması, dirençsiz (direkt) veya omik, endüktif veya kapasitif direnç üzerinden yapılabilir.
- Yüksek gerilim (YG) sistemlerinde, direnç üzerinden işletme topraklaması tercih edilebilir. Direnç değeri, arıza akımını sınırlayacak şekilde seçilir.
- Alçak gerilim (AG) sistemlerinde, genellikle dirençsiz (direkt) işletme topraklaması kullanılır.
- İşletme topraklamasında kullanılan iletkenlerin ve bağlantı elemanlarının mekanik ve elektriksel dayanımı yüksek olmalıdır.
- Topraklama direnci, sistemin kararlı çalışmasını sağlayacak ve koruma cihazlarının doğru çalışmasını temin edecek değerlerde olmalıdır.
3. Yıldırım (Fonksiyon) Topraklaması
Tanım: Tesise yıldırım düşmesi durumunda; yıldırım akımının toprağa iletilmesi ve devredeki gerilim altında bulunan elemanlara etkisinin azaltılması amacıyla, işletme akım devresinde bulunmayan hava hatlarının koruma iletkenleri, direkler vb. noktaların topraklayıcı üzerinden topraklanması işlemidir.
Amaç: Yıldırım darbesinin neden olabileceği aşırı gerilimlerin ve akımların, tesisata ve cihazlara zarar vermesini önlemektir.
Örnekler:
- Hava hatlarının koruma iletkenlerinin topraklanması
- Direklerin topraklanması
- Yıldırımdan koruma sistemlerinin topraklanması
Teknik Detaylar:
- Yıldırım topraklamasında kullanılan iletkenlerin kesitleri, yıldırım akımını güvenli bir şekilde taşıyabilecek kapasitede olmalıdır.
- Topraklama direnci, yıldırım akımının toprağa hızlı bir şekilde iletilmesini sağlayacak kadar düşük olmalıdır.
- İç yıldırımlık (parafudr) sistemleri, yıldırım darbesinin neden olduğu aşırı gerilimleri sınırlayarak, tesisattaki ana ve tali panoları, cihazları ve iletkenleri korur.
- Dış yıldırımlık (Faraday Kafesi), iç yıldırımlık ve topraklama sistemi bir bütündür. Yıldırımdan korunma sisteminin sağlıklı çalışabilmesi için bütün sistemin çalışıyor olması gerekir.
Topraklamanın Önemi ve Periyodik Kontroller
Topraklama; elektrik tesisatlarında güvenliği sağlamak, olası arızalarda insan hayatını korumak, cihazları ve tesisatı hasarlardan korumak için hayati öneme sahiptir. Bu nedenle, topraklama sistemlerinin periyodik olarak kontrol edilmesi ve gerekli ölçümlerin yapılması gerekmektedir.
Önemli Noktalar:
- Topraklama Ölçümü: Topraklama direncinin, ilgili standartlara uygun olup olmadığının belirlenmesi için meger gibi ölçüm cihazları kullanılarak yapılır.
- Toprak Özgül Direnci Ölçümü: Tesisatın bulunduğu bölgenin topraklama performansını değerlendirmek şarttır.
- Topraklama Tesisatlarının Kontrolü: Topraklama tesisatlarının; bağlantı noktalarının, iletkenlerin ve elektrotların durumunun periyodik olarak kontrol edilmesi gerekir.
- Elektrik Tesisatı Periyodik Kontrol: Topraklama sistemlerinin de dahil olduğu elektrik tesisatlarının periyodik olarak kontrol edilmesi, olası risklerin önceden tespit edilmesini ve gerekli önlemlerin alınmasını sağlar.
- Eş Potansiyel Dengeleme İletkenleri: Elektrik enerjisinin güvenli bir şekilde toprağa iletilmesini sağlayan, uygun kesit ve izolasyona sahip kablolar kullanılmalıdır.
- Topraklama Ölçümü Yapan Firmalar: Bu alanda uzmanlaşmış firmalar, güvenli sistemlerin oluşturulmasına ve periyodik kontrollerin yapılmasına katkıda bulunur.
Sonuç olarak, topraklama, elektrik tesisatlarının güvenli ve verimli çalışması için vazgeçilmez bir unsurdur. Düzenli topraklama ölçümleri, kontrolleri ve doğru malzeme seçimi, can ve mal güvenliğini sağlamak için hayati öneme sahiptir.
Topraklama Çeşitleri Arasındaki Teknik Farklar
| Topraklama Türü | Amacı | Teknik Özellikler |
|---|---|---|
| Koruma Topraklaması | Artık akımlara karşı güvenlik sağlar. | RCD kullanımı ve düşük topraklama direnci gereklidir. |
| İşletme Topraklaması | Sistemin kararlılığını artırır. | Nötr noktası topraklanır, dirençli veya dirençsiz uygulanabilir. |
| Yıldırım Topraklaması | Yıldırım akımını yönlendirir. | Yıldırım akımını hızlıca toprağa iletmek için düşük direnç ve yüksek iletken kesiti gereklidir. |
