Topraklama ve Güvenlik Semineri [Kompatibilitätsmodus]
advertisement
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Semineri Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa 15-16 Mayıs 2013 Gaziantep nnnnnnnnnnnnnn annnnnnnnnnnn aaaaaaaaaaaaaaaaaaa aaaaaaaaaaaaaaaaaaaa dddddddddddddddffffffffffffffffffffff nnnnnnnnnnnn nnnnnnnnnnqqqq3333333333333 Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 1 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Özgeçmiş: Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 1952 Denizli doğumludur. Liseyi bitirdikten sonra Almanya’da iki Lisans, Londra üniversitesinde mikroelektronik ve güç sistemleri üzerine Yüksek Lisans ve Doktora yapmıştır. 18 yıl endüstride plan, proje ve çeşitli yönetim kademelerinde görev almıştır. 1992 yılından beri VDE Frankfurt ve Teknik Akademi Esslingen, Heidelberg elektrik ustalık meslek okulunda normlar, güç sistemleri, elektrik tesisatları ve projeler üzerine dersler vermektedir. İki yıl Mannheim üniversitesi elektrik bölümünde öğretim görevlisi olarak çalışmıştır. 2002 yılında Biberach üniversitesinde Profesörlük ünvanı almıştır. Almanya’da beş, Türkiye’de yedi, Amerika’da iki kitabı yayınlanmıştır. Uluslararası 65 bilimsel yayını bulunmaktadır. VDE ve IEEE üyesidir. Amerika’da ACTA press tarafından yayınlanan,,Güç ve Enerji Sistemleri’’ dergisi editör grubunda bilimsel hakemlik yapmaktadır. 2005 yılında Alman norm üst grubuna [IEC TC 64 (VDE 0100)] seçilmiştir. Avrupa Birliği Elektrik Komisyonu CENELEC’te AG kısa devre hesaplarında Almanya sözcüsüdür. Erasmus kapsamında Pamukkale, Ege ve Yıldız Teknik Üniversitesinde dersler vermiştir. İsmail Kaşıkçı Almanca, İngilizce ve İspanyolca bilmektedir. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 2 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Seminerin Amacı: Elektrik mesleğini uygulayan her kişi, teorik bilginin yanısıra yönetmelikleri, norm ve standartları bilmek, uygulamak, kaliteli ve güvenlikli bir elekrik tesisatı kurmak zorundadırlar. Bugün yürürlükte olan Topraklamalar Yönetmeliği, Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği ve Proje Hazırlama Yönetmeliğinin uygulanmasında hala sorunlar vardır, zorluklar yaşanmaktadır. Bu nedenlerden dolayı seminerin temel hedefi, elektrik tesislerinde güvenlik için gerekli olan teorik ve pratik konuları anlatmak, tesis ve tasarım için gerekli olan mevcut teknolojiler, teknikler, Norm ve Yönetmelikler üzerine bilgiler vermektir. Seminerin yararlı olmasını dilerim. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 3 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Etik kuralları: Seminer notlarının tamamı veya herhangi bir bölümü yazarın izni olmaksızın yayınlanamaz, basılamaz, mikrofilme çekilemez, dolaylı olsa dahi kullanılamaz, fotokopi yapılamaz. Tüm notlar seminer verilen firma, kurum ve kuruluşlar dışında kullanılamaz. Metinler ve şekiller başka türlü çizilemez ve değiştirilemez. 5846 sayılı yasa No: 4110 Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 4 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Bir Meksiko atasözü derki: ’’Bir yıl sonrasını düşünüyorsan tohum ek, 10 yıl sonrasını düşünüyorsan ağaç dik, 100 yıl sonrasını düşünüyorsan eğitim yap’’. Elektrikçinin bir ayağı hapiste bir ayağı mezardadır! Norm ve Standart bilgisi olmayan elektrik mesleğini yapamaz! Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 5 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved SEMİNER KONULARI 1. 2. 3. 4. Elektrik Tesislerinde Norm ve Yönetmeliklerin kullanımı Elektrik Tesislerinde Kısa Devre Hesapları IEC 60909-0 Şok Akımlara Karşı Güvenlik Önlemleri IEC 60 364-4-41 Kablo ve İletkenlerin Aşırı Akımlara Karşı Korunması IEC 364-4-43 5. Elektrik Tesislerinde Gerilim Düşümü Hesabı IEC 60 364-5-52 6. Elektrik Tesislerinde Selektif Açma ve Koruma IEC 60 364-5-53: Elektrik Tesislerinde Cihazların Seçimi, Koruması ve Ayırması IEC 60 364-7-710: Tıbbi yerler IEC 60 364-7-718: Kalabalık toplulukların bulunduğu binalar Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 6 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 7. Elektrik Tesislerinde Topraklamalar IEC 60 364-5-54: Topraklama, Koruma ve Potansiyel Dengeleme iletkenleri YG elektrik Tesislerinde Topraklama EN 50522, IEEE Std. 80 8. İlk Denetleme ve Deneyler IEC 60 364-6-61 Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 7 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Dağıtım Sistemleri İletim Santral Transformatör EN 50522 Araştırma ve büyük sanayiler IEC 62305 Sanayi, büro, iş hanları mağaza ve oteller Konutlar IEC 60364-5-54 Hastane Demir yolu ulaşımı Ofis Binası Küçük işletmeler, tarım ve konutlar Tünel Havalimanı Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Ticaret Merkezi Alışveriş Merkezi 8 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Smart Grid Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 9 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Binalarda Elektrik Tesisleri IEC 60 364 Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 10 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 1. IEC ve EN Normları, Türkiye’de Yönetmelikler Standartlar can ve mal güvenliği için en asgari kurallardır. Uygulanmaları zorunludur. Ankara Mart 2001 EİTY’nin uygulanması sakıncalıdır. 1896 1958 2006 Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama CENELEC 11 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved IEC CENELEC‘e tam üye EN TSE Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 12 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Norm ve Yönetmeliklerin kullanımı • IEC 60 364: Binalarda Elektrik Tesisleri • IEC 60 909: Elektrik Tesislerinde Kısa Devre Hesapları • IEC 62305: Binaların Yıldırıma Karşı Korunması • EN 50522: YG Elektrik Tesislerinde Topraklama • Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği • Elektrik İç Tesisleri Proje Hazırlama Yönetmeliği • Elektrik Tesisleri Topraklamalar Yönetmeliği Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 13 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved DIN Standartları 1. DIN 18012 Binalarda Yapı Bağlantı Kutuları Tesisleri (Bina, oda ve tesis yerleri, ölçüler) 2. DIN 18013 Binalarda Sayaç Tesisi 3. DIN 18014 Temel Topraklama 4. DIN 43871 Tali Dağıtım Panoları 5. Teknik Yapı Bağlantı Şartnamesi (Enerji dağıtımı yapan firmalar) 6. DIN 18015 Binalarda Elektrik Tesisleri 1. Kısım: Plan ve tasarım ilkeleri 2. Kısım: Asgari donatımın cinsi ve yapısı* 3. Kısım: İletken, şalter ve prizlerin düzenlenmesi Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 14 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Dünyada Elektrik İç Tesisleri Norm Grupları Uluslararası IEC 60364 „Electrical installations of buildings“ gelecekte: „Low voltage installations“ Avrupa HD 384 „Binalarda Elektrik Tesisleri“ gelecekte: HD 60364 „AG Elektrik Tesislerinin Kurulması “ Yerel (Örnek: Almanya) DIN VDE 0100 (VDE 0100) „AG Elektrik Tesislerinin Kurulması “ Yerel (Örnek: Türkiye) Türk Standartları Enstitüsü Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 15 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Bilgisayar Programları 1. Simaris Design (Siemens) 2. Doc Win (ABB) 3. ECODIAL (Schneider) 4. NEPLAN (ABB) 5. DigSilent (Fichter) 6. Sincal (Siemens) Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 16 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Sembollerin anlamını yazınız! RE UE IC RA UT IR RB UB IF ZE US I "k1 ZS Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama I k"1 = 17 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved c ⋅Un " Ik3 = cmin ⋅ 3 ⋅ U n Z (1) + Z ( 2) + Z (0) 3 ⋅Z ip = χ ⋅ 2 ⋅ Ik U0 Zs ≤ Ia UT RA ≤ I ∆n c ⋅Un " I k1 = 3 ⋅Z " U E ≤ 2 ⋅ UT U0 Zs ≤ RB + R A + ZT + Z Hat Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 18 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved IEC 60 364: Binalarda Elektrik Tesisleri IEC 60364-1: Amaç, Kapsam, Dayanak ve Uygulama, Tanımlar Bölüm 2: Kısım 2: Tanımlar Bölüm 3: Genel Karakteristiklerin Belirlenmesi Kısım 30: Genel Karakteristiklerin Belirlenmesi Bölüm 3: Kısım 30 Genel Karakteristiklerin Belirlenmesi Bölüm 4: Güvenlik Önlemleri Kısım 41: Şok akımlara karşı güvenlik önlemleri Kısım 42: Termik etkilere karşı koruma Kısım 43: Kablo ve iletkenlerin aşırı akıma karşı korunması • En büyük talep gücü • Eşzamanlılık faktörü • Beslemenin niteliği • Dağıtım kaynakları • Tesisin devre düzeni • Uyumluluk • Bakım • Besleme kaynakları • Dış etkiler Kısım 44: Aşırı gerilime karşı koruma Kısım 45: Düşük gerilime karşı koruma Bölüm 5: Donanımın seçimi ve koruma için güvenlik önlemleri Bölüm 6: İlk denetleme ve deneyler Kısım 61: Denetlemenin önemli kısımları Kısım 51: Genel önlemlar Kısım 52: Kablo ve iletken tesisleri Kısım 53: Açma ve kontrol cihazları Kısım 54: Topraklama, koruma iletkeni ve potansiyel dengeleme iletkeni • Gözle denetleme • Kontrol ve ölçme • Koruma ve potansiyel dengeleme iletkeni • Elektriksel ayırma ile koruma • Yalıtım direncinin ölçülmesi • Otomatik kesme ile koruma • Döner alan ölçümü • Gerilimin ölçülmesi • Diğer ölçümler Kısım 55: Diğer elektrik malzemeleri Kısım 56: Güvenlik amaçlı kurulan elektrik tesisleri Bölüm 7: Özel tesisatlar veya yerler için özel kurallar Elektrik Tesislerinde Kısım 701: Banyo ve duş yerleri Kısım 710: Tıbbî yerler Kısım 7 . . . . . . Kısım 7 . . . . . . . . ve Topraklama .. Güvenlik Kısım 718: Kalabalık topluluk-ların bulunduğu binalar, Kısım 7 . . . . . . . . © Prof. Dr. Kısım 722: Uçan yapılar, gösteri amaçlı araba ve karavanlar Kısım 7 . . . . . . .. 19 Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved IEC 60 364 ve kısmları IEC 60 364 Bölüm 1 - Kısım 10 Amaç, Kapsam, Dayanak ve Uygulama IEC 60 364 Bölüm 2 - Kısım 200 Genel - Kısım 30 Elektrik tesislerinin planlanmasında genel hususlar IEC 60 364 Bölüm 4 - Koruma Önlemleri; Kısım 41 Tehlikeli vücut akımlarına karşı korunma IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 42 Isıl tesirlere karşı korunma IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 43 Kablo ve iletkenlerin aşrı akımlara karşı korunması IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 44 Aşırı gerilime karşı korunma IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 45 Düşük gerilime karşı korunma IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 46 Kesme ve yol verme ile koruma IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 48 Korunma önlemlerinin seçilmesi IEC 60 364 Bölüm 5 - Elektrik işletme malzemesinin seçimi ve tesisi IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 51 genel IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 52 kablolar, iletkenler ve baralar IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 53 Ayırma, anahtarlama ve koruma IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 54 topraklama, koruma iletkeni, potansiyel dengelemesi IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 55 Diğer elektrik cihazları IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 59 Aydınlatma aygıtları ve tesisleri IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 60 Güvenlik amaçlı elektrik tesisleri IEC 60 364 Bölüm 6 - Deneyler; Kısım 600 İlk denetleme ve kontrollar Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 20 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved IEC 60 364 Bölüm 7 - Özel tesisatlar veya yerler için özel kurallar; Kısım 701 Küvet veya duşlu hacimler IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 702 Kapalı ve açık alandaki yüzme havuzları IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 703 lektrikli Sauna ısıtıcılı hacimler IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 704 inşaat şantiyeleri IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 705 Tarım ve bahçe yapıları IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 706 Sınırlı hareket imkanı veren geçirgen ortamlar IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 710 Hastanelerde elektrik tesisatları IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 718 İnsan kalabalıklarının olduğu elektrik tesisatları IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 720 Yangın tehlikesi olan işletmeler IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 721 Karavanlar, Tekneler, Yatlar ve bunların Kamp Yerleri veya Yat Limanlarındaki enerji IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 722 Uçan Yapılar, Gösteri amaçlı araba ve Karavanlar IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 723 Deney düzenekli derslikler IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 724 Mobilya ve benzeri tefrişattaki elektrik tesisatı; örneğin, perde rayları, dekoratif kaplamalar IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 725 Yardımcı devreler IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 726 Kaldırma araçları IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 728 Yedek güç kaynakları IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 729 Şalt tesisleri ve dağıtıcıların montajı ve çalıştırılması IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 730 Boş duvarlarda veya yanıcı malzeme ile yapılmış binalarda iletkenlerin döşenmesi IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 731 Elektrik işletmeleri ve kapalı elektrik işletmeleri IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 732 Dağıtım şebekesinde yapı bağlantı kutusu IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 736 Yüksek Gerilim şalt sahasındaki alçak gerilim akım devreleri IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 737 Nemli ve ıslak hacimler; açıkhava tesisleri IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 738 Fıskiyeler IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 739 TN ve TT şebekelerde I∆n 30mA ile evlerde doğrudan dokunmaya karşı ek koruma 21 Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Mühendis, öğretmen, teknisyen ve ustaların bilmesi gereken önemli Normlar: 1. IEC 60 364: Binalarda Elektrik Tesisleri 2. EN 60 909: Elektrik Tesislerinde Kısa Devre Hesapları 3. IEC 62305: Binaların Yıldırıma Karşı Korunması 4. EN 50522: YG Elektrik Tesislerinde Topraklama Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 22 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved ELEKTRİK TESİSLERİNDE TOPRAKLAMALAR YÖNETMELİĞİ Tanımlar Madde 1, 2 ve 3 23 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama AG Şebekesi 20kV L1 L2 L3 PEN 400V/230V,50Hz L1 L2 L3 PEN 4x35mm2 Yapı bağlantı kutusu (Kofre) Tüketici tesisatı SK 63A kWh Sayaç B16A RCD B10A gG 30mA 63A Yasak Tüketim cihazları APDB RB AG dağıtım şebekesi Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama RA Temel Topraklama 24 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Tanımlar Madde 4: Tasarım akımı : Normal işletmede bir devreden geçmesi öngörülen akımdır. Aşırı akım : Beyan değerinden büyük bütün akımlardır. İletkenler için beyan değeri, akım taşıma kapasitesidir. Aşırı yük akımı : Bir devrede hata yok iken, oluşan aşırı akımdır. Kısa devre akımı : Normal işletme şartlarında potansiyelleri farklı olan gerilim altındaki iletkenler arasında ihmal edilebilir empedanslı bir hata sonucu meydana gelen akımdır. Hata akımı: Normal çalışma şartları altında, potansiyel farkına sahip iletkenler arasında veya gerilim altında bulunan bir iletken ile açıktaki iletken bölümler arasında hata sonucu oluşması muhtemel bir akım değeridir. 25 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Ia Kısa devre İlteken hatası I "k1 Gövde hatası Kısa devre PE PE kopmuş Toprak kısa devresi IF Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama UB= (UT ) :Dokunma gerilimi UF: Hata gerilimi RA: Koruma topraklaması RB: İşletme topraklaması 26 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved AG Dağıtım şebekelerinin topraklama tipine göre sınıflandırılması: AG tesislerinde topraklama için: 1. Güç sisteminin (örneğin enerji kaynağı veya transformatörün) yıldız noktasının toprağa nasıl bağlandığı ve ETTY Sayfa 143 2 . Tesisatın açıktaki iletken bölümlerinin (örneğin elektrik cihazları) toprağa nasıl bağlandığına dikkat edilmelidir. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 27 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved AG Elektrik Sistemlerinde Kodlama AG’de Topraklama Yöntemleri Akım Kaynağı İşletme Cihazı L1 PE L2 L3 TN Sistem TT IT Sistem Sistem TN-C-Sistem TN-C-S-Sistem TN-S-Sistem Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama N T N I T 1. Harf C S 2. Harf 28 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved TN-C Sistem İşletme topraklaması TN-C-S Sistem TN-S Sistem Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 29 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved TT- Sistem IT- Sistem Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 30 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 2. Elektrik Tesislerinde Kısa Devre Hesapları IEC 60909-0 Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 31 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 1. Enerji Dağıtım Şebekeleri Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 32 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 2. IEC 60364-1: Amaç, Kapsam, Dayanak, Uygulama ve Tanımlar Kısa devre akımları L1-N/ L2-N/ L3-N L1-L2-L3 L1-L2 L2-L3 L1-L3 IB PEN In 1-faz 2-faz L1 L2 L3 N PE 3-faz İletken hatası Toprak hatası Gövde hatası UT Toprak UF RA RB 33 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 3. Kısa devre akımının tesiste etkileri I cn > I "k 3 I’’k: Başlangıç kısa devre akımı F Ip: Tepe noktası Ik: Süregen kısa devre akımı ip I cm i p = κ ⋅ 2 ⋅ I k" κ = 1,02 + 0,98 ⋅ e I th I"k I "k 3 , I "k 2 −3 R / X Zaman t/s I "k1 , I "kEE I " k1 min = c min ⋅ 3 ⋅ U n (2 R1Q + 2 R1T + 2 R1L + R0T + R0 L ) 2 + (2 X 1Q + 2 X 1T + 2 X 1L + X 0T + X 0 L ) 2 c ⋅U I "k3 = max n 3 Zk I "kEE = 0,85 ⋅ I "k3 Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama I CE , I Re st I "k1 > I a I "kEEkablo = 0,5 ⋅ I "kEE 34 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 4. Kısa devre akımlarının önemi I Üç kutuplu kısa devre akımı panolarda dinamik " k3 zorlamaları kontrol etmek için hesaplanır. I cn > I k" 3 Tek kutuplu kısa devre akımı son devrede I k"1min otomatik açmanın istenilen zamanda gerçekleşmesinin kontrolü için hesaplanır. I k"1min > I a Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 35 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 3. Şok Akımlara Karşı Güvenlik Önlemleri IEC 60364 Bölüm 4 - Kısım 41 Elektrik Çarpmasına Karşı Koruma ETTY Üçüncü Bölüm Sayfa 153 Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 36 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik kazaları ca. 0,75 s ca. 0,14 s vulnerable Phase 37 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama A.A etkilerinin akım-zaman bölgeleri RCD 10mA RCD 30mA 104 ms 5000 I= AC-4-1 AC-4-2 AC-4-3 2000 50V = 50mA 1000Ω 1000 Toplam vücut dirençleri El – ayak ca. 1000Ω El – el ca. 1000Ω El – ayaklar ca. 750Ω Eller – ayaklar ca. 500Ω El – gögüs ca. 500Ω Eller – gögüs ca. 250Ω Ayak - ayak ca. 1000Ω Akım süresi t 500 200 100 50 20 10 0,1 0,2 0,5 1 2 5 Vücut akımı IM mA Bölüm AC-1 Genellikle bir tepki yoktur Bölüm AC-2 101 20 50 102 200 500 Bölüm AC-3 Genellikle zararlı Organik bir hasar olmaz. bir fizyolojik etki Geçici kalp kasılmaları, yoktur kaslarda kramp, nefes 103 2000 5000 104 Bölüm AC-4 Kalbin durması, Ağır yanıklar AC-4-1 5% Ventriküler fibrilasyon olasalığı AC-4-2 50% Ventriküler fibrilasyon olasalığı AC-4.3 > 50% Ventriküler fibrilasyon olasalığı almada zorluklar görülür Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 38 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Temel koruma (Doğrudan dokunmaya karşı koruma) L1 L1 L2 L2 L3 L3 PE PE N N IK=0 IK=0 Yalıtılmış cihaz Yalıtılmış cihaz RB RB RA Temel koruma IP simgesi ile belirlenir. 39 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Hata anında otomatik kesme ile koruma (TN-Sistem) (Dolaylı dokunmaya karşı koruma) L1 L2 L3 PE N IF I∆n ≤ 30 mA IPE I∆n Cihaz Dolaylı dokunmaya karşı koruma için: 1. Akım kaynağı topraklanmalıdır. 2. Tüketim cihazı koruma iletkeni ile tesis edilmelidir. 3. Kablo ve iletkenlerin, aşırı akım koruma cihazı ile koordinasyonu sağlanmalıdır. 4. Temel topraklama tesis edilmelidir. 5. Potansiyel dengeleme uygulanmalıdır. IK IEC 60417’e göre tüketim cihazları için aşağıdaki koruma sınıfları geçerlidir: Temel koruma RB IF RE Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 40 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Hata anında otomatik kesme ile koruma (TT-Sistem) (Dolaylı dokunmaya karşı koruma) L1 L2 L3 N IF I∆n ≤ 30 mA I∆n Cihaz Dolaylı dokunmaya karşı koruma için: 1. Akım kaynağı topraklanmalıdır. 2. Tüketim cihazı PE ile APDB‘na veya panodaki klemenslere tesis edilmelidir. 3. Kablo ve iletkenlerin, aşırı akım koruma cihazı ile koordinasyonu sağlanmalıdır. 4. Temel topraklama tesis edilmelidir. 5. Potansiyel dengeleme uygulanmalıdır. IK IEC 60417’e göre tüketim cihazları için aşağıdaki koruma sınıfları geçerlidir: Temel koruma IPE RB IF RSt RE Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 41 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Tamamlayıcı (ek) koruma (RCD ile) L1 L2 L3 PE N I I Bozuk cihaz F I∆n ≤ 30 mA PE iletkeni kopmuş F I∆n I∆n IK = IF IK IK Yalıtılmış cihaz Yalıtılmış cihaz RB IF RE Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama RE 42 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved TN sistemin incelenmesi: Dağıtım panosu L1 L2 L3 PE N PEN Potansiyel dengeleme iletkenleri B16 A Ia APDB ZS ≤ RA RB Temel topraklama 1. TN sistemde topraklama tesisatın ana öğesi değildir. 2. Hata akımı çevrim empedansı tarafından tayin edilir. U0 Ia I " k1min > I a ta (s) 230 0,4 400 0,2 43 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama TN Sistemde otomatik Açma Şartları (yeni) Trafo işletme binası U0 (V) Tesis (Koruma sınıfı I) U/U0 = 400V/230V TN-Sistemde açma zamamları Tablo 41.1 IEC 60364 Kısım 41 411.3.2.2 •AC •ta •50V < U0 ≤ 120V •0,8s •120V < U0 ≤ 230V •0,4s •230V < U0 ≤ 400V •0,2s •U0 > 400V •0,1s 411.3.2.3 Dağıtım devreleri 5 s L1 U0 = Nominal gerilim Dış iletken/toprak L2 arası L3 N PE APDG RCD 0,4s RCD 5s ?s Tali pano (Koruma sınıfı I) 411.3.2.3 RB RA Bina dışındaki son devreler ≤ 32A 411.3.3 e göre Sıradan kişi için prizler ≤ 20A 411.3.3 e göre RCD 30mA 415.1 RCD 30mA 415.1 Son devre ≤ 32A 411.3.2.2 e göre Kural dışı: - Kontrol edilen sanayi tesisleri - Sadece bir elektrik cihazı Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama L1 L2 L3 N PE Son devre > 32A RCD RCD 44 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved TT sistemin incelenmesi RT RL1 L1 L2 L3 I∆ n 40 A PE N 30 mA N Dağıtım panolarında PE ve N klemensleri kesinlikle birleştirilemez. B/16 A 1. TT sistemde topraklama tesisatın ana öğesidir. 2. Toprak hatası akımı topraklama direnci tarafından tayin edilir. RPE Direnç toprağın cinsine, nemine, sıcaklığına ve topraklama tesisinin yapısına, şekline ve aşınma durumuna bağlıdır. RB RL2 APDB RA RA ≤ IF = UL Ia U0 RA + RB 45 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama TT Sistemde topraklama direncinin ve hata akımının hesaplanması RQ, XQ RT, XT RL A1, XL A1 L1 L2 L3 N RA ≤ IH = U 50V L veya Z S ≤ 0 I ∆n Ia U0 U0 = Z T + Z KA1 + Z LA2 + RA + RB RA + RB RL A2 XL A2 M 3~ RL PE XL PE Z S = Z T + Z KA1 + Z LA1 + RA + RB RA = ? RB RA IH Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 46 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved TT Sistemde otomatik Açma Şartları (yeni) Trafo işletme U/U0 = 400V/230V binası TT Sisteminde açma şartları: 411.3.2.2 AC 50V<U0≤120V 120V<U0≤230V 230V<U0≤400V U0>400V 411.3.2.4 Verteilerstromkreise Tesis (Koruma sınıfı I) ta 0,3s 0,2s 0,07s 0,04s 1 s U0 = Nominal gerilim Dış iletken/toprak arası L 1 - Ayni koruma cihazı L2ile korunan devre ortak topraklamaya bağlanır. L3 N PE RCD RB RA Bina dışındaki son devreler ≤ 32A 411.3.3 e göre RCD 0,2s ?s 1s 1s Sıradan kişi için prizler ≤ 20A 411.3.3 e göre L1 L2 L3 N PE RRAA RA Ortak Ayrı topraklama topraklama RA RCD RCD 47 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama IT Sistemin incelenmesi 1. hata akımı 2. hata akımı 2. hata akımı Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 48 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 49 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 4. Kablo ve İletkenlerin Aşırı Akımlara Karşı Korunması IEC 364-4-43 (HD 384.4.43 S1) Kısım 43 PEN (PE) L1 EİTY Taslak L2 Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama L3 50 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Dağıtım panosu I k" 3 İletken değerleri Aşırı akım koruma düzeneği Koruma cihazının nominal akımı Ib In Iz I2 Ir Koruma cihazının açma akımı I a = 5.....20 ⋅ I n I k"1min İşletme akımı, tasarım akımı İletkenin sürekli akım taşıma kapasitesi İletkenin çizelgeden okunan sürekli akım taşıma kapasitesi 1,45 ⋅ I z Yük P=2kW Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 51 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Aşırı yükte koruma Bir kabloyu ya da yalıtılmış iletkeni aşırı yüke karşı koruyan koruma cihazının karakteristikleri aşağıdaki koşullara uygun olacaktır: Minyatür kesiciler için (MCB): Ib ≤ In ≤ I z I 2 ≤ 1,45 ⋅ I z Ib ≤ I r ≤ I z I 2 ≤ 1,45 ⋅ I n Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 52 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved İşletmede kablo ve iletkenlerin yüklenebilirliği için düzeltme faktörlerine dikkat edilmelidir. I z' = I r ⋅ f1 ⋅ f 2 ⋅ f 3 ⋅ f 4 f1 : Kabloların döşeme türü Taslak: Çizelge A.2, PVC f2 : Kabloların yığılması Taslak: Çizelge A,17 f3 : Değişen ortam sıcaklıkları Taslak: Çizelge A,14 EITY 10.02.05 İşletme ısısı: f4 : İşletme türü Ir : Çizelgeden okunan değer PVC: 70°C VPE: 90°C Kısa devre ısısı: I z' = Öneri: Ir f1 ⋅ f 2 ⋅ f 3 ⋅ f 4 PVC: 160°C VPE: 250°C PE : 150°C 53 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Kısa devrede koruma 5 saniyeye kadar olan açma zamanları yaklaşık olarak aşağıdaki formül ile hesaplanabilir: k ⋅S t k = I k S : İletkenin kesiti (mm2) 2 Ik : Hata akımı (A) k : Malzeme katsayısı ( A s mm 2 ) tk : Açma süresi (s) Çok kısa süreli açma zamanları için (t < 0,1s) aşağıdaki formül kullanılır: t/s I 2 ⋅ tk ≤ k 2 ⋅ S 2 Kablo veya iletken MCB Koruma cihazının geçirgenlik enerjisi İletkenin I²t yükleme değeri Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama gG I/A 54 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Aşırı akım koruma cihazlarının açma akımları: Ia = 5 ⋅ In 1. B Karakteristikli kesiciler (MCB) (Priz ve aydınlatma, binalarda) Ia = 10⋅ In 2. C Karakteristikli kesiciler (MCB) (Motor ve sanayide) Ia = 15⋅ In 3. K (Motor ve sanayide) (MCB) 4. MCCB (Ana kolon ve motorlarda) Ia = 8 − 12⋅ In 5. NH/gG-Sigortalar (Ana kolon ve motorlarda) Back-up Korumada Ia ≈ 8 ⋅ In Sigortaların açma akımları Akım-Zaman eğrisinden okunmalıdır. Dikkat: W ve L otomatlar ile k faktörü kullanılmaz! Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 55 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 5. Elektrik Tesislerinde Gerilim Düşümü Hesabı IEC 60 364-5-52 Bölüm 5-Kısım 52 EİTY Taslak Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 56 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved lmüsade = IEC 60 364 Kısım 41’e göre otomatik açma şartları Z Ana iletken Z Şebeke ZS Z Cihaz Z Pano kWh Kofre DIN 18015 − 1 DP l max ∆U ≤ 2,5% ∆U ≤ 0,5% ∆U ≤ 4% ∆ U ≤ 8% Z S (mΩ ) ⋅1000 2 ⋅ Rl'30°C IEC 60364 − 5 − 52 ∆U ≤ 5% IEC 60 364 Kısım 52 ve DIN 18015-1’e göre gerilim düşümü 2 ⋅ l ⋅ I b ⋅ cos ϕ 2 ⋅ l AC −1~ ⋅ I b ⋅ cos ϕ S= ∆U = κ ⋅ ∆U κ ⋅S Tçevre = 50°C T Q Q 3 ⋅ I b ⋅ l AC −3~ ⋅ cos ϕ ∆U = κ ⋅S Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama S= 3 ⋅ l ⋅ I b ⋅ cos ϕ κ ⋅ ∆U 57 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Türkiye‘de gerilim düşümü hesabı hesabı Monofaze (tek faz) 200 x N x L N x L %e = = 0 , 074 x S 2 56 x S x U Trifaze (üç faz) N : güç kW S : Kesit mm2 L :Uzunluk m U :Gerilim V (220 V, 380 V) k : 56 100 x N x L N x L %e = = 0,0124x 2 S 56 x S x U Güç N değil P’ dir!! Gerilim düşümü ∆u’dur!!! Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 58 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Örnek: AT TEDAŞ NT 3x35+25 2x10+10 2x2,5+2,5 NYY, 30 NYA, 9 NYA, l=7 BM: 2500W Gerilim düşümü 7,536x9 2,500x7 94,050x30 x0,43 x %e = 0,0124x 0 , 074 + + = 0,42 + 1,01 = 1,43 < 1,5 35 2,5 10 Akım kontrolü 94,050 x0,60 2 I= = 95,32 A < 155 A 3x35+25 mm NYY kablo kullanılmıştır. 1,73x380 x0,9 Kablo toprakta 155 A çeker. TEDAŞ bağlantı gücüne göre %60 diversite kullanılmıştır. Türkiye’de birimler yazılmıyor!! Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 59 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 6. Elektrik Tesislerinde Selektif Açma ve Koruma IEC 60 364-5-53: Elektrik tesislerinde cihazların seçimi, tesisi, koruması ve ayırması EİTY Taslak IEC 60 364-7-710: Tıbbi yerler IEC 60 364-7-718: Kalabalık toplulukların bulunduğu binalar Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 60 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Türkiye’de kurulan elektrik tesislerinde seçicilik ve güvenlik yoktur! 61 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Aşırı Akım Koruma Cihazları IEC EN 60269 E gG MCB MCCB IEC EN 60947 Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama IEC EN 60898 IEC EN 61008-1 RCD (KAR) 62 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved EN 60 617/DIN 40 713 Icu / Ics / Icm / Icw I ' 'k 3 I ' ' k1 Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 63 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Kısa devre akımlarına karşı tesisin arızalı bölümü selektif olarak devre dışı bırakılır. Ard arda tesis edilen aşırı akım koruma düzeneklerinin koordinasyonu ve seçimi ancak kısa devre hesaplarının yapılması ile mümkündür. Selektif seçiciliğin sağlanamadığı yerlerde destekli koruma yapılır. (Back-up-Koruma) Q1 Q3 Devre işletmede Hatalı akım kalır devresi Ana dağıtım panosu Devrenin Q2 açılması gerekir Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Devre açılır Q3 Devre açılır Q1 Ana dağıtım panosu Q2 Devrenin açılması gerekir Hatalı akım devresi 64 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Sigortalar ile devrelerin korunması ve selektif seçicilik gG ADP I n1 = ? 100A 63 160 t (s) 250 400 630 1000 103 TP 50A 102 I n 2 = 100 A 50A 101 2 Kısa devre akımı 10-1 800A 16 25 40 101 102 I n1 ≥ 1,6 ⋅ I n 2 1 2 6 100 ts=1,7s Sigorta bandları birbirine değmemelidir. NH-Sigortaları 3 103 Ik=800A 104 Ip (A) ±6% band kaymasına dikkat edilmelidir. IEC 60269-1 - VDE0636-201 - 2A bis 1150A Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 65 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Minyatür kesiciler ile devrelerin korunması ve selektif seçicilik MCB 60 Dakika Zaman t 300 I2 I1 Aşırı yükte açma 10 I3 Saniye 1 10 5 I3 1 0,4 A 0,1 0,01 I4 I4 1 B C I5 I5 I4 D I5 I4 2 3 4 6 810 I5Gecikmesiz kısa devrede açma 20 3040 6080100 x Anma akımı In MCB Minuture Circuit Breaker IEC 60898-1 (IEC 60947-2) - In = 0,5A bis 115A, Icn=3 - 25kA Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 66 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Seçici Ana Koruma Cihazı E 67 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Selektif kesicilerin güce göre seçimi z. B. 1000 A MCB E /[A] B 16 Tali pano 5...6,25 x IN ≈ 210 A 1,05...1,2 x IN 10 16 20 25 32 35 40 50 63 80 100 Güç/ [kVA] 7 10 13 15 20 23 25 30 40 50 65 E 35 L1 N Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 68 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Aşırı yükte seçicilik Açma karakteristiği Aşırı Akım Koruma cihazları Açmaması gereken akım Açması gereken akım Selektif Ana Koruma Cihazı E 1,05 1,2 MCB B, C 1,13 1,45 Sigorta gG 1,25 1,6 1,05 1,25 MCCB Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Anma akımı I X n 69 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved RCD (KAR-Kaçak Akım Koruma Rölesinin Çalışma Prensibi, Tesisi ve Selektif Seçicilik) I1: Tüketicinin çektiği işletme akımı (faz akımı) Açma rölesi Test butonu Ic Id Ölçme bobini I2 I1 I2: Nötr akımı I L1 = I N Id: Hata akımı I L1 = I N + I PE Ic: Gövde hatası dumunda insan üzerinden akan akım RB: İşletme topraklama direnci Ic Gövde hatası Id RB Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 70 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved RCD (KAR-Kaçak Akım Koruma Rölesinin Çalışma Prensibi, Tesisi ve Selektif Seçicilik) Yanlış uygulama Doğru uygulama Ana pano RCD I ∆n = 300mA RA = ? RCD I ∆n = 300mA I ∆n = 30mA RCD C16A RCD I ∆n = 30mA I ∆n = 30mA RCD B10 veya 16 A C tip kesici binalarda kullanılmaz!!!! Her Linyeye 30mA KAR tesis edilmelidir. 71 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Seçici ana koruma cihazı Seçici RCD Tip A Tip A Tip A Tip A Elektronik işletme cihazları Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 72 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Güç kesiciler ACB, MCCB (EN 60947-2) (Termik manyetik şalterler) L S I N Aşırı yükte açma „L“ ta (s) I 2t I 4t Standard Optional Gecikmeli kısa devrede açma „S“ Standard Optional 1000 Ir IrN tr tsd I 2t 100 Gecikmesiz kısa devrede açma „I“ Standard Optional On Off 10 Nötr iletkeni koruması Standard Optional Ig 1 0,5 – 1 x Ir Off tg 0,1 G In =630-6300 A Icu= 50 - 100kA In =16-1600 A Icu=45- 100kA Isd tsd Ii Toprak hatasında açma Standard Optional tg I 2t 0,01 0,5 1 5 10 50 x In L = Long time , inverse time delayed overload release S = Short-time delay short-circuit release I = Instantaneous short-circuit release G = Ground Fault Protection Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 73 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Yanlış uygulamalar Proje örnekleri: Binalarda enerji dağıtımı Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 74 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Proje örnekleri: daire beslemesi Diğer katların beslemesi C16A KAR sembolü Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 75 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Simaris ile TMŞ’de seçiciliğin incelenmesi 250 A 630 A C32 A 250 A RCD/30mA C16 A Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 76 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Normlara göre güvenli proje 250 A Yük şalteri 630 A C32 A NH 1 250A E 63A RCD/30mA 250 A C16 A Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama B16 A/ RCD 30mA 77 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 7. AG ve YG Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Teorik çalışma IEC 60364-5-54 EN 50522 Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 78 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Soru: AG ve YG elektrik tesislerinde topraklama direnci kaç Ohm olmalıdır? Üretim İletim Dağıtım Tüketim 79 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Topraklama tanımları ve çeşitleri L1 L2 L3 PEN Aşırı gerilim koruyucuları Koruma Topraklaması İşletme Topraklaması Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Fonksiyon Topraklaması 80 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik akımının tehlikeleri ve yeryüzü potansiyel dağılımı Referans toprak ca. 0V ca. 2V ca. ca. 5V 20V ca. ca. 40V ca. 60V ca. 115V 80V 81 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Potansiyel dağılım 230 V I Üzerinden akım geçen bir yarı küre topraklayıcının toprak gerilimi ve potansiyel dağılımı şekilde gösterilmiştir. U(V) I 120 100 80 60 30 Referans toprak 30 20 10 0 0 10 20 30 20 R=50mΩ Ω/km ≈350mm2 Cu 20 10 0 0 20 10 20 30 230 V 40 40 60 80 U(V) ca. 0V ca. 2V ca. ca. 5V 20V ca. ca. 40V ca. 60V ca. 115V 80V Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 100 120 82 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Üzerinden akım geçen topraklayıcın çevresinde yeryüzü potansiyelinin değişimi ve adım gerilimlerin hesaplanması Akım yoğunluğu: Hata akımı r IE i i i IE IE = A 2 ⋅π ⋅ r2 J= i Alan şiddeti ve gerilim düşümü: i Er = Yarı kürede akımın yayılması ∆U = J r ⋅ ρE ∆r ∆U = I E ⋅ Yarı küre için: ρ E ⋅ ∆r 2π ⋅ r 2 A = 2 ⋅π ⋅ r 2 83 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama ∆U = I E ⋅ ∆RE ρ RE = E 2π ∆r ∑R r 2 rX ρE 1 1 − 2π R x ρE RA = 2π ⋅ r Toprak direncinin mesafeye bağlı olarak değişmesi RA RE [Ω] ∆R E 3 RE = ρE U E = RA ⋅ I E = RA ⋅ 2π ⋅ r ρE 1 1 − US = IE ⋅ 2π r1 r2 Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama ∆RE 2 ∆r ∆RE 1 ∆r 0 rX 0 US = [m ] IE ⋅ ρE ⋅ l 2π ⋅ r 2 84 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Örnek : Üzerinden akım geçen topraklayıcın çevresinde yeryüzü potansiyelinin değişimi ve adım gerilimlerin hesaplanması 1m için adım gerilimi: Yarı kürede akımın yayılması 0,3m US = 1m 2m 2m için: U S = 95,54V / m 4m için: U S = 47,7V / m ρ ⋅l 10m için: U S = 19,1V / m A 15m için: U S = 12,73V / m 20m için: U S = 9,55V / m ρT = 120Ωm U = I ⋅R R= ρ ⋅l A U =I⋅ 10 A ⋅120Ωm ⋅1m = 191V / m 2π ⋅1m 2 I ⋅ ρ ⋅l US = 2π ⋅ r 2 85 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Topraklayıcıda potansiyel akımı eşdeğer potansiyel halkaları ve adım gerilimlerinin prensip şemalarının gösterilmesi 200V 1m için adım gerilimi: 100V US = 50V 25V 0V 1 2 4 6 8 10 12 191V / m 28V / m 12,73V / m 9,55V / m Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 14 16 18 20 10 A ⋅120Ωm ⋅1m = 191V / m 2π ⋅1m 2 2m için: U S = 95,54V / m 4m için: U S = 47,7V / m 7m için: U S = 28V / m 10m için: U S = 19,1V / m 15m için: U S = 12,73V / m 20m için: U S = 9,55V / m IEC ve EN normlarına göre adım geriliminin hesaplanmasına gerek yoktur. 86 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Çeşitli topraklama elektrotları ve yayılma dirençleri Derin topraklayıcı d l RA ≈ n 1 Birden fazla Yüzeysel (şerit) d b d= d= t d Topraklayıcı Toprak içinde s l topraklayıcı s l ρE l b 2 ⋅ (b + s ) π 1 ⋅b 2 k = 1L 2 RA = l Bina ρE 2⋅l ⋅ ln π ⋅l d 2 1 1 (2t ) + + 2 2 2 1 1 2 (2t ) + − 2 2 2 87 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved b Temel topraklayıcı a/l = 3 RA = 2⋅l ρE + ln RA = 2 ⋅ ln d π ⋅l Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Halka topraklayıcı Yaklaşık formül 1 RA ≈ k ⋅ ⋅ RA tek n a 4 Yüzeysel ρE 4⋅l ⋅ ln 2π ⋅ l d RA−Tek = b 2 ⋅ ρE 4⋅l ⋅b ,D= π ⋅D π RE = ρE 2π .D . ln d π 2 .D l D = 1,13. A RA ≈ ρE ⋅k 2π 2 ⋅ D RE ≈ Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama k ≈ 15L 20 2. ρ E 3.D 88 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved l2 ρE RA = ⋅ ln 2π ⋅ l 0,009 ⋅ t ⋅ d 60° Yıldız topraklayıcı U Göz RA ≈ Gözlü topraklayıcı b RA ≈ l D= RA ≈ 4⋅l ⋅b π ρE + 2⋅D ρE ρE lToplam 2⋅D ρE π 4 Yaklaşık formüller A U Göz 2 ⋅ D ≈ UE lToplam UE ≈ U Göz ρE ⋅ IE 2D ρ ⋅I ≈ E E lToplam 89 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Laurent yöntemi: Gözlü topraklayıcı RA = U Göz a ρE 4r + ρE lToplam r : eşdeğer yarıçap (D/2) Koch yöntemi: b D l2 RA = ρE 2D ⋅k l1 ≥ 10 k = 1,3 a l1 ≥ 20 a k = 1,2 l1 Schwarz yöntemi: 1) Gözlü topraklayıcı: Rg = Semboller: h: gömülme derinliği 2) Çubuk topraklayıcı: d: gözlü topraklayıcıda ρ E 2l l 2 ⋅ ln + k1 − k2 Rk = ρ E ⋅ ln 8l − 1 + 2k1l ( n − 1) iletken çapı veya bir πl A 2πnl d A d ⋅h 3) Karşılıklı etki direnci: REtki = 4) Eşdeğer yayılma direnci: Rg ⋅ Rk − R l ρ E 2l g ⋅ ln + k1 g − k1 + 1 REşşdeğş = πl g l k A Rg + Rk − 2 Rm Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 2 m çubuğun kesit çapı n: iletken sayısı l: bir çubuğun uzunluğu 90 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 7. AG Elektrik Tesislerinde Topraklamalar IEC 60364-54-2012 Topraklamalar Yönetmeliği ÜÇÜNCÜ BÖLÜM Alçak Gerilim Tesislerinde Topraklama Alçak Gerilim Tesislerinde Dolaylı Temasa Karşı Koruma Madde 8 TT TN YBK APDB RB Gövde hatası IT ETTY Sayfa 153-167 İzolasyon göstergesi Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 91 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Alman normu VDE 0100 Türkiye’de yanlış tercüme edilmiş ve uygulanmıştır. Sıfırlama şartları (TN sistem) ile koruma topraklaması (TT sistem) şartları birbirine karıştırılmıştır. Şimdi bunları inceleyelim. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 92 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved VDE 0100 § 9 Schutzerdung (Koruma topraklaması) VDE 0100 / 5.73 U0 ZS ≤ Ia UT RB RA ≤ RA 93 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama VDE 0100 § 10 Nullung (Sıfırlama) VDE 0100 / 5.73 U0 ZS ≤ Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama I∆n Ia UT ZS ≤ I∆n 94 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Hava hattı koptuğunda yeryüzünde oluşan potansiyel dağılımı ve gerilimler Faz toprak arası olası bir hatada dokunma gerilimi <50V olmalıdır. IF 20m Hata yeri R B ≤ 2Ω RE Yeryüzü potansiyel dağılımı l US IF = UE 0 ∑R RE = RB UT ≤ RE U 0 − U T U 3⋅ ρ E liletken 95 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Topraklama tesisleri, koruma iletkenleri ve koruma potansiyel dengeleme iletkenleri tanımları LPS PE Koruma iletkeni (Güvenlik için) PE-K Koruma iletkeni klemensi (Güvenlik için) LPS Tİ V V PE PE eKPD Ek koruma potansiyel dengeleme Duş veya banyo kabini AG dağıtım panosu eKPD eKPD Topraklama iletkeni (Hata akımının toprağa akıtılması için) KPD koruma potansiyel dengeleme T1 Temel topraklama T2 Yıldırım koruma topraklaması V LBS Yıldırım koruma tesisi eKPD eKPD PE APDB Ana potansiyel deng. barası PE-K C1 Metal su borusu V PE V PE PE KPD PE KPD KPD APDB KPD Tİ Temel topraklama T2 T1 Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Kalorifer KPD Tİ AG dağıtım ıtım panosu C2 Atık su boruları C3 Metal gaz borusu C4 Klima tesisi C5 Kalorifer boruları C6 Metal borular (banyoda) EL C7 Yabancı iletkenler TEDAŞ Enerji girişi PE-K Binanın temeli V İşletme cihazları T2 96 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Koruma potansiyel dengeleme uygulaması APDB PE N PE veya EL KPDİ KPDİ KPDİ KPDİ Topraklama iletkeni (topraklama filizi) Kofre KPDİ Temel topraklama 97 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Temel topraklama Topraklama filizi ADB RE ≈ D= Mesafe tutucu FE Bağlantı klemensleri 2 ⋅ ρE π .D 4⋅ L⋅ B π Çelik donatımlı temel topraklayıcıya örnek – Çubuk 10 mm veya – Şerit 30 x 3,5 mm Temel topraklamaya kazık çakılması anlamsızdır!! Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 98 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Temel ve halka topraklamaya örnekler a. Tek bina D= b. Bitişik binalar RE ≈ 4⋅ L⋅ B π 2 ⋅ ρE π .D b. Endüstri binaları alış veriş merkezleri Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 99 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Temel topraklama örnekleri Çelik donatımlı temel topraklayıcının üstten görünüşü Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 100 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Temel Topraklama Halka 20 x 20 m ca. 20 m 20 x 20 m ca. 40 m Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 101 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Temel topraklamanın temiz tabakaya tesisi Kaynak:Fritz Mauermann GmbH + Co. KG, Paderborn Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 102 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Beyaz tekne metotuna göre inşa edilen binalarda temel topraklama uygulaması Halka topraklaması ağı: 10 x 10 m Beton Klemens Potansiyel dengeleme için toprak sabit noktası Toprak Bağlantı Çapraz klemensi Conta şeridi KPDB Potansiyel dengeleme iletkeni Folye Temel plakası Armierung Nem baryeri Yalıtkan Bodrum tabanı Sauberkeitsschicht Halka topraklama, korozyon koruması, Örnek: NIRO V4A (Nr. 1.4571) Drenaj Kaynak: DIN 18014:2007-09; “Temel topraklama” 103 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Siyah tekne metotuna göre inşa edilen binalarda temel topraklama uygulaması Filiz Örnek: NIRO V4A Malzeme Nr. 1.4571 Halka topraklaması ağı: 10 x 10 m Beton Çatı-, duvar- ve topraklayıcı tesisi Toprak Teknenin contalanması En yüksek taban suyu Bağlantı klemensi KPDB tabakası Potansiyel dengeleme iletkeni Teknenin contalanması Temel plaka Temiz tabaka Halka topraklama, korozyon koruması, Örnek: NIRO V4A (Nr. 1.4571) Kaynak: DIN 18014:2007-09; “Temel topraklama” Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 104 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Topraklamada yenilikler Potansiyel dengeleme Ana potansiyel Temel plakası Demir hasıra iletkeni bağlantı dengeleme barası Basınç suya dayanıklı duvar hasır tabaka girişi DemirTemiz Potansiyel Halka topraklama dengeleme iletkenleri bağlantılarının sürekliliğinin ölçülmesi zorunludur. Değer < 0,2 Ω olmalıdır. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 105 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Temel plakası Temiz tabaka Yeni Topraklama Normu Ana potansiyel dengeleme barası Hasıra bağlantı Yer yüzeyi En yüksek su seviyesi ve basınca dayanıklı duvar girişi Potansiyel dengeleme iletkeni Halka topraklayıcı Bağlantı klemensi Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Toprak Hasır 106 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Topraklama ve Yıldırım Sistemleri 1) Topraklama gerilimi 2) Dokunma gerilimi İndirme iletkeni sistemi Yakalama ucu sistemi Topraklama sistemi Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 107 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Temel topraklayıcının yıldırım sistemine tesisi min. 1,5 m uzunluğunda filiz 30 x 3,5 mm veya 10 mm PVC-Kablo Gerekirse 20 m x 20 m Temel topraklama – Çelik şerit 30 x 3,5 mm – veya yuvarlak şerit 10mm halkalar ve filizler oluşturulmalıdır. Topraklayıcının yayılma direnci: R≈ 2ρ E πD D= 4⋅ L⋅ B π Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 108 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved B tipi halka (ring) topraklayıcılar Daire şeklindeki topraklayıcının yayılma direnci: PDB D>30m 1m ρE R= π2 ⋅ D Pano odasι ⋅ ln 2π ⋅ D d Daire şeklinde olmayan topraklayıcının yayılma direnci: 2ρ E 3⋅ D R= Elektrotun minimum %80’ni toprak ile temas etmelidir. A⋅4 π 109 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Yüzeysel D= Halka Derin APDB HEK 1m APDB APDB ≈ 0,5m ≈1m 25m RE = ρE 2.l . ln π .l d RE = ρE 2π .D . ln d π 2 .D D = 1,13. A 2.ρ E RE ≈ 3.D Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama RE = RE ≈ 1,5 m ρE 4.l . ln 2π .l d ρE l 110 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 1) Topraklama direnci: RA ≤ 4) Dokunma geriliminin hesabı 2) Topraklama elektrotlarının hesabı: l≤ 2.ρ E 2.150Ωm = = 107m RA 2,8Ω S Levha U T = Ι F .RA = 134,4V U T 230V = = 2,8Ω Ιa 80 A ρE 150Ωm = = ≈ 12 m 4,4 ⋅ RA 4,4 ⋅ 2,8Ω 5) Devreye RCD/30mA tesis edildiğinde topraklama direnci hesabı: RA ≤ UT 50V = = 1,66kΩ Ι a 30mA 3) Hata akımının hesabı: ΙF = U0 RT ΙF = 230V = 48 A 4,8Ω Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 111 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Bir binaya temel topraklama tesis edilecektir. Aşağıdaki değerler ile topraklama direncini hesaplayalım. Toprak özğül direnci: ρ E = 150Ωm Binanın uzunluğu L = 12m Binanın genişliği B = 8m Önemli not: Temel topraklayıcının eşdeğer çapı: D= 4⋅ L⋅ B π alınmıştır. Toprak özğül direnci tesis yerinde muhakkak ölçülmelidir. = 11Ω Temel topraklayıcının genişleme direnci: RTT = 2 ⋅ ρ E 2 ⋅150Ωm = = 8,68Ω π ⋅D π ⋅11m Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama bulunur. 112 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Topraklama Yönetmeliği Madde 8.4ii’ye göre: RA ⋅ I a ≤ U L 1) eski ( RA + RB ) ⋅ I a ≤ U 0 2) yeni Koruma düzeni, artık (kaçak) akım koruma rölesi olduğunda I a = I ∆n olacaktır. Bu durumda topraklama direnci: RA ≤ UL 50V ≤ ≤ 1,66kΩ I ∆n 30mA RA ≥ RTT olarak hesaplanır. olması şartına göre 1,66kΩ >> 8,68Ω Yönetmelik koşulları yerine getirilmiştir ve korunma sağlanmıştır. Bu çok anlamsız bir hesaptır!!!! 113 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Örnek 12: Ağ gözlü bir topraklayıcıda topraklama direncini hesaplayalım Eşdeğer yarıçap: 2m re = A = π 16mx12,5m π = 7,98m Bir gözün uzunluğu: 16m l göz = (2m + 2,5m ) ⋅ 2 = 9m Tüm gözlerin uzunluğu: lToplam = 208,5m Topraklama dirençi (Laurent formülü ile): 2,5m 12,5m EN 50522’e göre: RGöz = RGöz = Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama ρE 4re ρE + lToplam ρE 2⋅ A = = 150Ωm 150Ωm + ≈ 5,47Ω 4 ⋅ 7,98m 208,5m 150Ωm = 5,3Ω 2 ⋅ (16m ⋅12,5m ) 114 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Topraklayıcıkların karşılaştırılması L = 100 m, D = 32 m, ρE = 100 Ωm Derin topraklayıcı: Halka topraklayıcı: 1,5 ⋅ ρ E = 1,5 Ω L 3⋅ ρE RA ≈ = 3Ω π ⋅D Şerit topraklayıcı: Halka topraklayıcı: RA ≈ 3⋅ ρE RA ≈ = 3Ω L Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama RA ≈ ρE 2⋅ D + ρE L = 2,1 Ω 115 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Topraklayıcı özellikleri: 1. Galvanize çelik • Korrozyona karşı dayanıklı. • Kimyasal olarak paslanır. • Orta derecede elektrik iletken. 2. Paslanmaz çelik V4A CrNiMo Karışımı • Korrozyona karşı çok dayanıklı. • Diğer malzemelere karşı kimyasal olarak nötr ve etkilenmez. • Kötü elektrik iletken. 3. Bakır • Korrozyona karşı çok dayanıklı. • Çeliğe karşı kimyasal olarak ayni derecede. • Çok iyi elektrik iletken. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 116 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 2,5 yıl sonra: Galvaniz topraklama çubuğu (altta) ve topraklama çubuğu alaşımlı paslanmaz çelik (yukarıda) Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 117 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 542.3 Topraklama iletkeni kesiti Mekanik korumadan ve korozyondan dolayı topraklama iletkeni kesiti en az 6 mm2 bakır 35 mm2 Aluminyum ve 50 mm2 çelik olmalıdır. 542.4 Ana potansiyel dengeleme barası Her tesiste bir tane ana potansiyel dengeleme barası olmalıdır. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 118 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 543 Koruma iletkeni Çizelge 54.3 –En küçük koruma iletkeni kesitleri Ana dış iletken kesiti Koruma iletkeni kesiti SPE mm² SL mm² Koruma iletkeni ile ana dış iletken ayni malzemeden SL ≤ 16 SPE = SL 16 < SL ≤ 35 16 SL > 35 Ayrı malzemeden olursa k1 k2 k1 k2 SL k1 2 k2 • SL • 16 • SL 2 - TT sistemde koruma iletkeni kesiti 25mm² Cu veya 35mm² Alu ile sınırlanabilir. - k1 : Dış iletken - k2 : Koruma iletkeni değerleri Ek A ‘da verilmiştir. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 119 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 543.6 Koruma iletkeni akımları Normal işletmede 10 mA’ geçen akımda kesit yükseltilmelidir. Sistemde dengeli besleme sağlanmalıdır. 3. Harmonikler ölçülmelidir. Nötr iletkeni üzerinden geçen akım kontrol edilmeli ve kesit yükseltilmelidir. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 120 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 544.1 Koruma potansiyel dengeleme iletkeni ana dengeleme barası ile bağlandığında KPDİ KPDİ Kalorifer KPDİ KPDİ APDB Temel topraklama En az kesitler: - 6mm² Bakır veya - 16mm² Aluminyum veya - 50mm² Çelik Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 121 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved TT sistemde koruma iletkeni kesiti işletme ve koruma topraklamanın ayrı yapılması halinde 25 mm2 bakır ve 35 mm2 aluminyum ile sınırlanabilir. 0,1 < t ≤ 5 s kadar kesit hesabı: S= I 2F ⋅t k S : İletkenin kesiti (mm2) I : Hata akımı (A) k : Malzeme katsayısı ( A s ) mm 2 t : Açma süresi (s) t ≤ 0,1 s kadar kesit hesabı: I F = I D alınmalıdır. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 122 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved TN sistemde koruma iletkenin (PE) kesit hesabı L1 L2 L3 PE N PEN 400A Ia= 2650 A (5s) f = 0,89 fT = 0,95 (35 0C) IZ= 332A 200A - 320A S= S= I 2 ⋅t k NYY-J 3x185/95 mm2 2650 2 A 2 ⋅ 5s 115 A s mm 2 = 51,5 mm 2 P=160 kW 295A M 3∼ Koruma iletkenin kesit hesabı yerine normlarda belirtilen değerlerin alınması önerilir (bak IEC 60364 Kısım 5-54). RB Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 123 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved TT sistemde koruma iletkenin (PE) kesit hesabı 400/230V R=1 Ω L1 L2 L3 N S PE = 57,5 2 A 2 ⋅ 5s 143 A s / mm 2 = 0,89 mm 2 IF = S PE = 2,5 mm 2 Mekanik korumadan dolayı koruma iletkeni kesiti 2,5mm2 seçilmiştir. RB = 2 Ω Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama M 3∼ 230V = 57,5 A 4Ω PE RA = 1 Ω 124 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği (21.08.2001) Çizelge-10: TN sistemlerinde açma zamanlarına karşı düşen açma akımları için izin verilen en büyük çevrim empedansları (sigorta ve kesiciler için) Çizelge-11:TT sistemlerinde açma zamanlarına karşı düşen açma akımları için izin verilen en büyük topraklama dirençleri (sigorta ve kesiciler için) Çizelge-12:TT sistemlerinde açma zamanlarına karşı düşen açma akımları için izin verilen en büyük topraklama dirençleri (RCD için) 125 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Çizelge-11:TT sistemlerinde açma zamanlarına karşı düşen açma akımları için izin verilen en büyük topraklama dirençleri (sigorta ve kesiciler için) 230V 50Hz Aşırı akım koruma cihazları (MCB, MCCB) AG gG, gM sigortaları B In Ia RA RA UL=50V UL=25V A (5 s) A 10 47 1,1 16 65 0,77 Ω RA Ia=10 In RA Ia=11 In A Ω A Ω A Ω 0,53 50 1,0 100 0,50 110 0,42 0,38 80 0,63 160 0,32 192 0,26 Ω Ia=5 In MCCB C RA MCCB (güç kesiciler) için firmalardan açma katsayısı istenmeli ve topraklama direnci hesaplanmalıdır. +% 20 hata faktörleri dikkate alınmalıdır. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 126 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Çizelge-12:TT sistemlerinde hata akımı koruma düzenlerinin anma hata akımı ve işletme elemanlarının gövdelerinde izin verilen en büyük topraklama dirençleri (RCD için) Topraklama dirençleri Anma hata akımı İşletme elemanlarının gövdelerinde ölçülen izin verilen en büyük topraklama dirençleri Selektif S RCD için verilen değerler RA RA I ∆n 10mA 30mA 100mA 300mA U L = 50V 5000Ω 1666Ω 500Ω 166Ω U L = 25V 2500Ω 833Ω 250Ω 83Ω 83Ω U L = 50V Bu çizelge teorik değerleri vermektedir. Kuru ve nemli toprak arasında ölçülen değerler arasındaki fark beş kat artabilir. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 127 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 544 Koruma potansiyel dengeleme iletkeni kesitleri (Dİ) Koruma potansiyel dengeleme iletkeni kesiti en az 6 mm2 bakır 16 mm2 Aluminyum ve 50 mm2 çelik olmalıdır. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 128 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 544.2 Tamamlayıcı Potansiyel Dengeleme iletkeni kesiti Tamamlayıcı potansiyel dengeleme L1 L2 L3 PEN/PE N 2,5 mm2 25/16 mm2 M RPA 2,5 mm2, korumasız >4 mm2 RB ≤ 2,5 m M M 50/25 mm2 16mm2 ≤ 2,5 m Toprak ile temas halinde bulunan yabancı metal kısımlar Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 129 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 7.2 YG Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Topraklamalar Yönetmeliği EN 50522-2012 ETTY Sayfa 149 İkinci Bölüm Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 130 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Topraklamanın Önemi Binada TT sistem tesis edilmiş. UTp USS UTp UE Binada temel topraklama yerine levha topraklama yapılmış. 34,5kV şebeke doğrudan topraklanmış. Yıldırıma karşı güvenlik alınmamış. Topraklama elektrodları ayrı topraklanmış. S1 Potansiyel dağılımı düzenlenmemiş S2 1m S3 Potansiyel dağılımı düzenlenmiş Topraklayıcılar arasında 20m mesafe dikkate alınmamış EN 50522‘e göre üzerinden akım geçen topraklayıcın çevresinde yeryüzü potansiyelinin değişimi ve gerilimler 131 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Yeryüzü potansiyel dağılımı ve gerilimler UST UST ϕ UE USS UTST UT U PT 1m U ST RYer E S1 S2 1m E E S3 1m Potansiyel düzenleyici tesis edilmiş Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama UTSTE Her iki ucundan erişebilen sürekli yalıtılmış metal kılıflı kablo. Kılıf merkezden toprak ile bağlanmıştır. 132 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved YG Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Topraklamalar Yönetmeliği (EN 50522: Power installations exceeding AC 1kV) UST UST UE UE ϕ UTp E S E US E 133 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama YG’de sınırlı akım süreleri için izin verilen en yüksek dokunma gerilimleri 1000 Dokunma gerilimi UTp V 9 8 7 6 5 4 2 ⋅ U TP ≥ U E UE = IE ⋅ ZE 3 2 100 9 8 7 6 5 4 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,7 1 2 Akım süresi Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 3 4 5 6 7 8 9 10 s 134 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Bir transformatör merkezinde toprak teması durumunda akım, gerilim ve dirençler Trafo merkezi UE = Z E ⋅ IE ZE = 1 1 1 +n RA Z∞ Referans toprak Eş değer şeması Faz iletkeni I F = 3I 0 + I Tr Toprak iletkeni I E = r E ⋅ (I F − I Tr ) Topraklama tesisi Referans toprak 135 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Bir direkte toprak teması durumunda akım, gerilim ve dirençler UE = Z E ⋅ IE ZE = Faz iletkenleri 1 1 1 +2 RA Z∞ Referans toprak I F = 3I 0 A + 3I 0 B I E = rE ⋅ I F Toprak iletkeni Topraklama tesisi Referans toprak Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 136 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Formüllerdeki sembollerin anlamı: I0 I Tr IF IE I RS rE RES RET Sıfır akım Transformatörün yıldız noktası topraklamasından geçen akım Toprak hata akımı Topraklama akımı Gözlü topraklayıcının yayılma direncinden geçen akım Uzaktaki topraklayıcıya kadar hattın azalma katsayısı Gözlü topraklayıcının yayılma direnci Z∞ ZE Hava hatlarının zincir etkili iletken empedansı UE Topraklama gerilimi n Tesisten çıkan hava hatlarının sayısı Topraklama empedansı Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 137 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved YG Topraklama tesislerinin boyutlandırılması için dört şart yerine getirilmelidir: 1) Mekanik dayanım ve korozyona karşı dayanıklılığın sağlanması (Ek-A), 2) Isıl bakımdan en yüksek hata akımının hesaplanması (Çizelge-4), 3) İşletme araçları ve eşyaların zarar görmesinin önlenmesi 4) En yüksek toprak hata akımı esnasında, topraklama tesislerinde ortaya çıkabilecek gerilimlerden dolayı insanların güvenliğinin sağlanması. 5) Dokunma ve adım gerilimlerinin boyutlandırılması. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 138 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Bu beş koşuldan dolayı topraklama tesislerinin boyutlandırılması için aşağıdaki parametreler önemlidir: 1. Hata akımının değeri*, 2. Hatanın süresi*, 3. Toprağın özellikleri. * YG sisteminin nötrünün topraklanma şekline bağlıdır. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 139 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved YG tesislerinde dağıtım şebekeleri 1. Yıldız noktası yalıtılmış şebeke 2. Toprak teması kompanse edilmiş şebeke 3. Yıldız noktası doğrudan doğruya topraklanmış şebeke 4. Yıldız noktası düşük bir empedans üzerinden topraklanmış şebeke. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 140 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved YG’de Yıldız Noktası Topraklaması Yıldız noktası topraklaması Toprak teması kompanse edilmiş şebeke Yıldız noktası yalıtılmış şebeke 1 2 3 Şekil ICE IRest CO CO 1/ j ⋅ω ⋅C0 Z1 Z /Z o 1 Gerilim yükselmesi Topraklama şartları 1 2 3 1 2 3 IK1" R R≈ IK1" U n << 1 3⋅Ik"1 3⋅ω ⋅C0 — Endüktif 4 . . . 60 Ohmik 30 . . . 60 Yüksek omajlı 2...4 3 ⋅⋅ c⋅min ⋅ U n Z1 + Z 2 + Z 0 I CE ≈ 3 ⋅ ω ⋅ CE ⋅ U L− E I Re st = 3...5% ⋅ I CE 10 A< ICE ≤35A IRest ≤ 60A Ik"1 ≤ 2kA I k"1 ≤ 1,5⋅ I k" 3 10 - 60 dak. 10 - 60 dak. < 1s < 1s Hata yerindeki akım Hata süresi Doğrudan Hata akımı seçicilik şartlarına göre hemen kesilir XD ≈ 1 3⋅ω⋅C0 — Boyutlandırma Düşük empedans ile 1 2 3 Hataya rağmen işletme devam eder Amaç Etkin topraklama Evet I "k1 = Hayır Evet U E < 150 V U B < 75 V Toprak hatası arkı Birkaç ampere kadar söner Uygulama alanı Küçük dağıtım şebekeleri U E > 150 V U B < 75 V Kendisi söner kalıcı 110kV-380kV şebekelerde ve AG şebekelerinde 10kV-110kV şebekelerde 10kV-110kV şebekelerde 141 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Topraklama sistemlerinin tasarımı için ilgili akımlar Yüksek gerilim sisteminin tipi Isıl yüklenme ile ilgili akımlar Topraklayıcılar Topraklama iletkeni Yıldız noktası yalıtılmış şebekeler - 6) 9) I " kEE Söndürme bobinli tesislerde Toprak teması kompanse edilmiş şebekeler 6) - Söndürme bobinsiz tesislerde 9) Topraklama gerilimi ve dokunma gerilimleri ile ilgili akımlar IE = r ⋅ I + I 2 L Toprak teması kompanze edilmiş ve geçici olarak yıldız noktası değeri düşük empedans üzerinden topraklanmış şebekeler Yıldız noktası geçici olarak topraklanmış tesislerde Öteki bütün tesislerde Söndürme bobinli tesislerde Söndürme bobinsiz tesislerde Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama I " I " 4) k1 6) - 5) I " k1 k1 2) 2 Re st I E = r ⋅ I Re st I " kEE 4) Yıldız noktası değeri düşük bir empedans üzerinden topraklanmış şebekeler 7) I E = r ⋅ IC I " IE 8) k1 3) I " kEE IE 5) 2 I E = r ⋅ I L2 + I Re st 2) I E = r ⋅ I Re st 142 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Topraklama tesisinin tasarımı EN 50522 Temel Boyutlandırma IEEE Std. 80 Temel Boyutlandırma IE ve ZE nin belirlenmesi, buradan UE = IE x ZE IE için Çizelge-1’e, ZE için Ek-N’ de N.3’e bakınız. Global topraklama Evet UE ≤2 UTp (C2) IE ve ZE nin belirlenmesi, buradan UE = IE x ZE UTp için Şekil-6‘ya atıf yapar. Hayır UM, US UE ≤4 UTp Hayır Ek önlemler Hayır UT veya IB nin belirlenmesi UT ≤ UTP veya IB ≤ IBp Evet IBp(izin verilen vücut akımı) IEC 60479-1’ deki c2 Hesap ile eğrisine atıf yapar (EK-C’ ye bakınız). veya ölçme ile UM ≈ UE 1 t Kabul ve tespit edilen M önlemleri (EK-D ye bakınız). Evet UTp için doğru uygulama 143 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Topraklama İletkenlerinin ve Topraklayıcıların Akım Taşıma Kapasitelerinin Hesaplanması 5 saniye içerisinde kesilebilen hata akımları için topraklama iletkenlerinin ve topraklayıcıların kesiti aşağıdaki formülden hesaplanacaktır. I A= F ⋅ k t ϑf + β ln ϑi + β veya tF A = IF ⋅ k k = M ⋅ ln ϑf + β ϑi + β Burada: A Kesit (mm2), I İletken akımı ( A,etkin değer) , t Hata akımı süresi (s), k Akım taşıyan kısmın malzemesine bağlı katsayı, çizelge B.1 de başlangıç sıcaklığı 20 o C baz alınarak en çok kullanılan malzemeler için değerler verilmiştir, β Akım taşıyan kısmın 0°C’deki direncinin sıcaklık katsayısının tersi (Çizelge B1 e bakınız), ϑi Başlangıç sıcaklığı ( °C); değerler IEC 60287-3-1 den alınabilir. Tespit edilmemiş ise1 m derinlikteki toprak sıcaklığı 20°C olarak kabul edilebilir, ϑf Son sıcaklık. (°C). Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 144 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Hata akımına bağlı en yüksek vücut akımı Hata süresi Dokunma gerilimine bağlı vücut direnci (el-el) Vücut akımı Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Dokunma gerilimi V Vücut direnci Ω 145 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Hata akımına bağlı olarak müsade edilen dokunma gerilimi Hata süresi Müsaade edilen dokunma gerilimi UTp Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 146 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Müsaade edilen dokunma gerilimi Gerilim V olarak 5 saniyeye kadar müsaade edilen dokunma gerilimi Zaman t ms olarak Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 147 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Hata akımına bağlı olarak topraklama iletkeni ve topraklayıcı için kısa devre akım yoğunluğu Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 148 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Halka veya düz olarak yerleştirilmiş yatay topraklayıcın yayılma direnci Düşey olarak yerleştirilmiş derin topraklayıcın yayılma direnci 5Ω Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 149 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Örnek: Transformatör merkezi topraklama uygulaması Çıplak bakır 1x35 mm2 Halka topraklayıcı Topraklama iletkeni NYY-J 1x50 mm2 Yıldız topraklayıcı Çıplak bakır, Derin topraklayıcı l = 50m, h =0,5 m 1x35 mm2 2 adet , h = 7,5 m, φ = 20 mm Paslanmaz çelik Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 150 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Ek önlemler Ek-D: Yerin izole edilmesi Dokunmaya Karşı koruma Potansiyel dengeleme Potansiyel düzenleme Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 151 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Koruma ve işletme topraklamalarının birleştirilmesi durumunda kesit hesabı 1. IEC 60 909’a göre YG tarafındaki empedans değeri: c ⋅ U n2 1,1 ⋅ (400V ) 2 ZQ = " = = 0,352m Ω 500 MVA S kQ 10/0,4 kV, YG 630 kVA, %6 AG 500 MVA X Q = 0,995 ⋅ Z Q = 0,995 ⋅ 0,352m Ω = 0,35mΩ A=? RQ = 0,1 ⋅ X Q = 0,1 ⋅ 0,35m Ω = 0,035mΩ 2. Transformatorün empedansı: SrT = 630 kVA, % 6 RT = 2,92 m Ω, X T = 14,71m Ω Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 152 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Empedansların toplamı: Rk = 2,955 mΩ X K = 15,06 m Ω Kısa devre yerindeki empedans: Z k = Rk2 + X k2 Z k = 2,955 2 + 15,06 2 mΩ = 15,347 m Ω I k"1max = c ⋅U n 0,95 ⋅ 400V = = 14,30kA 3 ⋅ Zk 3 ⋅15,347 mΩ Not: Bu hesabda transformatorun sıfır empedansı yaklaşık olarak doğru empedansına eşit alınmıştır. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 153 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Tesiste en kötü şartlarda dikkat edilmesi gereken akım " I kEE = 0,85 ⋅ I k" 3 = 0,85 ⋅ 14,30kA = 12,15kA Kablo azaltma katsayısı ile: " " I kEE − yayı = 0,65 ⋅ I kEE = 0,55 ⋅ 12,15kA = 7,9kA Topraklama sistemi bu akım için tasarlanmalıdır. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 154 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 2000 1000 800 A/mm2 600 400 300 200 150 G 100 1 80 2 60 3 40 30 4 20 10 0,06 0,08 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0,5 s 1s 2 tF 4 6 8 10 S 1,3 ve 4 no’lu eğriler 300 0C, 2 no’lu eğri 150 0C son sıcaklık için geçerlidir. 1) Bakır, çıplak veya galvanizli, 2) Bakır, kalaylı veya kurşun kaplı, 3) Alüminyum, sadece topraklama iletkeni için, 4) Galvanizli çelik. Şekil B-1: Hata akımı süresi tF’ ye bağlı olarak topraklama iletkenleri ve topraklayıcılar için kısa devre akım yoğunluğu G Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 155 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved A/mm2 G 195 70 Cu 37 St V4A Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 156 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Hata akımı süresini 1s ve 0,5 s kabul ederek gerekli olan topraklama iletkenin kesiti kısa devre akım yoğunluğu Şekil B-1’den okunur. Buna göre A mm 2 A 1 s için G = 70 mm 2 0,5 s için G = 100 ve Bu değerlerle topraklama iletkeninin kesitini hesaplayalım I k" 7,9kA 0,5 s için A = = 79mm 2 = G 100 A mm 2 I k" 7,9kA 1 s için A = = 112mm 2 = G 70 A mm 2 Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Kesit 95 mm2 seçilir. Kesit 120 mm2 seçilir. 157 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved YG ve AG Sistemlerinde Topraklama Tesislerinin Birleştirilmesi veya Ayrılması Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 158 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Tasarım ile ilgili akımlar U E x ⋅ U Tp ZE = = IE r ⋅ IF x =1 x≤2 I k"1 ( I E = r ⋅ I k"1 − ITr ) Termik zorlama için UE und UT için Ortak topraklama sistemi 2< x≤4 tf ≤ 5s ⇒ U E < 1200V TT sistemde >4 tf > 5s ⇒ U E < 250V 159 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Koruma ve işletme topraklamalarının ayrılması durumunda kesit hesabı I k"1 I k"1 = U0 230V = 23,1A = RE + RB 10Ω I k"1 = U0 230V = 46,2 A = RE + RB 5Ω I k"1 = U0 230V = 115,5 A = RE + RB 2Ω Kesit NYY 1x50 mm2 yeterlidir. RB = ? RE = ? Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 160 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Koruma ve işletme topraklamalarının birleştirilmesi durumunda kesit hesabı I k"1 Çıplak bakır şerit I k"1 = U0 U0 = U n2 ZT uk S rT 230V = = 24kA 400V 2 0,06 ⋅ 1000kVA I ⋅ t 24kA ⋅ 0,5s S= = = 107 mm 2 k A s 159 mm 2 3 x 40 mm, Cu yeterlidir . RT 161 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Direklerde topraklama tesisleri, Aşırı gerilim koruma düzenekleri 34,5kV RD = UD ID 550 kV 80 kA = 6,8 Ω = YG: 5 Ω AG: 10 Ω 400V/ 230V Dağıtım panosu topraklaması Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Trafo yıldız noktası topraklaması Direk topraklaması Parafudr topraklaması 162 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 8. Elektrik Tesislerinde Ölçme ve Denetleme IEC 60364-600 Topraklamalar Yönetmeliği Topraklama Tesislerinde Ölçmeler ETTY Sayfa 161 Madde 10a) Madde 7- Topraklama Tesislerinde Muayene, Ölçme ve Denetleme Madde 10-a) Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 163 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Madde 7- Topraklama Tesislerinde Muayene, Ölçme ve Denetleme Madde 10-a) 1. Ana ve tamamlayıcı potansiyel dengeleme, koruma iletkenlerinin sürekliliği, 2. Yalıtım direnci gerilim altındaki iletkenler ve her bir gerilim altındaki iletken ve toprak arasında, tesis enerjilenmeden önce, 3. TT sistemde kurulan topraklayıcının yayılma direnci, 4. TN sistemde çevrim empedansı, 5. Tek faz kısa devre akımı ve olası toprak hatası akımı, 6. RCD mekanik olarak (4 haftada bir) ve elektriksel olarak (her yıl) ölçülecektir. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 164 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Tesisi kuran kişi topraklama direnci hakkında bir fikir edinmek amacıyla ölçüm yapar. Tesisin güvenliği için bir kriter değildir!!!! 165 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 1. Koruma iletkenlerinin, ana ve tamamlayıcı potansiyel dengeleme iletkenleri bağlantılarının sürekliliğinin ölçülmesi YBK Sayaç <1Ω APDB Temel topraklama < 0,1 Ω Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 166 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 2. İletkenlerin yalıtım direncinin ölçülmesi PE köprüsü > 1 MΩ Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 167 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 3. Beslemenin otomatik açma işlemiyle kesilip kesilmediğinin denetlenmesi Ölçme cihazı Zs ≤ U0 Ia Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Çevrim empedansının kontrolü 168 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 4. Topraklama direncinin ölçümü Sondaj U0 U0 , RA ≤ RA ≤ Ia I ∆n Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 169 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 5. RCD (KAR) ölçümü t a , I ∆n Sondaj Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 170 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Binalarda parazit akımlar Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 171 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Kaçak akımlar Elektronik kartlar Su borusu Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Kalorifer boruları 172 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Bilgisayar bilgiişlem kablosu Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 173 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Bilgi-işlem dairesinde topraklama iletkeni 174 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 6. Ölçüm sonuçları EITY Taslak Linye 1 Kablo kesiti mm2 AAKC Tipi In Ryal MΩ IPE mA RPE Ω RPA Ω ZS Ω IK/A RCD /30mA In I∆n UT V RA Ω NYM-J 3x1,5 B 10 A >2,5 <10 <1 <0,1 1,84 125 25 2 25 Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 22mA 175 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 7. Yanlış Ölçüm sonuçları Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 176 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved 9. YG Elektrik Tesislerinde Ölçme ve Denetleme EN 50522 Bölüm 8 ETTY Sayfa 222 177 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Ek N- YG’de Ölçme: Yeni Tesis Edilecek veya Mevcut Topraklama Tesislerinde Yapılacak Ölçmeler Akım-gerilim yöntemiyle topraklama empedansının belirlenmesine örnek (1 - rE ) IM IM IM USTM RET RET RES UEM Ölçme elektrodu RET RET Sonda Uzaktaki topraklayıcı IEM = rE . IEM Referans toprak ≥ 5km IM IEM rE RES RET UEM USTM Deney akımı (genel olarak yalnızca akım veya gerilimin mutlak değeri belirlenir), Ölçme sırasında topraklama akımı (bu durumda doğrudan doğruya ölçülemez), Uzaktaki topraklayıcıya kadar hattın azalma katsayısı, Topraklama şebekesinin (gözlü topraklayıcının) yayılma direnci, Direğin yayılma direnci, Ölçme sırasındaki topraklama gerilimi, Ölçme sırasındaki dokunma kaynak gerilimi. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 178 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Toprak Özgül Direnci (Toprak özdirenci) Yere akan akım büyük dirençler ile karşılaşır. Topraklayıcıların dirençlerini hesaplamak veya ölçmek için toprağın özgül direncinin bilinmesi gerekmektedir. Toprak çok karışık bir iletken ve yapıya sahip olduğu için her toprağın cinsinin önceden bilinmesi önemlidir. Özgül toprak direnci toprağın sıcaklık ve nemine bağımlı olarak aylar arasında farklı değerler gösterir. Killi toprak ekili arazinin özgül toprak direnci 100 Ωm olduğunu kabul edersek, topraktan 1A geçtiğinde gösterilen alanda 100V oluşur. Kenarı 1 m olan bir kübün özgül direnci: R⋅ A ρE = l Ωm 2 m = Ωm Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 179 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Toprak Özgül Direnci Ölçümü Wenner Metotu Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 180 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Wenner Metotuna göre Özgül Toprak Direncinin Ölçülmesi Göz önüne alınan toprak tabakasında doğru bir çizgi üzerinde a (m) eşit uzaklıkta 4 adet kısa topraklama kazığı aşağı yukarı a/3 derinliğine çakılır ve sırasıyla topraklama ölçü köprüsünün 4 klemensine bağlanır. Bir çok yerde a = 0,5 m ve a = 1 m olacak şekilde ölçüler yapılır. Özgül toprak direnci a derinliğe kadar olan toprağın ortalama değeri olarak geçerlidir. Topraklayıcının döşenme derinliğine tekabül eden a uzaklığı değiştirilerek elde edilen ölçüler vasıtasıyla en uygun özgül toprak dirençleri elde edilir. Ölçüm cihazının T ucundan 100-150 Hz + I akımı toprağa gönderilir. Bu akım − I olarak YT noktasından geri döner ve S1 ve S2 uçlarında bir potansiyel farkı oluşur. Gerilim-Akım oranı Ω cinsinden cihazdan okunur. T: Topraklayıcı (elektrot) S1: 1. Sonda S2: 2. Sonda YT: Yardımcı topraklayıcı (elektrot) Cihazdaki kısaltmalar: Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama T a S1 S1 ve S2 noktalarında T ve YT elektrotlarının oluşturduğu potansiyel: S2 YT a t T ve YT elektrotundan r uzaklıktaki bir noktanın potansiyeli: ρE ⋅ I φ= 2π ⋅ r 181 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved ρE ⋅ I 1 1 ρE ⋅ I φP1 = ⋅ − = 2π a 2a 4πa a e ρE ⋅ I φP 2 = 2π ρE ⋅ I 1 1 ⋅ − =− 4πa 2a a ρE ⋅ I ρE ⋅ I U = φP 2 − φP 2 = − − 4πa 4πa ρE ⋅ I U= 2πa Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 182 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved S1 ve S2 arasında kalan toprağın özgül direnci: R= U I ρE ⋅ I ρE R = 2π ⋅ a = I 2π ⋅ a ρ E = 2π ⋅ a ⋅ R Ölçülen toprak özgül direnci görünen spesifik dirençtir. Aşağıdaki şartlar geçerlidir: ρE ≈ a t=a e ≤ a/3 t = 20L 30cm Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 183 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 184 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved ÖLÇME YAPILAN AY DENİZLİ TOPRAK ÖZGÜL DİRENÇ ÖLÇÜM CETVELİ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 OCAK 74 236 985 145 182 346 78 184 76 ŞUBAT 75 238 974 142 176 342 76 181 78 MART 76 241 944 135 170 332 75 176 75 NİSAN 77 220 1250 108 155 274 66 145 73 MAYIS 79 236 1280 118 162 284 72 156 78 HAZİRAN 84 243 1230 126 172 292 76 164 84 TEMMUZ 82 246 1340 132 168 286 74 168 82 AĞUSTOS 86 254 1380 146 172 292 78 172 89 EYLÜL 82 245 1235 134 168 286 74 168 84 EKİM 78 241 1130 128 158 284 68 156 78 KASIM 76 224 1135 122 144 284 72 158 76 ARALIK 77 201 1140 110 145 275 74 165 78 78,83 235,42 1,168,58 128,83 165,17 298,08 73,58 166,08 79,25 ORTALAMA Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 185 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Özgül toprak direnci ölçümü Schlumberger Metotu ∆r r2 ⋅R ρ =π ∆r Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 186 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Topraklama empedansı ölçüm sorunları Sonda yönü Topraklama elektrotu Yardımcı elektrot İndirici merkez Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Direkler 187 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Topraklama direnci ölçümü- İki Nokta ölçümü (Tek elektrot) Bu ölçüm basit olmakla birlikte, hata oranları yüksektir. Bağlantı kablo dirençleri ölçümü etkiler. H Etki alanı E Etki alanı Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 188 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Üç Nokta ölçümü Ölçmeden önce topr. ayrılmalıdır S’e göre pot. dağılım Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama Bu ölçüm küçük tesislerde kullanılır ve %62 yöntemi olarak bilinir. S kazığı hareket ettilerek potansiyel etki alanı dışına çıkılır. Büyük tesislerde dört nokta yöntemi, doğrular yöntemi ve eğim yöntemi uygulanır. İletken dirençleri dikkate alınmadığından daha iyi sonuçlar verir. Tercih edilen ölçüm metotudur. 189 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Çevrim metotu ve akım trafosu ile topraklama direnci ölçümü Şalter Şalter Topraklama iletkeni RE Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 190 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Topraklama empedans ölçümlerine örnekler 154 kV Şalt sistemi ölçüm raporu Kaynak gerilim 440 V Akıtılan akım 7,5 A İzin verilem maksimum toprak empedans değeri 0,5 Ohm Ölçülen toprak empedans değeri 0,213 Ohm Hesaplanan maksimum dokunma gerilimi 867,42 V Ölçülen maksimum dokunma gerilimi 102,848 V Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 191 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Topraklama empedans ölçümlerine örnekler 220 kV/ 110 kV / 20 kV indirici merkez 20 kV/ 0,4 kV Dağıtım transformatörü 110 kV iletim direği Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 192 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Ölçüm sayısı 397 dağıtım merkezinde yapılan topraklama empedans ölçümleri Empedans değerleri mΩ cinsinden Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 193 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Ölçüm sayısı 7815 adet , 380 kV iletim direklerinde yapılan topraklama ölçümleri Direnç değerleri mΩ cinsinden Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 194 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 195 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved Yazarın Yayınları: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. I. Kasikci: Projektierung von Niederspannungsanlagen, Hüthig-Verlag, Heidelberg, 3. Auflage,2010, ISBN: 978-3-8101-0274-4 Kasikci, Projektierungshilfe elektrischer Anlagen in Gebäuden, Schriftenreihe 148, 7. Auflage, VDE-Verlag , 2012. I. Kasikci, Kurzschlussstromberechnung in elektrischen Anlagen, DIN EN 60909-0 (VDE 0102), 3.Auflage 2011, Expert-Verlag, ISBN: 978-3-8169-3060-0 İsmail Kaşıkcı, Analysis and Design of Low Voltage Power Systems, Wiley-VCH, 2004 ISBN 3-52730483-5 İsmail Kaşıkcı, Short Circuits in Power Systems, Wiley-VCH, 2004, ISBN 3-527-30482-7 İsmail Kaşıkcı, Kompendium Planung von Elektroanlagen, Springer, 2001 ISBN 3-540-66290-1 İsmail Kaşıkcı, Alcak Gerilim Elektrik Tesislerinin Projelendirilmesi,Cihazlar, Standartlar, Pratik Uygulama Ornekleri, ETMD Dizisi 02, 2002, ISBN 975-97704-0-7 İsmail Kaşıkcı, Elektrik Tesislerinde Topraklama Yonetmeliği Uygulama Kitabı, ETMD Dizisi 01,2002, ISBN 975-97704-0-1-5: İsmail Kaşıkcı, AG Elektrik Tesislerinde Topraklama ve Olcme Tekniği, TMMO EMO İzmir, 2004,ISBN 975-97704-0-1-5 İsmail Kaşıkcı,YG Elektrik Tesislerinde Topraklama, TMMO EMO İzmir, 2004 ISBN 975-97704-0-1-5 İsmail Kaşıkcı, IEC 60 909: Elektrik Tesislerinde Kısa Devre Hesapları, Birsen yayınevi, 2007 İsmail Kaşıkcı, Uygulamalı Alcak Gerilim Elektrik Tesisleri, IEC 60364 Normları ve Acıklamaları ISBN 978-975-511-532-0 İsmail Kaşıkcı, AG Elektrik Tesislerinde Topraklama ve Olcme, IEC 60364 Bolum 30, 41, 54, 600,DIN 18014, DIN VDE 01701.0702, ISBN 978-975-511-531-3 İsmail Kaşıkcı, Elektrik İc Tesisleri Yonetmeliği, Topraklamalar Yonetmeliği ve Proje HazırlamaYonetmeliğinin Uygulanması (Hazırlanmakta) İsmail Kaşıkcı, Temel Muhendislik Formulleri (Hazırlanmakta) İsmail Kaşıkcı, Elektrik Muhendisliği, Uretim, İletim ve Dağıtım (Hazırlanmakta) Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama 196 © Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
