topraklama nedir? - Beijer Elektronik

Küçükyalı Mah. Yıldırım Sok. No: 23/A 34840
Küçükyalı İSTANBUL
Tel: 0216 366 32 02
Fax: 0216 366 32 04
E-mail: [email protected]
www.petekteknoloji.com.tr
TOPRAKLAMA NEDİR?
 Can güvenliğini ve şebekeye bağlı yükleri elektrik
akımının istenmeyen etkilerinden korumak için elektriksel
bakımdan iletken bölümleri toprağa bağlamaktır.
TOPRAKLAMA NEDEN GEREKLİDİR ?
 Meydana gelebilecek herhangi bir hata
durumunda (yalıtımda delinme veya
bozulma),oluşabilecek tehlikeli bir dokunma
gerilimine karşı insan hayatını korumak,
 Şebekenin ve elektrik tesisatının düzgün
çalışmasını sağlamak
ELEKTRİK ÇARPMASI NEDİR?
 Tesisatta oluşabilecek herhangi bir hata durumunda
oluşan potansiyelin insan vücudu tarafından
köprülenmesidir.
Bu hata sonucu vücuttan akan akımın büyüklüğü vücut
direncine; temas noktasına; alternatif akımda ise
frekansa bağlıdır.
 Toplam vücut direnci 2500ohm, insan için tehlikesiz
akım değeri ise 20mA kabul edilirse, 50V’luk bir temas
gerilimi sınır değer olarak kabul edilebilir.
 Yüksek frekanslı akımlarda vücut direnci artacağından
tehlikenin azaldığı söylenebilir.
TOPRAKLAMA ÇEŞİTLERİ NELERDİR?

KORUMA
TOPRAKLAMASI
İnsanları tehlikeli dokunma gerilimlerinden korumak için, işletme akım devresinde
bulunmayan iletken bir bölümün topraklanmasıdır
.

İŞLETME
TOPRAKLAMASI
İşletme akım devresinin bir noktasının, cihazların ve tesisin normal çalışması için
topraklanmasıdır.

FONKSİYON
TOPRAKLAMASI
Amaç, bir işletme elemanın istenen fonksiyonunu yerine getirmesidir. Toprak dönüş
iletkeni olarak kullanılır.
TOPRAKLAMAYA İLİŞKİN TEMEL
TANIMLAR
Koruma İletkeni : İşletme elemanlarının aktif olmayan
bölümlerini
Potansiyel dengeleme barasına,
Topraklayıcılara,
Elektrik enerji kaynağının topraklanmış noktasına,
bağlayan iletkendir.
TOPRAKLAMAYA İLİŞKİN TEMEL
TANIMLAR




Toprak : Elektriksel potansiyelin her noktada sıfır
olduğu yeryüzü
PEN İletkeni : Koruma iletkeni ve nötr iletkeni
fonksiyonlarını bir iletkende birleştiren topraklanmış
iletkendir.
Topraklayıcı : Beton içine gömülü, beton vasıtasıyla
toprakla geniş yüzeyli olarak temasta bulunan iletken
Referans Toprak: Topraklayıcıdan uzakta, topraklama
tesisinin etki alanı dışında kalan yeryüzü bölümü.
Burada alınan herhangi iki nokta arasında gerilimi
düşümü oluşmaz.
TOPRAKLAMAYA İLİŞKİN TEMEL
TANIMLAR



Topraklayıcının yayılma direnci : Topraklama tesisi ile referans toprak
arasındaki direnç, zeminin cinsi ile topraklayıcının boyut ve düzenleme
biçimine bağlıdır.
Topraklama gerilimi : Topraklama tesisi ile referans toprak arasında oluşan
gerilim
Sıfırlama : Bir yalıtım hatasında elektrik devresinin aşırı akım koruma
aygıtları ile açılmasını sağlamak için, gerilim altında olmayan iletken tesis
bölümlerinin topraklayıcılara ya da topraklanmış bölümlere doğrudan
bağlanmasıdır.
TOPRAKLAMAYA İLİŞKİN TEMEL TANIMLAR

Nominal Yük Akımı: Normal çalışma koşulları altında şebeke geriliminde yük
üzerinden akan akımdır.

Hata Akımı (If ) : Şebekede oluşabilecek bir hata anında aktif iletken
bölümlerden toprağa akan akımdır.

Kaçak Akım (IL) : Gerilim altında bulunan bölümlerden gerilim altında
bulunmayan iletken bölümlere yalıtkan madde üzerinden işletme gereği
geçen akımdır.

Kısa Devre Akımı (Isc) : Farklı potansiyellerdeki iki nokta arasında
oluşabilecek bir kısa devre anında geçen akımdır.
TOPRAKLAMAYA İLİŞKİN TEMEL TANIMLAR
Adım gerilimi: Topraklama
geriliminin, insanın 1mt’ lik adım
açıklığı ile köprülenen bölümüdür.
Dokunma gerilimi : Topraklama
geriliminin insan tarafından
köprülenen bölümüdür.
Uo : Toprak Potansiyeli
Uc : Dokunma Gerilimi
Ust: Adım Gerilimi
Re : Toprak Direnci
TOPRAKLAMA SİSTEMİNE GÖRE ŞEBEKELER
TN SİSTEMLER
TN-C SİSTEM
TN-S SİSTEM
TN-C-S SİSTEM
TOPRAKLAMA SİSTEMİNE GÖRE ŞEBEKELER
TT SİSTEM
IT SİSTEM
ÖLÇÜM YAPARKEN DİKKAT EDİLECEK
HUSUSLAR

Kullanılan ölçüm cihazının yüksek seviyede parazitik
sinyallerin
transformatörleri,
olduğu ortamlara (endüstriyel bölgeler, güç
yüksek gerilim hatları..vb) uygun
olması

Ölçüm yapılan kazıkların dirençlerinin yüksek olmaması gerekir.

Ölçümden önce topraklama sisteminin tipi belirlenmeli
uygun
ölçüm metodu ve cihaz seçilmelidir.
ve
YAYGIN TOPRAKLAMA DİRENCİ ÖLÇÜMÜ
METODLARI

Dahili gerilim kaynağı (sinüs dalga) ve 2 ölçümü probu kullanarak
ölçüm
 Ölçüm probu kullanmadan harici gerilim kaynağı ile ölçüm
 Harici gerilim kaynağı ve ölçüm problarıyla ölçüm
 Dahili gerilim kaynağı,2 ölçüm probu ve pens kullanarak ölçüm
 Kazıksız ölçüm (2 adet akım pensi yardımıyla)
KLASİK 4 NOKTALI, 2-PROB METODU
Topraklama elektrodunun
C2 akım probuna uzaklığı:
Topraklama Elektrodu derinliği x 5
P2 (%62) gerilim probuna uzaklığı:
C2 uzaklığı x 0,62
P2 (%52) gerilim probuna uzaklığı:
C2 uzaklığı x 0,52
P2 (%72) gerilim probuna uzaklığı:
C2 uzaklığı x 0,72
KLASİK 4 NOKTALI, 2-PROB METODU
Topraklama çubuğunun derinliği 4mt;
C2 =4m x 5 =20mt
P2(62%) =20m x 0,62 = 12,4m
P2(52%) =20m x 0,52 = 10,4m
P2(72%) =20m x 0,72 = 14,4m
Her bir ölçüm uzaklığında bulunan değerler
ile 1. Ölçüm değeri arasında %10dan
fazla bir fark yok ise 1. Ölçüm doğru
kabul edilir.
Farklı ise, her iki uzaklıkta (C2 ve P2)
orantılı olarak artırılarak tüm ölçümler
tekrar edilir.
TEK ELEKTRODLU TOPRAKLAMADA
TOPRAKLAMA DİRENCİ ÖLÇÜMÜ
Ölçüm probları elektrot ile aynı hizada ya da eşkenar üçgen
oluşturacak şekilde toprağa çakılmalıdır.
Ölçüm Sonucu: UI =Re
U.........P1 ve P2 arasında ölçülen gerilim
I..........C1 ve C2 arasındaki döngüden akan akım
Topraklama elektrodu diğer bir elektroda bağlı değil.
TEK ŞERİTLİ TOPRAKLAMADA TOPR.
DİRENÇ ÖLÇÜMÜ
Ölçüm probları elektrot ile aynı hizada ya da eşkenar
üçgen oluşturacak şekilde toprağa çakılmalıdır.
Ölçüm Sonucu: U / I =Re
U.........P1 ve P2 arasında ölçülen gerilim
I..........C1 ve C2 arasındaki test akımı
Topraklama elektrodu diğer bir elektroda bağlı değil.
PARALEL BAĞLI ELEKTRODLARDAN
OLUŞAN
KOMPLEKS TOPRAKLAMA
SİSTEMLERİNDE
TOPRAKLAMA DİRENCİ ÖLÇÜMÜ
KOMPLEKS TOPRAKLAMA SİSTEMLERİNDE
DİKKATE ALINMASI GEREKEN HUSUSLAR

Sistemin toplam direnci REtot her bir elektrodun
paralel bağlantı değerine eşittir.Herhangi bir hata
anında oluşabilecek elektrik şokuna karşı etkili bir
koruma sunar. Fakat atmosferik olaylara karşı
(şimşek..vb.) yeterince düşük bir direnç elde edilemez.

Her elektrodun kendi direnci RE1...REn
Özellikle atmosferik boşalmalara karşı bir koruma
isteniyorsa bu dirençler yeterince düşük olmalıdır.
KOMPLEKS SİSTEMLERDE
EŞDEĞER TOPRAKLAMA
DİRENCİ ÖLÇÜMÜ
Klasik 4 noktalı-2 kazıklı ölçüm
SONUÇ = U \ I= Re1 \\ Re2 \\ Re3 \\ Re4 = Re(tot)
•
KESİN VE GÜVENİLİR SONUÇ
•
ŞEHİR İÇİNDEKİ ÖLÇÜMLERDE PROBLEMLİ
KAZIKSIZ ÖLÇÜM
Re1...Re4 : Test edilen sistemin elektrotlarının direnci
Re5...ReN : Düşük dirençli yardımcı sisteme ait elektrotların direnci
r
: Pensler arası uzaklık (En az 30cm olmalıdır.)
KAZIKSIZ ÖLÇÜM
ÖLÇÜM PRENSİBİ
SONUÇ : REtot (Re1...Re4) + REtot (Re5...ReN)
REtot (Re1...Re4) < REtot (Re5...ReN)
SONUÇ ~ REtot (Re1...Re4)
KISMİ TOPRAKLAMA DİRENCİ ÖLÇÜMÜ
ELEKTRODU SİSTEMDEN AYIRARAK
- 4 Noktalı - 2 kazıklı ölçüm
- 4 Noktalı – 2 noktalı ölçüm
ELEKTRODU SİSTEMDEN AYIRMADAN
- 4 Noktalı – 2 kazık+test pensi ile ölçüm
- Kazıksız ölçüm
ELEKTRODU SİSTEMDEN AYIRARAK

4 Noktalı - 2 kazıklı ölçüm
SONUÇ: U \ I = Re4
PASLI BAĞLANTILARDA ELEKTRODU AYIRMAK PROBLEM
YARATABİLİR
FAKAT ÖLÇÜM SONUCUNUN DOĞRULUĞU YÜKSEK VE
GÜVENİLİRDİR.
ELEKTRODU SİSTEMDEN AYIRARAK

4 Noktalı - 2 problu ölçüm
SONUÇ = Re4 + (Re1 \\ Re2 \\ Re3),
(Re1 \\ Re2 \\ Re3) < Re4
SONUÇ ~ Re4
ELEKTRODU SİSTEMDEN AYIRMADAN

4 Noktalı - 2 kazık + akım pensi ile ölçüm
ELEKTRODU SİSTEMDEN AYIRMADAN

ÖLÇÜM PRENSİBİ
Ut.......Test Gerilimi
Rc.......Akım probunun direnci
Rp.......Gerilim probunun direnci
Itot...... Test akımı
I1~I4....Ayrı test akımları
I1+I2+I3+I4 = Itot
SONUÇ1 = Re4 (Clamp ile )
SONUÇ 2= Rtot (A-metre ile)
ELEKTRODU SİSTEMDEN AYIRMADAN

Kazıksız ölçüm
SONUÇ = Re4 + (Re3 \\ Re2 \\ Re1),
(Re1 \\ Re2 \\ Re3) < Re4
SONUÇ ~ Re4
ELEKTRODU SİSTEMDEN AYIRMADAN

Kazıksız ölçüm şekil 39, şekil 40/ Yardımcı Topraklama Sistemi Mevcutsa
SONUÇ  Re3

Tehlikeli dokunma gerilimlerine karşı RCD
kullanılan şebekelerde topraklama direnci
değerinin önemi büyüktür. Direnç yüksekse,
erişilebilir iletken bölümler üzerinde yüksek
bir dokunma gerilimi oluşur.

Gerilim, elektrik şoku riskini belirttiğinden
toprak direnci ile birlikte dokunma
geriliminin de ölçümü gereklidir.
TOPRAK ÖZGÜL DİRENCİ
ÖLÇÜMÜ
Toprak özgül direnci nedir?

1 x 1 x 1mt. boyutlarındaki toprak parçasının
karşılıklı kenarlarına gerilim uygulandığında
gösterdiği dirençtir.
Yüksek gerilim şebekeleri ve geniş endüstriyel
alanlarda doğru topraklama sisteminin kurulması için
ölçülmesi gereken bir değerdir.

Toprak yayılma direnci veya topraklama empedansını
önceden belirlemek amacıyla bu direncin çeşitli
derinliklerde tespit edilmesi gerekir.
Toprak Özgül Direncinin Ölçümü
SONUÇ = 2  a U\I =
•
•
•
•
a......Test probları arasındaki uzaklık
U......P1 ve P2 probları arasındaki gerilim
I.......Test akımı
......Toprak özgül direnci
Toprak Tiplerine Göre Özgül Direnç Değerleri
Type of ground material
sea water
lake or river water
ploughed earth
concrete
wet gravel
fine dry sand
lime
dry gravel
stony ground
Specific Earth
Resistance in m
0,5
10 – 100
90 – 150
150 – 500
200 – 400
500
500 – 1000
1000 – 2000
100 – 3000
TOPRAKLAMA TESİSLERİNDE ÖLÇMELER
Göz ile muayene
Topraklamada doğru tedbirlerin alındığı periyodik
olarak (örn. yılda bir defa) göz ile incelenmelidir.
 Ölçme ve denetleme
Topraklamada yapılan büyük değişikliklerden
sonra toprak empedansını veya dokunma
gerilimlerinin ölçülmesi yada hesaplanması
gerekir.doğru tedbirlerin alındığı ilk önce göz ile
incelenmelidir.
Topraklama Direnci Ölçümüne Getirilen Standartlar

EN 61557 bölüm4
- Maksimum hata oranı +/- 30%’ u geçmemelidir.
- 4~24V arası AC/DC test gerilimi kullanılabilir.
- DC test gerilimi kullanılıyorsa ölçüm yapılan cihaz her iki
polaritede de gerilim verebilmelidir.
- Minimum ölçüm aralığı 0,2ohm~2ohm olmalıdır.
- Dijital cihazlarda 0,01ohm çözünürlük olmalıdır.
- Nominal şebeke geriliminin 120%’si kadar bir gerilim kullanıcı
ve cihaz için tehlike arz etmemelidir. Böyle bir durumda
cihazın sigortası atabilir.
Topraklama Direnci Ölçümüne Getirilen Standartlar

EN 61557 bölüm5
- Maksimum hata oranı +/- 30%’ u geçmemelidir.
- 3V/400Hz, 60Hz,50Hz, 16,66Hz veya DC gerilim cihazın
E(ES) ve S terminalleri arasına uygulanır.
- Kullanılan kazıkların direnci 50Kohm’ u geçmemelidir.
- Ölçüm esnasında AC gerilim kullanılmalıdır.
- Test gerilimi 50Veff (70Vp) veya akım 3,5mAeff(5mAp)
değerlerinden düşük olmalı, test sinyali 30msden az bir süre
uygulanabilmelidir.
- Ölçüm cihazı kazıkların direnci 50kohm üzerine çıktığında
uyarı verebilmelidir.
- Nominal şebeke geriliminin 120%’si kadar bir gerilim kullanıcı
ve cihaz için tehlike arz etmemelidir. Böyle bir durumda
cihazın sigortası atabilir.