Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

İ.İlisu1 ELEKTRİK TESİSLERİNDE DOLAYLI DOKUNMAYA KARŞI TOPRAKLAMA Hazırlayan : Y.Müh. İsa İLİSU İ.T.Ü. Elektrik-Elektronik Fakültesi Emekli Ögr. Görevlisi.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "İ.İlisu1 ELEKTRİK TESİSLERİNDE DOLAYLI DOKUNMAYA KARŞI TOPRAKLAMA Hazırlayan : Y.Müh. İsa İLİSU İ.T.Ü. Elektrik-Elektronik Fakültesi Emekli Ögr. Görevlisi."— Sunum transkripti:

1 İ.İlisu1 ELEKTRİK TESİSLERİNDE DOLAYLI DOKUNMAYA KARŞI TOPRAKLAMA Hazırlayan : Y.Müh. İsa İLİSU İ.T.Ü. Elektrik-Elektronik Fakültesi Emekli Ögr. Görevlisi ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI MESLEK İÇİ SÜREKLİ EĞİTİM MERKEZİ

2 İ.İlisu2 Giriş Elektrik tesisleri hayatımıza geniş ölçüde girmiştir. Bugün artık elektrik enerjisinden yararlanmadan yaşamanın kolay olmadığını söyleyebiliriz. Elektrik enerjisi sayılamayacak kadar çok yerde işimizi, normal şartlarda kolaylaştırırken, yalıtım bozuklukları insanlar ve diğer canlılar için tehlike doğurabilir. Bu tehlike “ Elektrik Çarpması ” olarak adlandırılır. Yalıtım bozuklukları yangınlara da yol açabilir. İnsanların ve diğer canlıların elektrik çarpması olayı etkisinde kalmaları için vücutlarının iki ayrı noktasının farklı elektriksel potansiyellerde olması ve bu sebeple üzerlerinden akım geçmesi gerekir. Bir kişinin gerilim altındaki tesis bölümlerine dokunması doğrudan veya dolaylı yollardan olabilir. Bu çalışmada dolaylı yoldan dokunma sonuçları ve koruma yöntemleri ele alınacaktır. Doğrudan dokunmaya karşı alınan önlemler yapısal ve mekanik önlemler ile yalıtma olarak özetlenebilir.

3 İ.İlisu3

4 4 Elektrik akımının vücuttaki etkileri Vücudun iki noktası arasında farklı elektrik potansiyeli varsa, bu potansiyel farkına (gerilime) ve vücudun direncine bağlı olarak canlı üzerinden bir akım geçer. Akımın büyüklüğüne ve uygulama süresine göre çeşitli fizyolojik etkiler doğar. Vücut direnci bir taraftan uygulanan gerilimin değerine, frekansına bağlı iken diğer taraftan kişinin özelliklerine ve gerilimin uygulanma noktalarına bağlıdır. Vücutdan geçen akım kaslarda kasılmalara yol açar. Kalp adelesinin çalışma ritmini bozar. Bu olaya ventriküler fibrilasyon denir. Kalbin bozuk ritmi beynin kanla beslenmesini önlediği için beyin ölümü meydana gelir. Yapılan deneyler sonucunda akımın büyüklüğü ve uygulanma süresine bağlı olarak elde edilen fizyolojik sonuçları gösteren ve uluslararası standartların kabul ettiği grafik ekte verilmiştir.

5 5 Ventriküler fibrilasyon EKG Kan basıncı

6 6 AC-1 : Genellikle tepki yoktur. AC-2 : Zararlı bir fizyolojik etki yoktur. AC-3 : Kalp atışlarında aksaklıklar görülür. C1-C2 Vent. Fibr. olasılığı %5 AC-4 : Tehlikeli fizyolojik etkiler, ağır yanıklar. C2-C3 “ “ “ %50 Alternatif akım etkilerinin akım/zaman bölgeleri C1 C3 C2 Vücut akımı I B

7 İ.İlisu7 İnsan iç direnci dokunma gerilimine olduğu kadar, kişiden kişiye; dokunma noktalarının yeri ve durumuna göre değişiklikler gösterdiği için akım büyüklükleri ile hesap yapmak olanaksızdır. Bu sebeple dokunma gerilimi ve etki süresi büyüklüklerine bağlı olarak tehlike sınırları tarif edilmiştir. Dokunma gerilimi ve vücut akımı ile ilgili diğer bilgiler Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği Ek-C de bulunmaktadır. Alçak gerilim için izin verilen dokunma gerilimi U L = 50 V’u aşmayacaktır. Şantiyeler, tarım alanları v.b. yerlerde bu değer 25 V olarak sınırlanmıştır. 230/400 V alçak gerilim şebekelerinde hatalı devre genel olarak: 5 s ve TN sistemde el aletleri ve portatif cihazlar için 0,4 s içinde kesilmelidir. Yüksek gerilim tesislerinde dokunma gerilimi sınırları ise aşağıdaki eğri ile verilmiştir.

8 İ.İlisu U Tp V 8 9 0, s Akım süresi t Bu eğri sadece Y.G. şebekeleri için kullanılacaktır. Sınırlı akım süreleri için izin verilen en yüksek dokunma gerilimleri

9 İ.İlisu9

10 10 Topraklama Tanım: Elektrikli işletme araçlarının (generatör, transformatör, motor, kesici, ayırıcı, direk, aydınlatma armatürü, buz dolabı, çamaşır makinası v.b.) aktif olmayan (normal işletmede gerilim altında olmayan) metal kısımlarının bir iletken üzerinden toprakla birleştirilmesidir. Toprakla bağlantı çeşitli şekillerdeki topraklayıcılarla (toprak elektrotları) yapılır.

11 İ.İlisu11

12 İ.İlisu12

13 İ.İlisu13

14 İ.İlisu14

15 İ.İlisu15 Topraklamaların amaçlarına örnekler Koruma topraklaması İşletme topraklaması Fonksiyon topraklaması Koruma topraklaması L1 L2 L3 PEN RBRB RARA RARA Parafudr

16 İ.İlisu16 1. Koruma topraklaması 2. Potansiyel dengeleme barası 3. Topraklama iletkeni 4. Koruma iletkeni 5. A.G.kabloları 6. Nötr (N) veya PEN 7. İşletme topraklaması (Topraklamaların birleşmesi şartlarının geçerli olması halinde) 8. Potansiyel düzenleyici topraklayıcılar 9. Temel topraklama 10. Derin topraklayıcı YG , 1 Topraklamada kullanılan önemli tanımlar , 1 A.G. 5,6

17 İ.İlisu17

18 İ.İlisu18 U ST UEUE U SS POTANSİYEL DAĞILIMI DÜZENLENMİŞ POTANSİYEL DAĞILIMI DÜZENLENMEMİŞ DOKUNMA GERİLİMİ TOPRAKLAMA GERİLİMİ ADIM GERİLİMİ 1 m. Potansiyel dağılımı

19 İ.İlisu19 IE V Ref.toprağa göre Elektrot gerilimi L = 2 m. D= 2.5 cm.  E = 10 .m I E = 96 A. r =Elektrotdan uzaklık Çubuk topraklayıcı çevresinde potansiyel dağılımı φ =U-((I E.  E /2 .L).Ln(4.L.r/D(L+(r 2 +L 2 ) 1/2 ) m V

20 İ.İlisu20 Potansiyel düzenleme elektrotları 1. halka 2. halka ~ 0,5 m ~1 m Toprak yüzeyi

21 İ.İlisu21 Potansiyel düzenleyici (PD) tesis edilmiş Potansiyel düzenleyici tesis edilmemiş Potansiyel düzenleme Eşit derinliklere tesis edilmiş potansiyel düzenleyici elektrotlar. Potansiyel dağılımında dik bölümler oluşabilir. UEUE USUS UTUT

22 İ.İlisu22 Farklı derinliklere tesis edilmiş potansiyel düzenleyici elektrotlar U S2 Potansiyel düzenleyici topraklayıcıların yerleşimi UTUT U S1 Düzenleyici elektrotların çap ve derinliklerine göre adım geriliminde değişiklikler meydana gelir. U S2 > U S1

23 İ.İlisu23 U TST U TSTE Potansiyel sürüklenmesi IEIE

24 İ.İlisu24 Yüksek gerilim şebekeleri: Yüksek gerilim şebekelerinin nötr noktasının topraklama durumu üç şekilde olabilir. Nötr: 1. Yalıtılmış 2. Empedans üzerinden topraklanmış 3. Direkt topraklanmış Nötr noktasının topraklanma durumu, Faz-Toprak kısa devrelerinde geçecek akıma etki ettiğinden, kısa devre akımının küçültülmesi için, nötr noktasının empedans üzerinden topraklanması tercih edilmektedir. Orta gerilim şebekeleri toprak kısa devresi akımları 1000 A’i aşmayacak şekilde sınırlandırılmaktadır. Yurdumuzda 34,5 kV’luk orta gerilim şebekelerinin 20 ohm’luk bir ohmik direnç ile topraklandığı bilinmektedir. Diğer taraftan hata akımının röleler tarafından doğru bir şekilde değerlendirilebilmesi ve toprak kısa devresi halinde sağlam fazlarda ortaya çıkan aşırı gerilimleri sınırlayabilmek için yüksek gerilimli iletim şebekelerinde hata akımının, büyük ölçüde sınırlandırılmaması yoluna gidilmektedir. Şebekelerde topraklama şekilleri

25 İ.İlisu25 YILDIZ NOKTASI YALITILMIŞ ŞEBEKE Ic1 Ic2 L1 L2 L3 I CE U L1 U L2 U L3 I CE Un: Faz arası gerilim olmak üzere c : Gerilim faktörü I CE = 3.  C E.cUn/  3 CECE CECE I C2 I C1 Nötr yalıtılırsa toprak hatasında sağlam fazların toprakla aralarındaki gerilim yükselir.

26 İ.İlisu26 YILDIZ NOKTASI BOBİN ÜZERİNDEN TOPRAKLANMIŞ ŞEBEKE ILIL Ic1 Ic2 L1 L2 L3 I CE U L3 U L1 U L2 I CE ILIL I Res L I CE = 3.  C E.cUn /  3 I L = c.Un /  3. .L I CE = I L 3  C E = 1/  L

27 27 Ana eşpotansiyel bara Repb Rti Rg Ry Rtg Bir topraklama tesisinin direnci, seri bağlı 5 dirençten oluşur. Ry yanında diğerleri çok küçük kalır.

28 İ.İlisu28

29 İ.İlisu29 Toprak özgül direncleri Toprak cinsi Toprak özgül direnci  E ( .m) Bataklık5-40 Çamur,kil,humus Kum Çakıl Hava etkisi ile dağılmış taşçoğunlukla <1000 Kumtaşı Granit>50000 Buzultaşı>30000 Çimento (saf) 50 1xÇimento+3xKum (Rutubetli) Değişik derinliklerdeki tabakaların farklı özgül dirençleri, ölçülen toprak özgül direncini etkiler.

30 İ.İlisu30

31 İ.İlisu31

32 İ.İlisu32

33 İ.İlisu33

34 İ.İlisu34

35 İ.İlisu35 Topraklayıcıların en küçük kesitleri (El.Tes.Topraklamalar Yönetmeliği Ek-A) 53

36 İ.İlisu36 Elek.Tes.Topraklamalar Yönetmeliği Çizelge 4a

37 İ.İlisu37 Elek.Tes.Topraklamalar Yönetmeliği Çizelge 4b

38 İ.İlisu38

39 İ.İlisu39

40 İ.İlisu40 Gerilim katsayısı (c), en büyük akım hesabında kaynak E.M.K. ni ve yüksek işletme gerilimi halini dikkate almak için Y.G. ve A.G. de 1,1-1,05; en küçük akım hesabında ise düşük işletme gerilimi ve anahtar kontakları, ek yerleri v.b. yerlerdeki kayıpları karşılamak üzere Y.G. de 1.0 ve A.G. de 0,95 alınmalıdır. Devre elemanlarının akım taşıma kapasiteleri kontrol edilirken en büyük hata akımı değeri kullanılır. Koruma cihazlarının hata halinde devreyi kesip kesemiyeceklerinin kontrolu ise en küçük hata akımına göre yapılmalıdır. Hat sonu toprak kısa devrelerinde eriyen telli sigortaların kesme kontrolu da en küçük hata akımına göre yapılır.

41 İ.İlisu41 Örnek 3 Yüksek gerilim tesislerinde toprak kısa devresi akımı hesabı 50 MVA;154/34.5 kV; uk=% KVA;34.5/0.4 kV 3x240 XLPE 6 km. R E1 = 1  R B =20  k1 25 mm 2 Cu R E2 = 1 

42 İ.İlisu42 Hata akımının belirlenmesi X tr R hat X hat R B R E1 R E2 U FN

43 İ.İlisu43

44 İ.İlisu44

45 45

46 İ.İlisu46 İndirici merkezdeki 154/34,5 kV transformatör çıkışında toprak kısa devresi akımı hesabı 50 MVA;154/34.5 kV; uk=%12.5 R B =20  25 mm 2 Cu R E =1  Örnek 5 Hata, transformatör çıkış izolatöründe veya şebekede olabilir.

47 İ.İlisu47

48 İ.İlisu48 R A = 1  25 mm 2 Cu R B =1  L1 L2 L3 N

49 İ.İlisu49 25 mm 2 Cu R E1 = 1  S h,R h Topraklamalar bir barada birleşiyor. R E1 = 1  S h,R h Topraklamalar elektrotta birleşiyor.

50 İ.İlisu50 U FN X tr Rth Xtr=0,04.0,4 2 /0,63=0,01015  S h =50 mm 2 L = 3m. Seçilerek R h =0,00142  ve t =1s k=159 I k1 =1,1.230/0,01015=24926 A. S=( ) 1/2 /159 =156,7 mm 2 bulunur. S h =150 mm 2 olmalıdır. Rth < 0,3.Xtr olduğundan dikkate alınmamıştır. R E1 = 1  25 mm 2 Cu S h,R h

51 İ.İlisu51

52 İ.İlisu52 Örnek 7 Sistemlerin karışık kullanılması 34.5/0.4 kV 1000 Kva uk = % 6 R B =2  35 A 16 A 3x50+25 mm m RARA V U ts UEUE R A I E U E Uts 2 56,93 113,8 113,8 1 75,65 75,65 151,3 0,566 83, ,4

53 İ.İlisu53 Trafo reaktansı X tr =6/ 100 x0,4 2 / 1=0,0096  Şebekenin topraklı tüketiciye kadar olan kısmının direnci ve reaktansı : Rh = 100/(56x50) =   0.04  Xh = m  Hata akımı yolundaki toplam direnç ise Z toplam =R A  dir  (Reaktanslar küçük olduğu için ihmal edilmiştir.) Tüketicideki toprak elektrodunun R A toprak yayılma direncine bağlı olarak hata akımı ve sıfır hattı potansiyeli için aşağıdaki değerler bulunur. R A (  ) I E (A) U E (V) U ts (V) 2 56,93 113,8 113,8 1 75,65 75,65 154,3 R A toprak direncinin yeteri kadar küçük olmadığı görülmektedir.

54 İ.İlisu54 R A direnci, hata halinde üzerinde dokunma gerilimi, emniyet sınırı olan 50 V’u aşılmayacak şekilde seçilirse =180 V. 180/2.04 =88.23 A. geçmeli ve R A = 50/88.23 =0.566  olmalıdır. Motor 35 A’lik Ia=173 A (5s) olan sigortalarla korunmaktadır. Ia =173 > A Sigorta ani kesme akımının hata akımından büyük olduğu görülür. Sonuç olarak sigortanın kısa sürede devreyi kesmeyeceği, trafo topraklaması üzerinde oluşan V’luk gerilimin, sıfır hattı yolu ile arızasız cihaz üzerine geleceği ortaya çıkar.

55 İ.İlisu55 Faz - nötr gerilimi 230 V olan bir şebekede, 5 s kesme akımı 173 A olan bir sigortanın hata halinde çalışabilmesi için, kısa devre yolundaki toplam direncin (çevrim direnci) 1.33  olması gerekir. Örneğimizde geçebilecek en büyük kısa devre akımı R A = 0 ohm için 112,7 A dir. Bu durumda, kısa devreye sigorta, oldukça geç cevap verecektir. En büyük sigortası In= 35 A olan bir tesis için güvenli bir toprak geçiş direnci 50 /173 =  olmaktadır. Ancak bu direnç değerinin her iklim koşulunda sağlanması şarttır. Böyle bir geçiş direnci değerini elde etmek için yapılacak yatırımı göze almak gerekir. Bu arada belirtelimki şebeke nötr hattının toprağa nazaran geçiş direnci küçüldükçe, nötr hattına bağlı tesislerin güvenliği artacak; motor için yapılan topraklamanın direnci de küçülecektir.

56 İ.İlisu56

57 57 Topraklama özgül direncinin ölçülmesi Wenner Medotu: TS.4363 de metod açıklanmıştır. aaa e e≤a /3 e  a / 20 olmak üzere  E = 2. .a.R şeklinde bulunur. a : Olabildiğince büyük olmalıdır. R (  ) ölçülen direnç  E ( .m) a ve e (m) cinsindendir. Sondalar Yardımcı topraklayıcı Topraklayıcı A V

58 İ.İlisu58 Topraklama özgül direncinin ölçülmesi Elektrotların yeri: Sondalar Yardımcı topraklayıcı Topraklayıcı T I 88,88 Toprak potansiyeli Gerilim Gerilim sondaları potansiyelinyaklaşık olarak lineer degişim gösterdiği bölgede bulunmalıdır.

59 İ.İlisu59 88,88 T I

60 İ.İlisu60 D 0,62 D 0,38 D 88,88 T I Elektrotların direnç alanları Ölçünün doğruluğundan emin olmak için ortadaki elektrot yeri iki tarafa %10 D değiştirilerek 3 ölçü yapılır.Bulunan değerler büyük farklılık göstermezse bu değer kabul edilir. Küçük elektrotlarda D mesafesi en az 10 m olmalıdır. Kareye yakın elektrotlarda ara mesafenin, kenar uzunluğunun 3-4 katı olması istenir. Topraklama tesisinin büyüklüğüne göre ara mesafe daha da arttırılır.

61 İ.İlisu61 A1 A2 V G I1I1 I2 R E1 R E2 R E3 R E4 U RE R E3 =U/I 1 R E =U/I 2 Alet komutatörü ile seçim yapılır.

62 İ.İlisu62 L1 L2 L3 N R V A R A =U/I R dir. Sigorta RARA >20 m Ri=40 k  IRIR U Ampermetre Voltmetre yöntemi ile topraklayıcı yayılma direncinin ölçülmesi

63 İ.İlisu63 Üç nokta metodu ile toprak yayılma direncinin ölçülmesi Topraklayıcıların yayılma direnci ölçümü, yeterli toprak yüzeyi bulunamaması gibi bazı olumsuz hallerde başka topraklayıcılardan yararlanılarak ölçülebilir. Burada ölçünün doğru olabilmesi, diğer yardımcı topraklayıcıların yayılma dirençlerinin küçük olmasına bağlıdır. Bağlantı iletkenlerinin dirençleri ihmal edilirse Rx RARA RBRB R1 R2 R3 R 1 =R x +R A R 2 =R A +R B R 3 = R B +R x değerleri ölçülecektir. Topraklayıcılar birbirlerinin etki alanında değilse, üç bilinmeyen ve üç denklem olduğuna göre R x = ( R 1 - R 2 + R 3 )/2 olarak bulunur. N T I 88,88 Rx RARA Toprak direnci ölçme cihazı şekildeki gibi bağlanarak değişik uçlar arasında ölçü yapılabilir.

64 İ.İlisu64

65 İ.İlisu65

66 İ.İlisu66 V A Sigorta IRIR 500 N 400 cm 2 metal levha Yaş bez Değişken gerilim kaynağı ile dokunma gerilimi düşük bir değerde kalacak şekilde küçük bir akım geçirilir. Uygulanan gerilim dikkate alınarak bulunan değer şebeke faz-nötr gerilimine indirgenir. Tesisin çeşitli noktaları Faz U N L1 L2 L3 N

67 İ.İlisu67 L1 L2 L3 N R V A PE Z Çevrim empedansı U 1 Yük yokken ölçülen gerilim U 2 Yük bağlı iken ölçülen gerilim I R Yük direncinden geçen akım olmak üzere Z=(U 1 -U 2 )/I R dir. (Yönetmelik EK-N’de verilmiştir.) Sigorta 3. Arıza Çevrim Empedansının Ölçülmesi

68 İ.İlisu68

69 İ.İlisu69 Çeşitli topraklama tesislerinin işletme dönemi içinde denetlenme periodları Elektrik üretim, iletim, dağıtım tesisleri (Hatlar hariç): 2 yıl Enerji nakil ve dağıtım hatları:5 yıl Sanayi tesisleri ve ticaret merkezleri: - Topraklamalara ilişkin dirençlerin muayene ve ölçülmesi1 yıl - Topraklama tesisleri ile ilgili diğer kontrollar2 yıl Sabit olmayan tesisler için : - Sabit işletme elemanları1 yıl - Yer değiştirebilen işletme elemanları6 ay

70 İ.İlisu70 Topraklama tesisinin muayene ve denetlenmesinin amacı : 1. Tesisin sağlamlığının denenmesi, 2. Dokunma geriliminin izin verilen sınırlar içinde olup olmadığının belirlenmesi, dir. - Tesisin sağlamlığına, toprak yayılma direncinin (topraklama direnci) ölçülmesi ile karar verilebilir. - Topraklama tesisinin dokunma gerilimi açısından yeterli olup olmadığı, topraklama direnci ölçülmesi ile belirlenemez. Farklı topraklayıcı tipleri ve topraklama düzenleri aynı topraklama direncine sahip olmalarına rağmen dokunma gerilimi veya adım gerilimi bakımından farklı özellikler gösterirler. Topraklayıcılardan akım geçmesi halinde, toprak içinde oluşan potansiyel dağılımı dokunma gerilimini belirler.

71 İ.İlisu71 Bir yüksek gerilim direği veya direk transformatörü koruma topraklaması için dokunma geriliminin belirlenmesi : Kaynak V 1 m >20 m A Iö Uö

72 İ.İlisu72 Yukarıda verilen ölçü yönteminde oluşabilecek tehlikeli adım ve dokunma gerilimlerinden kaçınmak için gerilimi 50 V’u aşmayan bir kaynak kullanılmalıdır. Voltmetre olarak 3000  iç dirençli bir alet tercih edilir. Toprak bağlantıları sondalar ile sağlanır. Devreden geçen akım Iö ampermetre ile ölçülür. Direk ile bundan 1m uzaklıktaki nokta arasında gerilim Uö ölçülür. Direğin taşıdığı devrelerde oluşabilecek en büyük kısa devre akımı I Emax hesaplanır. Oluşabilecek dokunma gerilimi U E = I Emax x Uö/ Iö dür. Deney direk çevresinde çeşitli noktalarda tekrarlanır. Adım gerilimini bulmak için voltmetre uçlarındaki sondalar, yaklaşık 75 cm aralıklı noktalar arasında dolaştırılarak, bulunan değerlerle yukarıdaki gibi hesaplanır.

73 İ.İlisu73 Y.Gerilim tesislerinde topraklama tesisinin tasarımı Boyutlandırma I E, Z E, U E =I E.Z E U E <2U TP U E <4U TP U T veya I B nin belirlenmesi M önlemleri Uygun Sonuç Evet Hayır Evet Hayır Evet U T

74 İ.İlisu74 3m x 6 m boyutunda bina tipi 34.5 / 04 kV’luk bir transformatör postası için koruma topraklaması yapılacaktır. Topraklayıcılar ve topraklama iletkeninin boyutlandırılması istenmektedir. Toprak özgül direnci 100 .m ölçülmüştür. 34,5 kV’luk şebeke besleme noktasında 20  dirençle topraklanmıştır. D: Temel topraklayıcının çevrelediği alana eşit, alanlı dairenin çapı olmak üzere Temel topraklamanın yayılma direnci R E  2.  E /3D ; D=(4.a.b/  ) 1/2 D = (4.3.6/  )1/2 = 4,78 m R E =2.100/3.4,78 = 13,94  Potansiyel düzenleme Örnek 21 Y.Gerilim tesisleri için topraklama tesisi hesabı Temel topraklama b = 6 m a = 3 m Derin topraklayıcı (çubuk) (Temel topraklama etki alanı dışında)

75 İ.İlisu75 I E =1,1x34,5/  3x(20+13,94) =0,645 kA U E =13,94x0,645=8,9 kV Bulunan topraklama gerilimi çok yüksek olup uygun değildir. Direncin küçültülmesi için 4 adet 2 m uzunluğunda çubuk derin topraklayıcı ilave edilirse: Çubuk topraklayıcı için R E   E / L L: Çubuk boyu R E = 100/2=50  4 adet çubuk elektrot, temel topraklayıcı ile paralel çalıştığından istasyon için topraklama direnci 6,59  bulunur. I E =1,1x34,5/  3x(20+6,59) =0,823 kA U E =6,59 x 0,823=5,4 kV Bu değer dahi sözkonusu kısa devre akımı için yüksek bir değer olup ek önlemler alınmasını gerektirir. Temel topraklama b = 6 m a = 3 m Derin topraklayıcı (çubuk) (Temel topraklama etki alanı dışında)

76 İ.İlisu76 Yönetmelik Ek-D de bildirilen ek önlemlerin alınması kaydı ile ve hata süresi 0,15 s indirilebilirse U TP = 600 V ve U E  4.U TP hesabından U E max = 2400 V bulunur. Temel topraklama b = 6 m a = 3 m Derin topraklayıcı (çubuk) (Temel topraklama etki alanı dışında)

77 İ.İlisu77 Bu istasyonun hava hattı ile beslendiği ve kablo çıkışları olmadığı kabul edilmiştir. Kablo kılıfları toprak kısa devre akımlarını taşıyacağından, istasyon topraklama sisteminden geçen akım azalır, topraklama gerilimi de düşer. Hata akımının kabul edilen değere uygunluğunu kontrol edersek: 1,1x34,5/  =19510 V I E = 19510/20= 975,5 A R A = 2400/975,5= 2,46  İstasyonun topraklama direnci 2,46  dan küçük OLMALIDIR. Topraklama tesisi takviye edilmelidir. Yukarıda bildirilen ek önlemler Elek.Tes.Topraklamalar Yönetmeliği Ek-D ye göre Bina dış duvarında : M1 veya M2 Bina içinde : M3 olarak verilmiştir.

78 İ.İlisu78 r katsayısı kV’luk hava hatlarında toprak direncine bağlı olarak 0,8-0,6 değerleri arasındadır. Kablolar için üreticisinden değerler alınmalıdır. Transformatör istasyonlarındaki topraklama sistemine bağlı hava hattı koruma iletkenleri veya yeraltı kablo zırhları varsa, hata akımının bir bölümü bu gibi bağlantılar üzerinden başka topraklamalara gider. Topraklama gerilimi hesaplarında istasyonun kendi topraklaması üzerinden toprağa akan akım dikkate alınır. Metal koruyucu kılıflı kablo IhIh I E =r.I h (1-r).I h Topraklama sisteminin yayılma direnci

79 İ.İlisu79 Örnek 22 Topraklama direncinin yeterliliği 34,5 kV’luk bir yüksek gerilim direği veya direk tipi transformatörde koruma topraklaması direnci 2  ölçülmüştür. 34,5 kV’luk hattı besleyen trafoda 20  luk bir işletme topraklaması vardır. Direk çevresinde Elek.Tes.Topraklamalar Yönetmeliğinde bildirilen M önlemleri alınmamıştır. 34,5 kV’luk hattın başındaki kesicinin açma süresi 0,2 s olarak belirlenmiştir. 3. M önlemleri alınması ile U E <4 x U TP = 2000 V ve hata süresi t< 0,2 s için uygun bulunur. 1. I E ve Z E belirlenir. Z E = 2  I E = 1,1.34,5/  3.22 =0,995 kA U E = 0,995 x 2 = 1,99 kV 2. 0,2 s hata süresi için U TP = 500 V U E  2 xU TP Direnç uygun değildir.

80 İ.İlisu80 Diğer elektrot tipleri için geçiş direnci hesapları Gözlü topraklayıcı R E : Topraklama direnci D : Gözlü topraklayıcının eşdeğer daire alan çapı  E : Özgül toprak direnci L : Topraklayıcı toplam iletken uzunluğu a n adet b m adet D D = (axb/  ) 1/2 L = a.n + b.m R E =  E / 2D +  E / L

81 İ.İlisu81 Çubuk topraklayıcı (Derin topraklayıcı) d L >2L Başka elektrot varsa Yaklaşık hesap: R E =  E / L Toprak L d

82 İ.İlisu82 Şerit topraklayıcı b s L d = 2(b+s)/  Levha topraklayıcı Günümüzde önemini yitirdiğinden tavsiye edilmemektedir. Yıldız topraklayıcı ve diğerleri için Yönetmelik Ek-T kullanılabilir. Hesaplarda Yönetmelik Ek-K de verilen direnç eğrilerinden de yararlanılabilir. H PDB L

83 İ.İlisu83

84 İ.İlisu84 L1 L2 L3 PEN RERE TN sistemde topraklamaların birleştirilmesi Potansiyel dengeleme Temel topraklama U E  U TP PEN iletkeni tek noktada topraklı U E  2.U TP PEN çok noktada topraklı UFUF U1U1 U2U2 IEIE U E = R E.I E U 1 = U 0 U 2 = U 0 U F = U E U 0 : Faz-Nötr gerilim A.G. tablosu şartları sağlanırsa topraklamalar birleştirilebilir. RARA

85 İ.İlisu85 TN sistemde toprakların ayrılması L1 L2 L3 PEN RBRB RERE Min 20 m IEIE U E = R E.I E U 1 =U E +U 0 U 2 =U 0 U F =0 U 0 : Faz-Nötr gerilim U2U2 U1U1 UFUF U E  U TP PEN iletkeni tek noktada topraklı U E  2.U TP PEN çok noktada topraklı şartları sağlanamazsa işletme topraklaması ayrı yapılır. RARA Zorlanma gerilimi açısından U E gerilimi, 5s’den büyük kısa devre süreleri için 250 V’u aşmamalıdır.

86 İ.İlisu86 L1 L2 L3 N RERE Temel topraklama Zorlanma gerilimi açısından: U 2 ≤ 250 V t f >5 s U 2 ≤ 1200 V t f  5 s TT sistemde topraklama sistemlerinin birleştirilmesi PE IEIE U E = R E.I E U 1 = U 0 U 2 =U E +U 0 U F =0 U2U2 U 0 : Faz-Nötr gerilim UFUF U1U1 A.G. tablosu RARA

87 İ.İlisu87 L1 L2 L3 N RERE Temel topraklama Zorlanma gerilimi açısından: U 1 ≤ 250 V t f >5 s U 1 ≤ 1200 V t f  5 s TT sistemde topraklama sistemlerinin ayrılması PE IEIE U E = R E.I E U 1 = U E +U 0 U 2 =U 0 U F =0 U2U2 U 0 : Faz-Nötr gerilim UFUF U1U1 A.G. tablosu RARA

88 İ.İlisu88 L1 L2 L3 PEN RERE Örnek 23 TN sistemde topraklamaların birleştirilmesi Potansiyel dengeleme Temel topraklama U E  U TP PEN iletkeni tek noktada topraklı U E  2.U TP PEN çok noktada topraklı UFUF U1U1 U2U2 IEIE U E = R E.I E U 1 = U 0 U 2 = U 0 U F = U E U 0 : Faz-Nötr gerilim I E = 700 A. R E = 1,5  U E = 1050 V. t F = 0,5 s. U TP = 200 V. Nötrler birleştirilmez I E = 1000 A; t F = 0,5 s PEN çok noktada topraklı ve R E < 0,4  ise nötrler birleştirilebilir. RARA

89 İ.İlisu89 Topraklama tesislerine yaklaşım uzaklıkları

90 İ.İlisu90 Örnek 24 Çubuk topraklayıcılar için kabul edilebilir yaklaşım uzaklıkları Y.Gerilimde çubuk topraklayıcı L=2 m d=0.025 m Akım süresi=0,5 s Yönet. Şekil 6 dan U kabul =220 V  E =150 .m Yayılma direnci R A =150/(2x  x2)Ln(4x2/0.025)=68.85  34.5 kV’luk hatta direkteki toprak kısa devresi için geçecek akım yaklaşık 34,5 /  3x (20+69)=0,223 kA (Besleme noktasında nötr 20  direnç ile topraklı) U E = 0,223x69= 15 kV c=(4x2/0.025) 0,220/15 =1.088 d Kabul =2x2x1.088/( )=23.6 m A.Gerilimde çubuk topraklayıcı Kısadevre akımı=220/(1+69)=3.14 A U E =3.14x69=216 V. c=(4x2/0.025) 50/216 =3.79 d Kabul =2x2x 3.79/( )=1.13 m Madde 11d bildirildiği üzere yüksek gerilim tesislerinin topraklama tesislerine, izin verilen yaklaşım uzaklıklarından daha yakın başka sistem topraklaması yapılamaz.

91 İ.İlisu91 RERE Trafolarda parafudrların bağlanması (Yanlış uygulama) RFRF Iy Uy Uy=R F.Iy+U FN

92 İ.İlisu92 RERE Trafolarda parafudrların bağlanması (Doğru uygulama) Iy Uy Uy=U FN

93 İ.İlisu93 Parafudr topraklama direnci Yurdumuzda oluşan yıldırımların en fazla 20 kA akım taşıdığı kabul edilmektedir. Yıldırım akımının isabet ettiği noktadan iki tarafa yayıldığı düşüncesi ile bir yönde yayılan Yürüyen Dalga’nın 10 kA akım taşıdığı anlaşılır.Yürüyen dalga parafudra ulaşıncaya kadar çeşitli noktalarda oluşan deşarjlarla zayıflar. Dağıtım trafoları alçak gerilim tarafının 20 kV darbe gerilimi ile denendiği gözönüne alınırsa parafudrlarda deşarj meydana geldiğinde, parafudr topraklama direncinde oluşan gerilim, A.G tarafında en büyük darbe gerilimini aşmamalıdır. Bu görüş ile R= 20 kV/ 10 kA = 2  bulunur. Topraklayıcıların darbe topraklama direnci, yayılma direncinden farklı ise de küçük boyutlu topraklayıcılarda bu iki değer eşit alınabilir.

94 İ.İlisu94 Yararlanılan kaynaklar 1- Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı Ankara Elektrik Tesislerinde Topraklama Prof.Dr.Mustafa Bayram İ.T.Ü.Kütüphanesi 3- Elektrik Tesislerinde Aşırı Gerilimler ve bunlara karşı Koruma Prof.Dr.Mustafa Bayram 4- Elektrik Tesislerinde Kısadevre ve Topraklama Y.Müh. Nihat Taylan 5- DEHN + SÖHNE Sugre protection 6- Switchgear Manual 10 th Ed. ABB 7- Elektrik Mühendislıği Dergisi Sayı 241/ p.g.Laurent Çeviri: Kemal Bakırcıoğlu


"İ.İlisu1 ELEKTRİK TESİSLERİNDE DOLAYLI DOKUNMAYA KARŞI TOPRAKLAMA Hazırlayan : Y.Müh. İsa İLİSU İ.T.Ü. Elektrik-Elektronik Fakültesi Emekli Ögr. Görevlisi." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları