Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

ELEKTRİK TESİSLERİNDE DOLAYLI DOKUNMAYA KARŞI TOPRAKLAMA

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "ELEKTRİK TESİSLERİNDE DOLAYLI DOKUNMAYA KARŞI TOPRAKLAMA"— Sunum transkripti:

1 ELEKTRİK TESİSLERİNDE DOLAYLI DOKUNMAYA KARŞI TOPRAKLAMA
ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI MESLEK İÇİ SÜREKLİ EĞİTİM MERKEZİ Burası not bölümü Hazırlayan : Y.Müh. İsa İLİSU İ.T.Ü. Elektrik-Elektronik Fakültesi Emekli Ögr. Görevlisi İ.İlisu Şekil

2 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. İ.İlisu Şekil

3 İ.İlisu Şekil

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. İ.İlisu Şekil

5 Ventriküler fibrilasyon
EKG Kan basıncı Şekil

6 Alternatif akım etkilerinin akım/zaman bölgeleri
C1 C2 C3 Vücut akımı IB 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 Şekil

7 230/400 V alçak gerilim şebekelerinde hatalı devre genel olarak:
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 UL = 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. İ.İlisu Şekil

8 Sınırlı akım süreleri için izin verilen en yüksek dokunma gerilimleri
1000 9 V 8 7 6 5 4 3 UTp 2 100 9 8 7 6 5 4 3 3 4 5 6 7 8 9 0,1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Akım süresi t s Bu eğri sadece Y.G. şebekeleri için kullanılacaktır. İ.İlisu Şekil

9 İ.İlisu Şekil

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. İ.İlisu Şekil

11 İ.İlisu Şekil

12 İ.İlisu Şekil

13 İ.İlisu Şekil

14 İ.İlisu Şekil

15 Fonksiyon topraklaması Koruma topraklaması
Topraklamaların amaçlarına örnekler L1 L2 L3 PEN Parafudr RA RB RA Koruma topraklaması İşletme topraklaması Fonksiyon topraklaması Koruma topraklaması İ.İlisu Şekil

16 3 Topraklamada kullanılan önemli tanımlar YG A.G. 4 4, 1 2 5,6 7 9 8 8
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 A.G. 4 4, 1 4, 1 2 5,6 7 3 9 8 8 10 İ.İlisu Şekil

17 İ.İlisu Şekil

18 UST UE UST USS POTANSİYEL DAĞILIMI DÜZENLENMEMİŞ
Potansiyel dağılımı UST TOPRAKLAMA GERİLİMİ DOKUNMA GERİLİMİ UE UST ADIM GERİLİMİ USS POTANSİYEL DAĞILIMI DÜZENLENMEMİŞ POTANSİYEL DAĞILIMI DÜZENLENMİŞ 1 m. İ.İlisu Şekil

19 Çubuk topraklayıcı çevresinde potansiyel dağılımı
IE V Ref.toprağa göre Elektrot gerilimi 20 40 60 80 100 120 140 160 180 5 10 15 25 V m L = 2 m. D= 2.5 cm. E = 10 W.m IE = 96 A. r =Elektrotdan uzaklık φ=U-((IE.rE/2.L).Ln(4.L.r/D(L+(r2+L2)1/2) İ.İlisu Şekil

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

21 UT UE US Potansiyel düzenleme
Potansiyel düzenleyici (PD) tesis edilmiş Potansiyel düzenleyici tesis edilmemiş Eşit derinliklere tesis edilmiş potansiyel düzenleyici elektrotlar. Potansiyel dağılımında dik bölümler oluşabilir. İ.İlisu Şekil

22 Potansiyel düzenleyici topraklayıcıların yerleşimi
UT US1 US2 Farklı derinliklere tesis edilmiş potansiyel düzenleyici elektrotlar Düzenleyici elektrotların çap ve derinliklerine göre adım geriliminde değişiklikler meydana gelir. US2 > US1 İ.İlisu Şekil

23 Potansiyel sürüklenmesi
IE UTST UTSTE İ.İlisu Şekil

24 Şebekelerde topraklama şekilleri
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. İ.İlisu Şekil

25 L1 L2 L3 Ic1 Ic2 CE ICE UL1 Un: Faz arası gerilim olmak üzere
YILDIZ NOKTASI YALITILMIŞ ŞEBEKE Ic1 Ic2 L1 L2 L3 ICE UL1 UL2 UL3 Un: Faz arası gerilim olmak üzere c : Gerilim faktörü ICE = 3.CE.cUn/ 3 CE IC2 IC1 Nötr yalıtılırsa toprak hatasında sağlam fazların toprakla aralarındaki gerilim yükselir. İ.İlisu Şekil

26 IL Ic1 Ic2 L1 L2 L3 ICE UL3 UL1 UL2 IRes L ICE = 3.CE.cUn /  3
YILDIZ NOKTASI BOBİN ÜZERİNDEN TOPRAKLANMIŞ ŞEBEKE IL Ic1 Ic2 L1 L2 L3 ICE UL3 UL1 UL2 IRes L ICE = 3.CE.cUn /  3 IL= c.Un / 3..L ICE = IL 3CE = 1/ L İ.İlisu Şekil

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

28 İ.İlisu Şekil

29 Toprak özgül direncleri Toprak cinsi Toprak özgül direnci rE (W.m)
Bataklık Çamur,kil,humus Kum Çakıl Hava etkisi ile dağılmış taş çoğunlukla <1000 Kumtaşı Granit >50000 Buzultaşı >30000 Çimento (saf) 1xÇimento+3xKum (Rutubetli) Değişik derinliklerdeki tabakaların farklı özgül dirençleri, ölçülen toprak özgül direncini etkiler. İ.İlisu Şekil

30 İ.İlisu Şekil

31 İ.İlisu Şekil

32 İ.İlisu Şekil

33 İ.İlisu Şekil

34 İ.İlisu Şekil

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

36 Elek.Tes.Topraklamalar Yönetmeliği Çizelge 4a
İ.İlisu Şekil

37 Elek.Tes.Topraklamalar Yönetmeliği Çizelge 4b
İ.İlisu Şekil

38 İ.İlisu Şekil

39 İ.İlisu Şekil

40 Gerilim katsayısı (c), en büyük akım hesabında kaynak E. M. K
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. İ.İlisu Şekil

41 Örnek 3 Yüksek gerilim tesislerinde toprak kısa devresi akımı hesabı
50 MVA;154/34.5 kV; uk=%12.5 630 KVA;34.5/0.4 kV 3x240 XLPE k1 6 km. 25 mm2 Cu RB =20 W RE1= 1 W 25 mm2 Cu RE2= 1 W İ.İlisu Şekil

42 Hata akımının belirlenmesi
Xtr Rhat Xhat UFN RB RE RE2 İ.İlisu Şekil

43 İ.İlisu Şekil

44 İ.İlisu Şekil

45 Şekil

46 Hata, transformatör çıkış izolatöründe veya şebekede olabilir.
Örnek 5 İndirici merkezdeki 154/34,5 kV transformatör çıkışında toprak kısa devresi akımı hesabı 50 MVA;154/34.5 kV; uk=%12.5 Hata, transformatör çıkış izolatöründe veya şebekede olabilir. RB =20 W 25 mm2 Cu RE =1 W İ.İlisu Şekil

47 İ.İlisu Şekil

48 RA = 1 W 25 mm2 Cu RB =1 W L1 L2 L3 N İ.İlisu Şekil

49 RE1= 1 W Sh,Rh Sh,Rh 25 mm2 Cu RE1= 1 W
Topraklamalar bir barada birleşiyor. Topraklamalar elektrotta birleşiyor. İ.İlisu Şekil

50 Xtr Rth UFN Sh,Rh 25 mm2 Cu RE1= 1 W Xtr=0,04.0,42/0,63=0,01015 W
Sh=50 mm2 L = 3m. Seçilerek Rh=0,00142 W ve t =1s k=159 Ik1=1,1.230/0,01015=24926 A. S=( )1/2/159 =156,7 mm2 bulunur. Sh =150 mm2 olmalıdır. Rth < 0,3.Xtr olduğundan dikkate alınmamıştır. İ.İlisu Şekil

51 İ.İlisu Şekil

52 V 100 m 34.5/0.4 kV 1000 Kva uk = % 6 3x50+25 mm2 16 A 35 A RB=2 W Uts
Örnek Sistemlerin karışık kullanılması 100 m 35 A 34.5/0.4 kV 1000 Kva uk = % 6 3x50+25 mm2 16 A RB=2 W Uts RA IE UE Uts , , ,8 , , ,3 0, , ,4 V UE RA İ.İlisu Şekil

53 RA (W) IE (A) UE (V) Uts (V)
Trafo reaktansı Xtr=6/ 100 x0,42/ 1=0,0096 W Şebekenin topraklı tüketiciye kadar olan kısmının direnci ve reaktansı : Rh = 100/(56x50) = W  0.04 W Xh = m W Hata akımı yolundaki toplam direnç ise Ztoplam =RA+2.04 W dir. (Reaktanslar küçük olduğu için ihmal edilmiştir.) Tüketicideki toprak elektrodunun RA toprak yayılma direncine bağlı olarak hata akımı ve sıfır hattı potansiyeli için aşağıdaki değerler bulunur. RA (W) IE (A) UE (V) Uts (V) , , ,8 , , ,3 RA toprak direncinin yeteri kadar küçük olmadığı görülmektedir. İ.İlisu Şekil

54 Motor 35 A’lik Ia=173 A (5s) olan sigortalarla korunmaktadır.
RA direnci, hata halinde üzerinde dokunma gerilimi, emniyet sınırı olan 50 V’u aşılmayacak şekilde seçilirse 230-50=180 V. 180/2.04 =88.23 A. geçmeli ve RA = 50/88.23 =0.566 W 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. İ.İlisu Şekil

55 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 W olması gerekir. Örneğimizde geçebilecek en büyük kısa devre akımı RA = 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 /173 = W 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. İ.İlisu Şekil

56 İ.İlisu Şekil

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

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

59 88,88 T I İ.İlisu Şekil

60 Elektrotların direnç alanları
88,88 T I 0,62 D 0,38 D D 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. İ.İlisu Şekil

61 Alet komutatörü ile seçim yapılır.
G A2 V I1 I2 U RE3=U/I1 RE=U/I2 Alet komutatörü ile seçim yapılır. RE1 RE RE3 RE4 RE İ.İlisu Şekil

62 Sigorta R RA=U/IR dir. A IR Ri=40 kW U V
Ampermetre Voltmetre yöntemi ile topraklayıcı yayılma direncinin ölçülmesi L1 L2 L3 N Sigorta R RA=U/IR dir. A IR Ri=40 kW U V >20 m RA İ.İlisu Şekil

63 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 R1=Rx+RA R2=RA+RB R3= RB+Rx değerleri ölçülecektir. Topraklayıcılar birbirlerinin etki alanında değilse, üç bilinmeyen ve üç denklem olduğuna göre Rx = (R1-R2+R3)/2 olarak bulunur. R3 R1 N R2 RB RA Rx 88,88 T I Toprak direnci ölçme cihazı şekildeki gibi bağlanarak değişik uçlar arasında ölçü yapılabilir. Rx RA İ.İlisu Şekil

64 İ.İlisu Şekil

65 İ.İlisu Şekil

66 L1 L2 L3 N Sigorta 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. Faz U N A IR Tesisin çeşitli noktaları V 500 N 400 cm2 metal levha Yaş bez İ.İlisu Şekil

67 3. Arıza Çevrim Empedansının Ölçülmesi
Sigorta Z Çevrim empedansı U1 Yük yokken ölçülen gerilim U2 Yük bağlı iken ölçülen gerilim IR Yük direncinden geçen akım olmak üzere Z=(U1-U2)/IR dir. (Yönetmelik EK-N’de verilmiştir.) V R A PE İ.İlisu Şekil

68 İ.İlisu Şekil

69 Elektrik üretim, iletim, dağıtım tesisleri (Hatlar hariç): 2 yıl
Çeşitli topraklama tesislerinin işletme dönemi içinde denetlenme periodları Elektrik üretim, iletim, dağıtım tesisleri (Hatlar hariç): yıl Enerji nakil ve dağıtım hatları: 5 yıl Sanayi tesisleri ve ticaret merkezleri: - Topraklamalara ilişkin dirençlerin muayene ve ölçülmesi 1 yıl - Topraklama tesisleri ile ilgili diğer kontrollar 2 yıl Sabit olmayan tesisler için : - Sabit işletme elemanları 1 yıl - Yer değiştirebilen işletme elemanları 6 ay İ.İlisu Şekil

70 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. İ.İlisu Şekil

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

72 Devreden geçen akım Iö ampermetre ile ölçülür.
Yukarıda verilen ölçü yönteminde oluşabilecek tehlikeli adım ve dokunma gerilimlerinden kaçınmak için gerilimi 50 V’u aşmayan bir kaynak kullanılmalıdır. Voltmetre olarak 3000 W 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 IEmax hesaplanır. Oluşabilecek dokunma gerilimi UE = IEmax 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. İ.İlisu Şekil

73 Y.Gerilim tesislerinde topraklama tesisinin tasarımı
Boyutlandırma IE, ZE, UE=IE.ZE Evet UE<2UTP Hayır Evet UE<4UTP Hayır M önlemleri UT veya IB nin belirlenmesi Ek önlemler UT<UTP IB<IBE Evet Uygun Sonuç İ.İlisu Şekil

74 Örnek 21 Y.Gerilim tesisleri için topraklama tesisi hesabı
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 W.m ölçülmüştür. 34,5 kV’luk şebeke besleme noktasında 20 W dirençle topraklanmıştır. Temel topraklama b = 6 m a = 3 m Derin topraklayıcı (çubuk) (Temel topraklama etki alanı dışında) Potansiyel düzenleme D: Temel topraklayıcının çevrelediği alana eşit, alanlı dairenin çapı olmak üzere Temel topraklamanın yayılma direnci RE  2.E/3D ; D=(4.a.b/)1/2 D = (4.3.6/)1/2 = 4,78 m RE =2.100/3.4,78 = 13,94 W İ.İlisu Şekil

75 IE=1,1x34,5/ 3x(20+13,94) =0,645 kA UE=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: b = 6 m Derin topraklayıcı (çubuk) (Temel topraklama etki alanı dışında) a = 3 m Temel topraklama Çubuk topraklayıcı için RE  E/ L L: Çubuk boyu RE = 100/2=50 W 4 adet çubuk elektrot, temel topraklayıcı ile paralel çalıştığından istasyon için topraklama direnci 6,59 W bulunur. IE=1,1x34,5/ 3x(20+6,59) =0,823 kA UE=6,59 x 0,823=5,4 kV Bu değer dahi sözkonusu kısa devre akımı için yüksek bir değer olup ek önlemler alınmasını gerektirir. İ.İlisu Şekil

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

77 Hata akımının kabul edilen değere uygunluğunu kontrol edersek:
1,1x34,5/ 3-2400=19510 V IE = 19510/20= 975,5 A RA = 2400/975,5= 2,46 W İstasyonun topraklama direnci 2,46 W 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. 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. İ.İlisu

78 Metal koruyucu kılıflı kablo
Ih IE=r.Ih (1-r).Ih Topraklama sisteminin yayılma direnci 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. İ.İlisu

79 Örnek 22 Topraklama direncinin yeterliliği
34,5 kV’luk bir yüksek gerilim direği veya direk tipi transformatörde koruma topraklaması direnci 2 W ölçülmüştür. 34,5 kV’luk hattı besleyen trafoda 20 W 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. 1. IE ve ZE belirlenir. ZE = 2 W IE = 1,1.34,5/3.22 =0,995 kA UE = 0,995 x 2 = 1,99 kV 2. 0,2 s hata süresi için UTP = 500 V UE  2 xUTP Direnç uygun değildir. 3. M önlemleri alınması ile UE <4 x UTP = 2000 V ve hata süresi t< 0,2 s için uygun bulunur. İ.İlisu

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

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

82 Günümüzde önemini yitirdiğinden tavsiye edilmemektedir.
Şerit topraklayıcı PDB H s d = 2(b+s)/ b L L 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. İ.İlisu

83 İ.İlisu

84 TN sistemde topraklamaların birleştirilmesi
U1 L1 L2 L3 PEN IE U2 Potansiyel dengeleme U0 : Faz-Nötr gerilim UE = RE.IE U1 = U U2 = U0 UF = UE A.G. tablosu Temel topraklama RA UF RE UE  UTP PEN iletkeni tek noktada topraklı UE  2.UTP PEN çok noktada topraklı şartları sağlanırsa topraklamalar birleştirilebilir. İ.İlisu

85 TN sistemde toprakların ayrılması
U1 L1 L2 L3 PEN IE U2 U0 : Faz-Nötr gerilim Min 20 m UE = RE.IE U1=UE+U0 U2=U0 UF=0 RB UF RA RE UE  UTP PEN iletkeni tek noktada topraklı UE  2.UTP PEN çok noktada topraklı şartları sağlanamazsa işletme topraklaması ayrı yapılır. Zorlanma gerilimi açısından UE gerilimi, 5s’den büyük kısa devre süreleri için 250 V’u aşmamalıdır. İ.İlisu

86 TT sistemde topraklama sistemlerinin birleştirilmesi
U1 L1 L2 L3 N IE U2 PE U0 : Faz-Nötr gerilim UE = RE.IE U1 = U 0 U2=UE+U0 UF=0 A.G. tablosu Temel topraklama RA UF RE Zorlanma gerilimi açısından: U2 ≤ 250 V tf >5 s U2 ≤ 1200 V tf 5 s İ.İlisu

87 TT sistemde topraklama sistemlerinin ayrılması
U1 L1 L2 L3 N IE U2 PE U0 : Faz-Nötr gerilim UE = RE.IE U1 = UE+U 0 U2=U0 UF=0 A.G. tablosu Temel topraklama RA UF RE Zorlanma gerilimi açısından: U1 ≤ 250 V tf >5 s U1 ≤ 1200 V tf 5 s İ.İlisu

88 Örnek 23 TN sistemde topraklamaların birleştirilmesi
U1 L1 L2 L3 PEN IE U2 Potansiyel dengeleme U0 : Faz-Nötr gerilim IE = 700 A. RE = 1,5 W UE = 1050 V. tF = 0,5 s. UTP = 200 V. UE = RE.IE U1 = U U2 = U0 UF = UE RE Temel topraklama RA UF Nötrler birleştirilmez IE = 1000 A; tF= 0,5 s PEN çok noktada topraklı ve RE< 0,4 W ise nötrler birleştirilebilir. UE  UTP PEN iletkeni tek noktada topraklı UE  2.UTP PEN çok noktada topraklı İ.İlisu

89 Topraklama tesislerine yaklaşım uzaklıkları
İ.İlisu

90 Y.Gerilimde çubuk topraklayıcı
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 Ukabul=220 V rE=150 W.m Yayılma direnci RA=150/(2xpx2)Ln(4x2/0.025)=68.85 W 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 W direnç ile topraklı) UE= 0,223x69= 15 kV c=(4x2/0.025)0,220/15 = dKabul=2x2x1.088/( )=23.6 m A.Gerilimde çubuk topraklayıcı Kısadevre akımı=220/(1+69)=3.14 A UE=3.14x69=216 V. c=(4x2/0.025)50/216 = dKabul=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. İ.İlisu

91 Trafolarda parafudrların bağlanması (Yanlış uygulama)
Iy Uy=RF.Iy+UFN RE RF İ.İlisu

92 Trafolarda parafudrların bağlanması (Doğru uygulama)
Iy Uy=UFN RE İ.İlisu

93 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 W bulunur. Topraklayıcıların darbe topraklama direnci, yayılma direncinden farklı ise de küçük boyutlu topraklayıcılarda bu iki değer eşit alınabilir. İ.İlisu

94 Yararlanılan kaynaklar
1- Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı Ankara 2001 2- 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.İlisu


"ELEKTRİK TESİSLERİNDE DOLAYLI DOKUNMAYA KARŞI TOPRAKLAMA" indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları