ELEKTRİK TESİSLERİNDE TOPRAKLAMALAR YÖNETMELİĞİ ve UYGULAMALARI

TOPRAKLAMA AMAÇ Bu sunuda genel olarak topraklama kavramları, topraklayıcılar, topraklamanın projelendirilmesi ile Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği sunularak tartışmaya açılacaktır.

AG, YG Topraklama Norm ve Standartları IEC 60050-195:………………………………1998-08 Tanımlar IEC 479: 1996-02: Genel Kavramlar IEC 364-4-41:1992: ………………Şok akımlara karşı koruma IEC 364-5-40:1992:……….Topraklama, PE, Pot. dengelemesi IEC 364-6-61:1992:……………………….. AG de ölçümler HD 637 S1:1999:………………………… > 1 k V kuvvetli akım tesisleri DIN VDE 0141:1989-07:………………… Tanımlar DIN 18014:1994-02:…………………….. Temel topraklama DIN EN 50122-2:1997-12:………………. Tren istasyonları DIN VDE 0150:1983-04:……………….. Korozyona karşı önlemler DIN VDE 0800: 1985-07:……………….. İletişim ve bilgi işlem tesisleri DIN VDE 0185: 1982-11:………………. Yıldırıma karşı tesisler IEC 1024-1:1990: ………………………… Yıldırıma karşı tesisler

Amaç,Kapsam,Dayanak,Uygulama ve Tanımlar 1. BİRİNCİ BÖLÜM Amaç,Kapsam,Dayanak,Uygulama ve Tanımlar Madde 1. Bu yönetmelik, frekansı 100 Hz’in altında a.a. ve d.a. alçak gerilimli elektrik tesisleriyle, yüksek gerilimli kuvvetli akım tesislerine ilişkin, topraklama tesislerinin kurulması, işletilmesi, denetlenmesi, can ve mal güvenliği bakımından güvenlikle yapılmasına ait hükümleri kapsar. Elektrikle işleyen taşıtlara ilişkin besleme hatları, bu yönetmeliğin kapsamına girmez. Bu Yönetmeliğin Ek’leri ve ilgili Türk Standartları bu yönetmeliğin tamamlayıcı ekidir. Yönetmelikte olmayan hükümler için EN, HD, IEC ve VDE gibi standartlar göz önüne alınır. Çelişmeler durumunda sıralamaya göre öncelik verilir. Herhangi bir tesisin bu yönetmeliğin kapsamına girip girmeyeceği konusunda bir kararsızlık ortaya çıkarsa, Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı’nın bu konuda vereceği karar geçerlidir.

a) Genel tanımlar b) Topraklamaya ilişkin tanımlar c) Hata ve arızalar ile ilgili tanımlar d) Şebeke tiplerine ait tanımlar e) İletişim sistemlerine ilişkin tanımlar

Akımın insan vücudu üzerindeki etkileri nelerdir?

AC-1 : Genellikle tepki yoktur. AC-2 : Zararlı bir fizyolojik etki yoktur. AC-3 : Kalp atışlarında aksaklıklar görülür. AC-4 : Tehlikeli fizyolojik etkiler, ağır yanıklar.

Genel tanımlar

Yüksek Gerilim Tesislerinde Topraklama 2. İKİNCİ BÖLÜM Yüksek Gerilim Tesislerinde Topraklama Madde 5-a) Topraklama tesislerinin kurulması için dört şart yerine getirilmelidir. 1) Mekanik dayanım ve korozyona karşı dayanıklılığın sağlanması, 2) Isıl bakımdan en yüksek hata akımına (genellikle hesaplanarak bulunan) dayanıklılık, 3) İşletme araçları ve eşyaların zarar görmesinin önlenmesi, 4) En yüksek toprak hata akımı esnasında, topraklama tesislerinde ortaya çıkabilecek gerilimlerden dolayı insanların güvenliğinin sağlanması. Bundan dolayı topraklama tesislerinin boyutlandırılması için aşağıdaki parametreler önemlidir: Hata akımının değeri, Hatanın süresi, Toprağın özellikleri.

YG’de sınırlı akımın oluş süresi için en yüksek müsaade edilen dokunma gerilimi Ud prensip şemaları a) Yararlı hayvanlarda maksimum dokunma gerilimleri (15-100 Hz arasında) b) DIN VDE 0141’e göre dokunma gerilimleri c) EN 50179’a göre dokunma gerilimleri Not: Akımın akış süresi 5 saniyeden büyük ise Ud için 75 Voltluk bir değer kullanılabilir.

YG tesislerinde dağıtım şebekleri 1. Yıldız noktası doğrudan doğruya veya düşük bir empedans üzerinden topraklanmış şebeke 2. Toprak teması kompanze edilmiş şebeke 3. Yıldız noktası yalıtılmış şebeke

c) Yıldız noktası yalıtılmış şebeke Topraklama İletkenlerinin ve Topraklayıcıların Akım Taşıma Kapasitelerinin Hesaplanması

Topraklama Tesislerinin Yapılması Madde 6-a) Topraklayıcıların ve topraklama iletkenlerinin tesis edilmesi: Bir topraklama tesisi genel olarak toprak içine gömülen veya çakılan yatay, düşey veya eğik birkaç topraklayıcının bir araya getirilmesiyle yapılır.

Topraklama tasarımı Toprak özgül direnci nedir? Toprak geçiş direncinin hesaplanması

Dolaylı temasa karşı koruma Endirekt dokunmaya karşı koruma 3. ÜÇÜNCÜ BÖLÜM Alçak Gerilim Tesislerinde Topraklama Dolaylı temasa karşı koruma Endirekt dokunmaya karşı koruma Direkt dokunmaya karşı koruma Eşpotansiyel dengeleme Topraklayıcılar Topraklama iletkenleri

AG tesislerinde dağıtım şebekleri 1. TN - Sistem a) TN-C-Sistem b) TN-C-S-Sistem c) TN-S-Sistem 2. TT - Sistem 3. IT - Sistem

1) Direkt dokunmaya karşı koruma (Temel Koruma) Pano L1 L2 L3 PE V PEN N Ri

TN-Sistem 2) Endirekt dokunmaya karşı koruma (Hata koruması) V Ri RT L1 L2 L3 PE N PEN Temel Topraklama Pano 2) Endirekt dokunmaya karşı koruma (Hata koruması)

TN-Sistemde devrenin ayrılması şartı ZD : Döngü empedansı U0 : Faz nötr arası gerilim Ia : Kesicinin açma akımı I'’k1min : Minimum tek fazlı kısa devre akımı

IEC 60 909 (DIN VDE 0102)´ ye göre I'’k1min hesabı

TN-Sistemleri için açma süreleri U0 ta (V) (s) 120 0,8 230 0,4 277 0,4 400 0,2 >400 0,1

TT-Sistem In Temel Topraklama L1 L2 L3 40 A 30 mA PE N N B/16 A Ri RT V N B/16 A Ri RT Temel Topraklama TT-Sistem

TT- Sistemde Topraklama direnci hesabı RT : Topraklama direnci UL : Dokunma gerilimi Ia : Kesicinin veya sigortanın açma akımı In : AKC’ nin nominal akımı

TT-Sistemde U0 formülde kullanılırsa (Öneri)

IT-Sistem IDM RCD M 2. Hata 1. Hata 3 ~ Temel Topraklama Pano L1 L2 L3 RT L1 L2 L3 N PE Temel Topraklama M Id CE A 2. Hata 1. Hata PDB RCD 3 ~ IDM

IT-Sistemde Topraklama direnci hesabı RT : Topraklama direnci UL : Dokunma gerilimi Id : Artık akım

AG’de Potansiyel dengeleme şeması Temel topraklama Potansiyel dengeleme barı Enerjinin girisi Pano Ana koruma iletkeni Koruma iletkenleri Banyo Anten AG’de Potansiyel dengeleme şeması

Genel Topraklama Şeması Ana potansiyel dengeleme Ring topraklayıcı Derin topraklayıcı Temel topraklayıcı

Şerit topraklayıcının toprak direnci Bina PDB 1 m L : Şerit uzunluğu (m) d : Şerit kalınlığının yarısı (m) (burada 0,015 m. kabul edilmiştir) E: Özgül toprak direnci ( m)

Halka topraklayıcının toprak direnci PDB L : Şerit uzunluğu (m) D = L /  : Halka topraklayıcı çapı (m) d : Örgülü iletken çapı (m) E : Özgül toprak direnci ( m) 1 m

Derin topraklayıcının toprak direnci L : Derin topraklayıcının uzunluğu (m) d : Derin topraklayıcının çapı (burada 0,02 m. kabul edilmiştir) E: Özgül toprak direnci ( m) d

Temel topraklayıcının toprak direnci PDB L : Temel topraklayıcının uzunluğu (m) B : Temel topraklayıcının genişliği (m) D : Halka şeklindeki ek topraklayıcının çapı E: Özgül toprak direnci ( m)

Topraklama direncinin eğriler ile hesaplanması RX : Aranan direnç () R : Eğriden okunan direnç () X : Ölçülen özgül toprak direnci ( E : Eğriden okunan özgül toprak direnci ( m)

IEC 61024-1‘e göre bina dışı yıldırıma karşı koruma Yakalama uçları İniş iletkeni Temel Topraklama Ölçme noktaları S801e_a

Ana istasyona enerji girişi Tali pano Kablo Ana istasyon LPZ 1 EPDB NYY-I 1x16 mm² NYY-I 1x16 mm² NYY-I 1x16 mm² //// Ana potansiyel dengeleme barı kWh 4 xparafudr TELECOM Enerjinin girişi 1216e 1216e.ppt / 09.12.1999 / ESC

Yıldırıma karşı potansiyel dengelemesi ve parafudr tesisi PDB PS İniş iletkeni Su borusu Gaz Z Katodik koruma Temel Topraklama S532/3e

IEC 61024-1 e göre Topraklama ve potansiyel dengelemesi Yakalama uçları Güvenlik aralığı Potansiyel dengeleme 230/400 V 50 Hz Parafudr İniş iletkeni İletişim ve bilgi işlem tesisleri için parafudr Enerjinin girişi Temel topraklama Isı, havalandırma vs. için potansiyel dengelemesi PDB Temel topraklama elektrodu S1041e_a

Direkt yıldırıma karşı tesis koruması LPZ 0 A LPZ 0 B LPZ 1 1211e 1211e.ppt / 04.09.98 / KK

Yıldırım bölge koruması LPZ 0A LPZ 0B Yuvarlak top R = 20 m LPZ 1 Informasyon kablosu Ana istasyon Enerji kablosu Mobilf Mobilf-englisch.ppt / 18.08.00 / ESC

4. DÖRDÜNCÜ BÖLÜM Yüksek ve alçak gerilim sistemlerinde topraklama tesislerinin birleştirilmesi Madde 11: Bir yüksek gerilim tesisinde, toprak hatası esnasında, alçak gerilim sisteminin nötr ve PEN iletkeni, yüksek gerilim sisteminin topraklama tesisleri ile aşağıdaki şartlar yerine getirildiğinde bağlanabilir: -Alçak gerilim şebekesinde veya tesis edilen tüketim tesislerinde tehlikeli dokunma gerilimleri ortaya çıkmaz ise (Çizelge-13) -Tüketim tesislerinde alçak gerilim cihazlarının gerilim dayanımının (işletme frekansında) yüksekliği alçak gerilim yıldız noktasında bir potansiyel yükselmesinin sonucu olarak Çizelge-13’de izin verilen değerleri aşmaz ise.

b) Yüksek gerilim topraklama tesisleri alanı içindeki, alçak gerilimli tesislerin beslenmesi: Bir yüksek gerilim tesisi, alçak gerilim tüketicilerini besliyorsa; YG topraklama tesisleri içindeki tüm işletme ve koruma topraklamaları ortak bir topraklama sistemine bağlanmalıdır. c) Yüksek gerilim topraklama tesislerinin alanı dışındaki alçak gerilimli tesislerin beslenmesi: - Söz konusu yüksek gerilim topraklama tesisi global topraklama sistemine bağlanmış ise, - Veya alçak gerilim şebekesinde koruma iletkeni ve hata süresi Çizelge-13’deki şartlara bağlı olarak yerine getirilmişse ortak topraklama tesisinin yapılması önerilir.

Çizelge-13 Bir yüksek gerilim topraklama tesisinin dışındaki alçak gerilim tesislerinin beslenmesi için ortak topraklama tesisinin kuralları Dokunma gerilimi ile veya zorlanma gerilimi ile ortaya çıkan AG Sistem tipi Hata süresi ortak topraklama sistemi için kural Dokunma gerilimi Zorlanma gerilimi tF  5 s UE  1200 V TT tF  5 s Uygulanmaz UE  250 V UE  UTp TN UE  x .UTp Uygulanmaz

5. BEŞİNCİ BÖLÜM İletişim Sistemleri ve Bilgi İşlem Tesisleri İçin Topraklama Esasları Madde 13-a) Genel: Bu bölüm, iletişim tekniğine ait cihaz ve tesislerin, insan ve hayvanlar için yaşam ve sağlık açısından ve eşyalar için ortaya çıkabilecek diğer tehlikelere karşı emniyeti sağlamayı amaçlar. Ayrıca iletişim tesislerine ait topraklama tesislerinin düzenlenmesi (iletişim topraklama tesisleri) ve aynı zamanda iletişim tesislerindeki potansiyel dengeleme veya diğer topraklama tesisleriyle karşılaşma durumları için de bu bölüm geçerlidir. Bu bölüm, kendileri için ayrı bir standart bulunmayan haberleşme ve bilgi-işlem tesislerinin güvenliği için de aynı şekilde geçerlidir.

İletişim sistemlerine ait örnekler: - Her çeşit ve büyüklükte, hatlı veya hatsız iletişim yapabilen telefon, yazı ve resim iletişim tesisleri - Akustik ve optik göstergeli çağırma, arama ve sinyal tesisleri, - Mikrofon tesisatı, - Elektriksel çalışma saati tesisleri, - Yangın, hırsız ve soygun tehlikesi alarm tesisleri, - Diğer tehlike ihbar ve emniyet tesisleri, - Raylı sistem ve trafik sinyalizasyon tesisleri, - Uzaktan kumanda tesisleri, - İletişim (kuranportör vb.) düzenleri, - Radyo, televizyon, ses ve resim aktarma tekniği tesisleri.

İletişim sistemlerine ait örnekler: - Her çeşit ve büyüklükte, hatlı veya hatsız iletişim yapabilen telefon, yazı ve resim iletişim tesisleri - Wallki-talkiler, - Akustik ve optik göstergeli çağırma, arama ve sinyal tesisleri, - Mikrofon tesisatı, - Elektriksel çalışma saati tesisleri, - Yangın, hırsız ve soygun tehlikesi alarm tesisleri, - Diğer tehlike ihbar ve emniyet tesisleri, - Raylı sistem ve trafik sinyalizasyon tesisleri, - Uzaktan kumanda tesisleri, - İletişim (kuranportör vb.) düzenleri, - Radyo, televizyon, ses ve resim aktarma tekniği tesisleri.

TN-C-Sistemde nötr iletkenindeki akımlar PEN L1 L2 L3 Yabancı iletken kısım Cihaz Bilgi işlem kablosu

Nötr iletkenindeki akımların TN-S-Sistemi ile yok edilmesi PE L1 L2 L3 Yabancı iletken kısım Cihaz RT PDB Binanın çelik yapısı Bilgi işlem kablosu KAR

EKLER 7. Ek-A Korozyon ve Mekanik Dayanım Bakımından Topraklayıcı Malzemelerin Tipleri ve Minimum Boyutları 8. Ek-B Topraklama İletkenlerinin ve Topraklayıcıların Akım Taşıma Kapasitelerinin Hesaplanması 9. Ek-C Dokunma Gerilimi ve Vücut Akımı 10. Ek-D Kabul Edilmiş ve Belirlenmiş M Önlemlerinin Açıklanması 11. Ek-E Yüksek Frekans Girişimlerinin Etkilerinin Azaltılması ve Kontrol Sistemlerinin Elektro- Magnetik Uyumluluğu İçin Alınacak Önlemler

12. Ek-F İşletme Elemanlarının ve Tesislerin 12. Ek-F İşletme Elemanlarının ve Tesislerin Topraklanması İçin Özel Önlemler 13. Ek-G Dokunma Gerilimlerinin Ölçülmesi 14. Ek-H Doğrudan Yıldırım Darbelerine Karşı Koruma Yöntemleri 15. Ek-J Hava Hattı Koruma Telleri ve Yeraltı Kablolarının Metal Kılıfları İle İlgili Azaltma Katsayıları 16. Ek-K Topraklama Sistemlerinin Tasarım Esasları 17. Ek- L Topraklayıcıların ve Topraklama İletkenlerinin Tesisi

18. Ek-M Basit Topraklama Sistemleri İçin Yaklaşık 18. Ek-M Basit Topraklama Sistemleri İçin Yaklaşık Formüller, Tehlikeli Gerilimlerden Korunmak İçin Yaklaşık Mesafeler 19. Ek-N Yeni Tesis Edilecek veya Mevcut Topraklama Tesislerinde Ölçmeler 20. Ek-P Topraklama Sistemlerinin Dökümantasyonu ve Denetim Detayları 21. Ek-S Beton İçerisinde Demirlerin Topraklama Amacı İçin Kullanımı 22. Ek-T Muhtelif Topraklayıcı Tiplerine Ait Hesaplama Örnekleri 23. Ek-U Malzeme Katsayısı k’nin Elde Edilmesi İçin Yöntem 24. Ek-V Topraklayıcı, Koruma İletkeni ve Potansiyel Dengeleme İletkenlerinin Gösterilişi

25. Ek-X Bir Kablo Veya Hattın Kılıf Veya Zırhından 25. Ek-X Bir Kablo Veya Hattın Kılıf Veya Zırhından Meydana Gelen Koruma İletkeni İçin Malzeme Katsayılarının Seçimi, Yabancı Gerilimi Az Olan Yerlerde Potansiyel Dengelemesi ve PEN İletkeni Olarak Kullanılacak Profil Raylara İlişkin Tamamlayıcı Bilgiler 26. Ek-Y Beşinci Bölüm’de Yer Alan m, n, p Katsayılarının Belirlenmesi 27. Ek-Z İletişim Kablolarının Ekran Topraklanması 28. Ek-ZA İletişim Kablolarının Yüksek Gerilimli Enerji Nakil Hatlarına (ENH) ve Bunların Direklerinin Topraklama Tesislerine Yaklaşması Halinde, Tesis Etme Aşamasında Alınacak Önlemler

AG’de müsaade edilen zaman-akım diyagramı

Fonksiyon topraklaması Koruma topraklaması TOPRAKLAMALAR L1 L2 L3 PEN RA RB RA Koruma topraklaması İşletme topraklaması Fonksiyon topraklaması Koruma topraklaması