KAÇAK AKIM VE MONTAJ ESASLARI İş sağlIĞI ve GÜvenlİğİ Hazırlayan MERYEM GÖKMEN İş Güvenliği Uzmanı

Eğitimin İçeriği Elektrik enerjisi ve tanımlar Elektrik çarması ve insana olan etkileri Elektrikten korunma yöntemleri Kaçak akım rölesi Montaj esasları

Elektrik Akımı Nasıl Oluşur Bir İletkenden birim zamanda geçen elektrik yükü miktarına akım denir. Elektrik akımı iletkenin atom yapısındaki elektronların hareketiyle meydana gelmektedir. Bu maddeye elektrik uygulandığında elektronlar negatif (-) 'den pozitif (+) yönüne doğru hareket etmeye başlar. Bu harekete "Elektrik Akımı" denir. Birimi ise "Amper" 'dir. İletkenin herhangi bir noktasından 1 saniyede 6.25*10^18 elektron geçmesi 1 Amperlik akıma eşittir. Akımlar "Doğru Akım" (DC) ve "Alternatif Akım" (AC) olarak ikiye ayrılır.

“Elektrik Çarpması” nedir? Elektrik akımının vücuttan geçecek şekilde kişinin bir elektrik kaynağı ile teması sonucu yaralanması veya ölümü”dür. Etkileyen faktörler Elektrik devresinin tamamlanıp tamamlanmadığı Akımın gerilimi (Voltaj) Akımın cinsi (ASC, DC) Akımın şiddeti (Amper) Akımın geçtiği yol Akımın dokulardan geçtiği süre Vücut dokularının direnci

İnsan Vücudunun Özellikleri İnsan vücudunun her yeri ayni iletkenlik veya direnç seviyesinde değildir. Bu nedenle, alçak gerilime maruz kaldığında elektrik akımı direnci en düşük yolu tercih etmektedir. Bu yol da dolaşım sistemi ve kalptir. Kalpten geçen elektrik akımı fibrilasyona ve şok sonucu ölüme neden olmaktadır.

İnsan Vücudunun Özellikleri Yüksek gerilimde elektrik akımı tüm vücutta etkili olmakta, vücuda uygulanan elektriksel alan şiddetinin daha fazla olması nedeniyle dolaşım sistemi dışındaki bir çok organ da iletken hale gelmektedir. Yüksek gerilim nedeniyle, vücuda giriş ve çıkışlarında, deri dokusunun direncinin daha yüksek olması sonucu aşırı ısı oluşmakta ve dokusunda yanıklar meydana gelmektedir. Genellikle alçak gerilime maruz kalan vücutta şok, yüksek gerilime maruz kalan vücutta ise ağır yanıklar meydana gelir.

Elektrik Akımının İnsana Etkisi Elektrik akımı iletken cisimler üzerinde hareket eder. Elektrik akımı yalıtkan cisimlerde elektron akımını sağlayamadığı için bu cisimler elektrik akımını iletmezler Elektrik akımı elektronları harekete geçirdikleri iletken cisimler üzerinde etkilerini gösterirler.

Elektrik Akımının İnsana Etkisi İnsan vücudu homojen bir yapıya sahip olmamakla birlikte iletken bir yapıya sahiptir. Yani insan vücudu elektrik akımını iletir. Bu nedenle de elektrik akımının tüm olumsuz etkileri insan vücudunda da meydana gelir.

Elektrik Akımının İnsana Etkisi Elektrik akımının iletken cisim üzerindeki geçişini sağlayabilmesi için devrenin tamamlanması gerekmektedir. İnsan vücudu söz konusu olduğunda, elektrik akımının insan vücudundan çıkarak devresini tamamlaması gerekmektedir. Bu nedenle, insanların elektrik çarpılmalarında en klasik yöntem elektriğin insan vücuduna girişini ya da çıkışını engellemektir.

Elektrik kazalarının oransal dağılımı Makina yakınındaki elektrik kaçağı ile madeni kısımlarının elektriklenmesi sonucu oluşan kazalar :% 26 İzalasyon hatalarından oluşan kazalar :% 23 Enerji iletim hatlarıyla temas sonucunda oluşan kazalar :% 20 Elektrik direkleri üzerinde veya yakınında oluşan kazalar :% 12 Elektik kısa devreleri sonucu yangın :% 7.6 Patlama sonucu oluşan kazalar :% 5.9 Gerilim yakınında ki işlerde oluşan kazalar :% 5.5

Tanımlar Elektrik Kuvvetli Akım Tesisleri: İnsanlar, diğer canlılar, bitkiler ve eşyalar için bazı durumlarda (yaklaşma, dokunma vb.) tehlikeli olabilecek ve elektrik enerjisinin üretilmesini özelliğinin değiştirilmesini, biriktirilmesini, iletilmesini, dağıtılmasını ve mekanik enerjiye, ışığa, kimyasal enerjiye vb. enerjilere dönüştürülerek kullanılmasını sağlayan tesislerdir.

Elektrik Zayıf akım Tesisleri: Normal durumlarda, insanlar ve eşyalar için tehlikeli olan akımların meydana gelemediği tesislerdir

Şebeke: Akım kaynağından tüketim araçlarının bağlantı ucuna kadar olan hava hatları ve kabloların tümüdür Dağıtım Şebekesi : Akım kaynağından tüketici tesisine kadar olan hava hatları ve kabloların tümüdür. Tüketici Tesisi : Yapı bağlantı kutusunda sonraki yada bunun gerekli olmadığı yerlerde tüketim araçlarında önceki son dağıtım tablosunu çıkış uçlarından sonraki elektrik işletme araçlarının tümüdür.

Küçük Gerilim : Bir yalıtım hatasında yüksek dokunma gerilimi baş göstermemesi için, anma gerilimleri 42 volta kadar olan akım devrelerinin topraklanmadan çalıştığı bir korunma tedbiridir. Alçak Gerilim : Etken değeri 1000 volt yada 1000 voltun altında olan gerilimdir. Yüksek Gerilim : Etken değeri 1000 voltun üstünde olan gerilimdir.

Aşırı Gerilim : Genellikle kısa süreli olarak iletkenler arasında yada iletkenlerle toprak arasında meydana gelen, işletme geriliminin izin verilen en büyük sürekli değerini aşan, fakat işletme frekansında olmayan bir gerilimdir. Hata Gerilimi: Aygıtların gövdeleri arasında yada bu gövdelerle referans toprağı arasında hata durumunda meydana gelen gerilimdir.

Koruyucu Yalıtma : İşletme yalıtkanlığına ek olarak yapılan ve gerilim altında olmayan iletken tesis bölümlerinin: işletme yalıtımının görev yapmaması durumunda gerilim altında kalmalarını önleyecek yada bunları dıştan örtecek biçimde yapılan yalıtmadır. Üzerinde Durulan Yerin Yalıtılması: İnsanın, üzerinde bulunduğu yer aracılığı ile toprağa ve el ulaşma uzaklığı içindeki toprakla temasta olan gerilim altında olmayan iletken tesis bölümlerine ve öteki iletken bölümlere karşı yalıtıldığı bir koruyucu yalıtma biçimidir.

İnsanın elektrik akımından korunmasında temel prensip Elektrik akımının insan vücudundan geçişini önlemekte iki temel ilke vardır. İnsan üzerinde önlem Sistem üzerinde önlem

İnsan Üzerinde Önlem İstenmeyen elektrik akımının insan vücudu üzerinden devresini tamamlamaması için, insan vücudunun olası elektrik akımı girebilecek kısımlarının yalıtkan hale getirilmesi prensibine dayanmaktadır. Elektrik akımı ihtimali bulunan iletken cisimlerle temas etmesi söz konusu olan kişilerin ellerine gerilim gücüne uygun yalıtkan eldiven giymeleri, akımın vücuda girişini engelleyecektir.

İzole Eldiven

Vücudun kontrol dışı elektrik tertibatlarına temas riski bulunduğunda, izole önlük veya elbise giyilmelidir. Başın elektrik hatlarına veya tertibatlarına temas etme riskine karşı, İzole baret giyilmelidir.

İzole Baret

İnsan vücuduna giren akımın devreyi tamamlamasına engel olan başka bir yöntem de izole çizme veya izole ayakkabı uygulamasıdır.

İzole Çizme

İzole Ayakkabı

İzole Ayakkabı

İnsan üzerindeki önlemler sadece uygun KKD verilmesi ile sınırlı değildir. İnsan, KKD kullanmadan da elektrik akımından korunabilir. Elektrik akımının özelliklerinin bilinmesi, nerelerde kaçak akım tehlikesi var ve buna karşı nasıl çalışılması gerektiğinin bilinmesi durumunda da elektrik kazalarından korunmak mümkündür. Bu nedenle çalışanlara elektrik güvenliği konusunda eğitim verilmesi de insan üzerindeki önlemler kapsamında ele alınabilir.

Elektrik eğitiminin temel hedefleri Elektriğin klasik özellikleri, İnsan üzerindeki etkileri, Klasik kaza çeşitleri, Güvenlik önlemleri, Güvenlik alet ve donanımları, KKD ler ve kullanımı

Eğitim Eksikliğine Dayalı Hatalı Davranışlar Elektrikle ilgili kazaların meydana gelmesinde bilgi eksikliğinin büyük oranda etkili olduğu görülmüştür. Bu bilgi eksikliğine dayalı olarak bir çok insanın riskli çalışma yaptığı, bu çalışması sırasında elektriğe kapılma tehlikesinin çok yüksek olduğunun farkında değildir. Yine bir çok insan bilgi eksikliği nedeniyle, elektrikle ilgili güvenlik donanımlarını, alet ve aparatları kaldırmakta, söküp atmakta veya işe yaramaz hale getirmektedir.

Sistem Üzerinden Önlem İzole etme Uzakta bulundurma Koruyucu Hat İletkeni İle koruma (Topraklama, Sıfırlama) Kaçak akım önleme

Sistem üzerinde yapılan tüm koruma önlemlerinin ana prensibi bu dört temel yönteme dayanmaktadır. İşyerlerindeki elektrik tesisatı ile ilgili olarak bu temel prensiplerin herhangi birinin devre dışı kaldığının tespit edilmesi halinde, elektrikle ilgili olarak güvenlik açısından bir sorun var demektir.

İzole Etme İzole Etme yönteminde, elektrik akımını ileten ve üzerinde bulunduran tüm iletken tesisatın yalıtkan malzeme ile izole edilmesi ile bu tesisat ile bilerek veya bilmeyerek temas eden kişilerin korunması hedeflenir.

Elektrik kabloları, elektrik tesisat ve donanımları İzolasyonu bozulan; Elektrik kabloları, elektrik tesisat ve donanımları Seyyar el aletleri, Sabit elektrikli alet, makine ve tezgahlar, Diğer elektrikli cihazlar

Düzenli olarak kontrol edilmeli, Bu ekipmanların bozuk izolasyon ile kullanılmasına izin verilmemelidir,

Yalıtkan kaplaması zarar görmüş elektrik kabloları İzole edilmek suretiyle ekleme yapılmış kablolar Kırık fiş ve priz sistemleri Çıplak uçlu kablo ile elektrik alınması

Çift Yalıtımlı Cihazlar Özellikle seyyar elektrikli el aletlerinde aktif bölümlerin yalıtımından başka pasif bölümlerin de koruyucu bir kılıfla kapatılarak tamamen yalıtımıdır. Uluslar arası sembolü iç içe geçmiş iki karede veya (UL) olarak gösterilir.

Uzakta Bulundurma Elektrik akımı insan vücuduna ulaştığında tehlikelidir. Eğer elektrik akımı daha önceden izole edilmek suretiyle korunmamışsa, yani çıplak hat üzerinde ise, bu taktirde hattın insanların ulaşamayacağı uzak noktalardan geçirilmelidirler. Enerji nakil hatları bu prensibe göre insanların ulaşamayacağı yüksek noktalardan geçirilir.

Uzakta bulundurma yönteminin de diğer yöntemler gibi bazı zafiyetleri vardır. Bunlar; Enerji nakil hatları yukarıdan geçtikleri için bazı durumda fark edilmezler veya varlıkları unutulur. Bu durumda beklenmeyen kazalar meydana gelir. Özellikle fabrika veya işyerlerinin bahçesinden, binasının üzerinden, balkon yakınından geçen enerji nakil hatları ciddi kazalara sebebiyet verir.

Topraklama Elektrik akımının “direnci en düşük olan yolu tercih etmesi” özelliğinden faydalanarak, insan vücudunun direncinden daha düşük bir hat oluşturarak bu hattı toprakla irtibatlandırmak topraklamadır. Elektrikli cihazların iletken kısımlarına bazen kaçak akım ulaşabilir. Bu cihaza dokunan kişinin vücut direncinden daha düşük bir dirence sahip toprak hattı yoksa, elektrik akımı bu kişinin üzerinden devresini tamamlayarak toprağa geçtiğinde elektrik kazası meydana gelir. Toprak hattı bu kaçak akımı kendi üzerinden toprağa ileterek insanı korur.

Topraklama Elektrikle çalışan tüm iş ekipmanlarının teorik olarak metal aksamlarında kaçak akım riski bulunmaktadır. Hatalı bağlantı, İzolasyon hatası, Yanlış temas, gibi nedenlerle iş ekipmanlarının metal aksamında kaçak elektrik akımı bulunabilir.

Bu durumun her zaman kontrol altına alınması çok zordur. İş ekipmanlarında kaçak akıma karşı güvenilir önlemlerden bir tanesi topraklamadır. Metal aksamı bulunan iş ekipmanlarında yapılması gereken topraklama, metal gövde üzerinden ayrı bir topraklama hattının çekilmesidir.

Topraklamanın amaca göre sınıflandırılması Topraklama başlıca üç maksatla yapılmaktadır. 1. Koruma topraklaması İnsanları tehlikeli dokunma gerilimlerine karşı korumak için işletme araçlarının aktif olmayan kısımlarının topraklanması. 2. İşletme topraklaması İşletme akım devresinin, tesisin normal işletilmesi

Topraklamanın amaca göre sınıflandırılması 3. Fonksiyon topraklaması Bir iletişim tesisinin veya bir işletme elemanının istenen fonksiyonu yerine getirmesi için yapılan topraklama. Yıldırım etkilerine karşı koruma, raylı sistem topraklaması, zayıf akım cihazlarının topraklanması.

Koruma topraklamasının etki şekli A- Topraklanacak cihaz veya bölüm ile referans toprak (topraklanan nesnenin elektrodundan oldukça uzak, en az 20 m.,bir toprak parçası) arasındaki direncin (toprak elektrodu geçiş direnci, elektrot yayılma direnci) olabildiğince küçük olmasını sağlamak, Bu suretle doğacak hata akımlarını yeteri kadar büyültmek ve bu sırada temas gerilimini tehlike sınırları içinde tutmak, B- Cihazların, bina aksamının ve benzeri elemanların aralarında, işletme esnasında potansiyel farkı meydan gelmemesini temin etmektir.

Koruma topraklamasının etki şekli Bu maksatla yapılan topraklamaya KORUMA TOPRAKLAMASI denmektedir. Koruma topraklaması, alçak gerilim tesislerinde temas gerilimine karşı koruma yöntemlerinden biridir. Yüksek gerilim tesislerinde ise temas gerilimine karşı korumada kullanılacak tek yöntemdir.

İşletme topraklamasının etkisi: Şebekelerde arızasız normal işletme durumunda nötr noktasının toprağa karşı gerilimi, dengeli yük hali için, sıfırdır. Bir fazda faz-toprak kısa devresi meydana gelmesi halinde nötr noktası topraklanmamış ise, nötr noktası gerilimi faz-nötr gerilimine, arızasız fazların gerilimi de toprağa karşı faz arası gerilime ulaşır.Yalıtım bakımından istenmeyen bu durumu önlemek için nötr noktasının topraklanması yoluna gidilir.

İşletme topraklamasının etkisi: İşletme esnasında gerilim altında olabilen noktaların topraklanmasına İŞLETME TOPRAKLAMASI adı verilir.

Fonksiyon topraklaması: Dönüş hattı olarak toprağı kullanan iletişim tesislerinin çalışabilmesi için yapılan işletme topraklamasına FONKSİYON TOPRAKLAMASI denmektedir. Raylı sistem topraklaması, parafudrların topraklaması da bu sınıf içinde düşünülmektedir.

Topraklamanın çalışmaması durumunda Topraklamalı aletlerde topraklama devresindeki kesinti halinde aletin elektrik devresini kesen bir kontaktörün bulunması şekli de geçerli bir önlem sayılır.

Kaçak Akım Rölesi Evlerde, işyerlerinde ve sanayilerde elektrikli aletlerin kullanımının artması beraberinde kaçak akımların oluşma riskini de artırmaktadır. Bununla beraber, her yıl bir çok kişi elektrik kazalarının kurbanı olmakta ve yangınların %40 'ı elektrik enerjisinin hatalı kullanımı sonucunda meydana gelmektedir. Bu yüzden bir çok ülkede ve ülkemizde kaçak akım koruma cihazlarının kullanımı zorunlu hale getirilmiştir. Elektrik akımının ve geriliminin insanlar üzerinde ne gibi etkilere sebebiyet vereceği ve hangi değerlerin sınır değerler olduğu aşağıda verilmiştir

Kaçak Akım Rölesi Elektrikli cihazlar üzerinden meydana gelebilecek kaçakların tehlikeli akım seviyesine gelmeden önce cihaza gelen elektrik devresini keser

Akım büyüklüğünün etkisi: Herhangi bir yalıtım hatası bulunan elektrik cihazına veya direk enerji altındaki iletkenlere temas eden kişinin vücudu üzerinden elektrik akımı geçer. Akımın vücuttan geçişi ile meydana gelen tehlikenin önemi birçok etkene bağlıdır. Bunların başlıcaları; -Akım değeri -Akımın geçiş süresi - Vücutta izlediği yoldur.

İnsan vücudundan geçecek olan akımın etkileri; 1-10 mA Karıncalanma hissi 10 mA Kasılma başlaması (Kişi iletkene Yapışabilir.) 20-30 mA Diyafram kasılması (Solunum yolu tıkanma riski) 70-100 mA 500 mA Kalbin titremeye başlaması ve düzensizleşmesi Kalbin durması ve ölüm

Buradan da görüldüğü gibi akımın çok küçük değeri bile kalbin durmasına ve sonuçta kişinin ölmesine sebebiyet vermektedir. Elektriğe maruz kalan kişinin vücudundan akacak olan 30 mA kaçak akım, Uluslararası Elektroteknik Komisyonu'nun hazırladığı IEC 60479-1'deki eğriye göre solunum ve kan dolaşımı için sınır değer olarak verilmiştir.

Temas geriliminin etkisi: Temas geriliminin güvenlik eğrisi, hayat ile ölüm arasındaki sınırı belirler. Bu gerilimin insan vücuduna zarar vermeyecek maksimum değeri, kaçak akımın eşik değeri 25 mA kabul edilerek ve kişinin bulunduğu ortama göre değişen iç direncinden hesaplanır. Normal şartlarda yetişkin bir insanın iç direnci 2 k£2 dur. Nemli ortamda bu direnç 1 k£2'a, ıslak ortamda ise 480 £2'a kadar düşer. Normal, nemli ve ıslak ortamlar için temas gerilimlerin gerilim-zaman eğrileri şekil-2'de verilmiştir.

Temas geriliminin etkisi:

Kaçak Akım Rolesi - İnsanları kaçak akıma karşı korur. Yangına karşı koruma sağlar. - İnsan koruması için :30 mili amper ve < 0,2 sn. - Yangın koruması için >300 mili amper - Aylık test yapılmalı.

K.A.R. İÇ YAPISI

Çalışma prensibi Kaçak akım koruma şalteri şekil-3'de görüldüğü gibi faz veya fazlar ile nötr çok hassas bir toroidal nüvenin içerisinden geçirilir. Gelen akım ile dönen akım arasında fark olmadığı sürece her şey normaldir ve açtırma rölesi üzerinde sükunet halinin manyetik akısı akar.

Çalışma prensibi Fark akımı oluştuğunda akım trafosu sekonder sargılarında indüklenen gerilim nedeniyle açtırma rölesinin üzerindeki manyetik akı bozulur. Bir yay ile doğal mıknatısa bağlı mandal boşalır ve yayın kuvvetiyle açtırma bobinine mekanik olarak açma sinyalini verir. Açtırma bobini ise ana kontakları açarak elektriği keser. Bu işlem 30 ms'nin altında gerçekleşir. Basit gibi görülen bu mekanizma insan hayatı söz konusu olduğu için yüksek bir teknoloji ürünü olmalı ve şalter aynı işlemi binlerce kez, hatasız yapmalıdır.

Tek Faz Ve 3 Fazlı K.A.R.

Direkt temas: Bir insanın, işletmeye tabi olan gerilim taşıyan parçalara direk temas olayıdır. Bu durumda kaçak akım, insan vücudu üzerinden toprağa akarak devresini tamamlar. Temas geriliminin yüksek değerlerinde (AC 50 V'dan büyük değerler için) vücuttan geçen hata akımı ölümcül bir kazaya neden olabilir.

Direk Temas Durumu

Endirek temas: Gerilim altında çalışan bir cihazda yalıtım hatasından dolayı bir kaçak oluştuğunda, kaçak akım topraklama direnci üzerinden devresini tamamlar. Bu durumda tesadüfen arızalı cihaza temas eden bir insan, paralel olarak hata akımı devresine girer ve kaçak akımın bir kısmı da insan vücudu üzerinden toprağa akar . Bu yüzden endirek temas durumlarında topraklamanın nasıl yapıldığı çok önemlidir

Endirek Temas Durumu

Montajda dikkat edilecek hususlar: Kaçak akım koruma şalterinin doğru ve güvenli bir şekilde koruma yapabilmesi için montajda dikkat edilecek hususlar şöyle özetlenebilir; • Ana panolarda yangın koruma, sayaç kolon devrelerine ise hayat koruma eşikli, amper değerleri yeterli büyüklükte olan kaçak akım koruma şalterleri kullanılmalıdır. • Nötr iletken izole olarak çekilmeli ve hiçbir yerde (şalter ile yük arasında) topraklanmamalıdır.

Montajda dikkat edilecek hususlar: • 2 kutuplu kaçak akım koruma şalterinde faz ve nötr iletkeni, 4 kutuplu kaçak akım koruma şalterinde tüm fazlar ve nötr iletkeni şalter ile irtibatlandırılmalıdır. • Kaçak akım koruma şalterinden geçen akım, şalterin nominal akımını aşmamalıdır.

Montajda dikkat edilecek hususlar: • Topraklama direnci, 30 mA'lik kaçak akım koruma şalteri için max 2160 ohm, 300 mA'lik kaçak akım koruma şalteri için de max 216 ohm olmalıdır. • Tesisata bağlı kaçak akım koruma şalterinin çalışmasını kontrol etmek için, test "T" butonuna basınız. Cihaz devreyi açmalıdır. Cihazı test etmek için faz-nötr iletkenleri kesinlikle kısa devre edilmemelidir.

Uyarı Kaçak akım koruma şalteri mutlaka besleme geriliminden bağımsız olmalı, yani elektronik olmamalıdır. Elektronik kaçak akım koruma şalterleri besleme gerilimine ihtiyaç duydukları için nötr hattında bir kopukluk olması durumunda çalışamazlar ve koruma yapamazlar. Bu nedenle elektronik tip kaçak akım koruma şalterlerinin Türkiye'de kullanımı, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı ve TSE tarafından yasaklanmıştır

Gerilim Sınıfları Gerilim kademeleri aşağıdaki şekilde kabul edilmiştir. Küçük Gerilim : 0 - 50 Volt arası (Dokunma gerilimi) Alçak Gerilim : < 1 000 Volt arası Yüksek Gerilim : >= 1000 Volt arası     

  Alınacak güvenlik önlemleri açısından 1000 voltun üzerindeki gerilimler Yüksek Gerilim sayılacaktır. Etkin değeri 50 Voltun üzerinde olan gerilim insan için Tehlikeli Gerilimdir.

Elektrik tesisleri ve topraklama tesisleri yılda bir defa yetkili bir teknik eleman tarafından kontrolü ve direnç ölçümleri yapılarak bir rapor düzenlenmelidir.

Mevzuat Elektrik İç Tesisler Yönetmeliği Elektrik Kuvvetli Akım Tesisleri Yönetmeliği Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği

Mevzuat İşyeri Bina ve Eklentilerinde Alınacak Sağlık ve Güvenlik Önlemlerine İlişkin Yönetmelik İş Ekipmanlarının Kullanımında Sağlık ve Güvenlik Şartları Yönetmeliği

Teşekkürler İş sağlIĞI ve GÜvenlİğİ Hazırlayan MERYEM GÖKMEN İş Güvenliği Uzmanı