Topraklama ve Güvenlik Semineri [Kompatibilitätsmodus]

Elektrik Tesislerinde Güvenlik
ve Topraklama Semineri
Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı
15-16 Mayıs 2013 Gaziantep
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
1
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Özgeçmiş:
Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 1952 Denizli doğumludur.
Liseyi bitirdikten sonra Almanya’da iki Lisans, Londra
üniversitesinde mikroelektronik ve güç sistemleri üzerine
Yüksek Lisans ve Doktora yapmıştır.
18 yıl endüstride plan, proje ve çeşitli yönetim kademelerinde görev almıştır. 1992
yılından beri VDE Frankfurt ve Teknik Akademi Esslingen, Heidelberg elektrik ustalık
meslek okulunda normlar, güç sistemleri, elektrik tesisatları ve projeler üzerine
dersler vermektedir.
İki yıl Mannheim üniversitesi elektrik bölümünde öğretim görevlisi olarak çalışmıştır.
2002 yılında Biberach üniversitesinde Profesörlük ünvanı almıştır.
Almanya’da beş, Türkiye’de yedi, Amerika’da iki kitabı yayınlanmıştır. Uluslararası
65 bilimsel yayını bulunmaktadır. VDE ve IEEE üyesidir. Amerika’da ACTA press
tarafından yayınlanan,,Güç ve Enerji Sistemleri’’ dergisi editör grubunda bilimsel
hakemlik yapmaktadır. 2005 yılında Alman norm üst grubuna [IEC TC 64 (VDE
0100)] seçilmiştir. Avrupa Birliği Elektrik Komisyonu CENELEC’te AG kısa devre
hesaplarında Almanya sözcüsüdür. Erasmus kapsamında Pamukkale, Ege ve Yıldız
Teknik Üniversitesinde dersler vermiştir.
İsmail Kaşıkçı Almanca, İngilizce ve İspanyolca bilmektedir.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
2
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Seminerin Amacı:
Elektrik mesleğini uygulayan her kişi, teorik bilginin yanısıra
yönetmelikleri, norm ve standartları bilmek, uygulamak, kaliteli
ve güvenlikli bir elekrik tesisatı kurmak zorundadırlar.
Bugün yürürlükte olan Topraklamalar Yönetmeliği, Elektrik İç
Tesisleri Yönetmeliği ve Proje Hazırlama Yönetmeliğinin
uygulanmasında hala sorunlar vardır, zorluklar yaşanmaktadır.
Bu nedenlerden dolayı seminerin temel hedefi, elektrik
tesislerinde güvenlik için gerekli olan teorik ve pratik konuları
anlatmak, tesis ve tasarım için gerekli olan mevcut teknolojiler,
teknikler, Norm ve Yönetmelikler üzerine bilgiler vermektir.
Seminerin yararlı olmasını dilerim.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
3
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Etik kuralları:
Seminer notlarının tamamı veya herhangi bir bölümü
yazarın izni olmaksızın yayınlanamaz, basılamaz,
mikrofilme çekilemez, dolaylı olsa dahi kullanılamaz,
fotokopi yapılamaz. Tüm notlar seminer verilen
firma, kurum ve kuruluşlar dışında kullanılamaz.
Metinler ve şekiller başka türlü çizilemez ve
değiştirilemez.
5846 sayılı yasa No: 4110
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
4
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Bir Meksiko atasözü derki:
’’Bir yıl sonrasını düşünüyorsan tohum
ek, 10 yıl sonrasını düşünüyorsan ağaç
dik, 100 yıl sonrasını düşünüyorsan
eğitim yap’’.
Elektrikçinin bir ayağı hapiste bir ayağı
mezardadır!
Norm ve Standart bilgisi olmayan elektrik
mesleğini yapamaz!
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
5
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
SEMİNER KONULARI
1.
2.
3.
4.
Elektrik Tesislerinde Norm ve Yönetmeliklerin kullanımı
Elektrik Tesislerinde Kısa Devre Hesapları IEC 60909-0
Şok Akımlara Karşı Güvenlik Önlemleri IEC 60 364-4-41
Kablo ve İletkenlerin Aşırı Akımlara Karşı Korunması
IEC 364-4-43
5. Elektrik Tesislerinde Gerilim Düşümü Hesabı
IEC 60 364-5-52
6. Elektrik Tesislerinde Selektif Açma ve Koruma
IEC 60 364-5-53: Elektrik Tesislerinde Cihazların
Seçimi, Koruması ve Ayırması
IEC 60 364-7-710: Tıbbi yerler
IEC 60 364-7-718: Kalabalık toplulukların bulunduğu
binalar
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
6
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
7. Elektrik Tesislerinde Topraklamalar
IEC 60 364-5-54: Topraklama, Koruma
ve Potansiyel Dengeleme iletkenleri
YG elektrik Tesislerinde Topraklama
EN 50522, IEEE Std. 80
8. İlk Denetleme ve Deneyler IEC 60 364-6-61
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
7
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Dağıtım Sistemleri
İletim
Santral
Transformatör
EN 50522
Araştırma ve büyük sanayiler
IEC 62305
Sanayi, büro, iş hanları
mağaza ve oteller
Konutlar
IEC 60364-5-54
Hastane
Demir yolu
ulaşımı
Ofis Binası
Küçük işletmeler, tarım ve konutlar
Tünel
Havalimanı
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Ticaret Merkezi
Alışveriş Merkezi
8
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Smart Grid
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
9
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Binalarda Elektrik
Tesisleri
IEC 60 364
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
10
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
1. IEC ve EN Normları,
Türkiye’de Yönetmelikler
Standartlar can ve mal güvenliği için en asgari
kurallardır. Uygulanmaları zorunludur.
Ankara
Mart 2001
EİTY’nin uygulanması sakıncalıdır.
1896
1958
2006
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
CENELEC
11
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
IEC
CENELEC‘e tam üye
EN
TSE
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
12
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Norm ve
Yönetmeliklerin kullanımı
• IEC 60 364: Binalarda Elektrik Tesisleri
• IEC 60 909: Elektrik Tesislerinde Kısa Devre
Hesapları
• IEC 62305: Binaların Yıldırıma Karşı Korunması
• EN 50522: YG Elektrik Tesislerinde Topraklama
• Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği
• Elektrik İç Tesisleri Proje Hazırlama Yönetmeliği
• Elektrik Tesisleri Topraklamalar Yönetmeliği
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
13
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
DIN Standartları
1. DIN 18012 Binalarda Yapı Bağlantı Kutuları
Tesisleri (Bina, oda ve tesis yerleri, ölçüler)
2. DIN 18013 Binalarda Sayaç Tesisi
3. DIN 18014 Temel Topraklama
4. DIN 43871 Tali Dağıtım Panoları
5. Teknik Yapı Bağlantı Şartnamesi (Enerji dağıtımı
yapan firmalar)
6. DIN 18015 Binalarda Elektrik Tesisleri
1. Kısım: Plan ve tasarım ilkeleri
2. Kısım: Asgari donatımın cinsi ve yapısı*
3. Kısım: İletken, şalter ve prizlerin düzenlenmesi
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
14
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Dünyada Elektrik İç Tesisleri Norm Grupları
Uluslararası
IEC 60364 „Electrical installations of
buildings“
gelecekte:
„Low voltage installations“
Avrupa
HD 384 „Binalarda Elektrik Tesisleri“
gelecekte: HD 60364 „AG Elektrik
Tesislerinin Kurulması “
Yerel (Örnek: Almanya)
DIN VDE 0100 (VDE 0100) „AG
Elektrik Tesislerinin Kurulması “
Yerel (Örnek: Türkiye)
Türk Standartları Enstitüsü
Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
15
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Bilgisayar Programları
1. Simaris Design (Siemens)
2. Doc Win (ABB)
3. ECODIAL (Schneider)
4. NEPLAN (ABB)
5. DigSilent (Fichter)
6. Sincal (Siemens)
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
16
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Sembollerin anlamını yazınız!
RE
UE
IC
RA
UT
IR
RB
UB
IF
ZE
US
I "k1
ZS
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
I k"1 =
17
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
c ⋅Un
"
Ik3 =
cmin ⋅ 3 ⋅ U n
Z (1) + Z ( 2) + Z (0)
3 ⋅Z
ip = χ ⋅ 2 ⋅ Ik
U0
Zs ≤
Ia
UT
RA ≤
I ∆n
c ⋅Un
"
I k1 =
3 ⋅Z
"
U E ≤ 2 ⋅ UT
U0
Zs ≤
RB + R A + ZT + Z Hat
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
18
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
IEC 60 364: Binalarda Elektrik Tesisleri
IEC 60364-1: Amaç, Kapsam, Dayanak ve Uygulama, Tanımlar
Bölüm 2: Kısım 2: Tanımlar
Bölüm 3:
Genel Karakteristiklerin
Belirlenmesi
Kısım 30:
Genel
Karakteristiklerin
Belirlenmesi
Bölüm 3: Kısım 30 Genel Karakteristiklerin Belirlenmesi
Bölüm 4:
Güvenlik Önlemleri
Kısım 41: Şok
akımlara karşı
güvenlik önlemleri
Kısım 42: Termik etkilere
karşı koruma
Kısım 43: Kablo ve
iletkenlerin aşırı akıma
karşı korunması
• En büyük talep gücü
• Eşzamanlılık faktörü
• Beslemenin niteliği
• Dağıtım kaynakları
• Tesisin devre düzeni
• Uyumluluk
• Bakım
• Besleme kaynakları
• Dış etkiler
Kısım 44: Aşırı gerilime karşı
koruma
Kısım 45: Düşük gerilime
karşı koruma
Bölüm 5:
Donanımın seçimi ve
koruma için güvenlik
önlemleri
Bölüm 6:
İlk denetleme ve deneyler
Kısım 61:
Denetlemenin önemli kısımları
Kısım 51: Genel önlemlar
Kısım 52: Kablo ve
iletken tesisleri
Kısım 53: Açma ve
kontrol cihazları
Kısım 54: Topraklama,
koruma iletkeni ve
potansiyel dengeleme
iletkeni
• Gözle denetleme
• Kontrol ve ölçme
• Koruma ve potansiyel dengeleme
iletkeni
• Elektriksel ayırma ile koruma
• Yalıtım direncinin ölçülmesi
• Otomatik kesme ile koruma
• Döner alan ölçümü
• Gerilimin ölçülmesi
• Diğer ölçümler
Kısım 55: Diğer elektrik
malzemeleri
Kısım 56: Güvenlik amaçlı
kurulan elektrik tesisleri
Bölüm 7:
Özel tesisatlar veya
yerler için özel kurallar
Elektrik Tesislerinde
Kısım 701:
Banyo ve duş
yerleri
Kısım 710: Tıbbî
yerler
Kısım 7 . . . . . .
Kısım 7 . . . . . .
. . ve Topraklama
..
Güvenlik
Kısım 718: Kalabalık
topluluk-ların bulunduğu
binalar,
Kısım 7 . . . . . .
. . © Prof. Dr.
Kısım 722: Uçan yapılar,
gösteri amaçlı araba ve
karavanlar
Kısım 7 . . . . . .
..
19
Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
IEC 60 364 ve kısmları
IEC 60 364 Bölüm 1 - Kısım 10 Amaç, Kapsam, Dayanak ve Uygulama
IEC 60 364 Bölüm 2 - Kısım 200 Genel
- Kısım 30 Elektrik tesislerinin planlanmasında genel hususlar
IEC 60 364 Bölüm 4 - Koruma Önlemleri;
Kısım 41 Tehlikeli vücut akımlarına karşı korunma
IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 42 Isıl tesirlere karşı korunma
IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 43 Kablo ve iletkenlerin aşrı akımlara karşı
korunması
IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 44 Aşırı gerilime karşı korunma
IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 45 Düşük gerilime karşı korunma
IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 46 Kesme ve yol verme ile koruma
IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 48 Korunma önlemlerinin seçilmesi
IEC 60 364 Bölüm 5 - Elektrik işletme malzemesinin seçimi ve tesisi
IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 51 genel
IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 52 kablolar, iletkenler ve baralar
IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 53 Ayırma, anahtarlama ve koruma
IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 54 topraklama, koruma iletkeni, potansiyel
dengelemesi
IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 55 Diğer elektrik cihazları
IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 59 Aydınlatma aygıtları ve tesisleri
IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 60 Güvenlik amaçlı elektrik tesisleri
IEC 60 364 Bölüm 6 - Deneyler; Kısım 600 İlk denetleme ve kontrollar
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
20
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
IEC 60 364 Bölüm 7 - Özel tesisatlar veya yerler için özel kurallar;
Kısım 701 Küvet veya duşlu hacimler
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 702 Kapalı ve açık alandaki yüzme havuzları
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 703 lektrikli Sauna ısıtıcılı hacimler
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 704 inşaat şantiyeleri
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 705 Tarım ve bahçe yapıları
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 706 Sınırlı hareket imkanı veren geçirgen ortamlar
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 710 Hastanelerde elektrik tesisatları
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 718 İnsan kalabalıklarının olduğu elektrik tesisatları
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 720 Yangın tehlikesi olan işletmeler
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 721 Karavanlar, Tekneler, Yatlar ve bunların Kamp Yerleri veya Yat
Limanlarındaki enerji
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 722 Uçan Yapılar, Gösteri amaçlı araba ve Karavanlar
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 723 Deney düzenekli derslikler
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 724 Mobilya ve benzeri tefrişattaki elektrik tesisatı; örneğin, perde
rayları, dekoratif kaplamalar
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 725 Yardımcı devreler
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 726 Kaldırma araçları
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 728 Yedek güç kaynakları
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 729 Şalt tesisleri ve dağıtıcıların montajı ve çalıştırılması
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 730 Boş duvarlarda veya yanıcı malzeme ile yapılmış binalarda
iletkenlerin döşenmesi
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 731 Elektrik işletmeleri ve kapalı elektrik işletmeleri
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 732 Dağıtım şebekesinde yapı bağlantı kutusu
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 736 Yüksek Gerilim şalt sahasındaki alçak gerilim akım devreleri
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 737 Nemli ve ıslak hacimler; açıkhava tesisleri
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 738 Fıskiyeler
IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 739 TN ve TT şebekelerde I∆n 30mA ile evlerde doğrudan dokunmaya
karşı ek koruma
21
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Mühendis, öğretmen, teknisyen ve ustaların
bilmesi gereken önemli Normlar:
1. IEC 60 364: Binalarda Elektrik Tesisleri
2. EN 60 909: Elektrik Tesislerinde Kısa
Devre Hesapları
3. IEC 62305: Binaların Yıldırıma Karşı
Korunması
4. EN 50522: YG Elektrik Tesislerinde
Topraklama
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
22
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
ELEKTRİK TESİSLERİNDE
TOPRAKLAMALAR YÖNETMELİĞİ
Tanımlar
Madde 1, 2 ve 3
23
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
AG Şebekesi
20kV
L1
L2
L3
PEN
400V/230V,50Hz
L1
L2
L3
PEN
4x35mm2
Yapı
bağlantı
kutusu
(Kofre)
Tüketici tesisatı
SK
63A
kWh
Sayaç
B16A
RCD B10A
gG
30mA
63A
Yasak
Tüketim
cihazları
APDB
RB
AG dağıtım şebekesi
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
RA
Temel
Topraklama
24
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Tanımlar
Madde 4:
Tasarım akımı : Normal işletmede bir devreden geçmesi
öngörülen akımdır.
Aşırı akım : Beyan değerinden büyük bütün akımlardır.
İletkenler için beyan değeri, akım taşıma kapasitesidir.
Aşırı yük akımı : Bir devrede hata yok iken, oluşan aşırı
akımdır.
Kısa devre akımı : Normal işletme şartlarında potansiyelleri
farklı olan gerilim altındaki iletkenler arasında ihmal edilebilir
empedanslı bir hata sonucu meydana gelen akımdır.
Hata akımı: Normal çalışma şartları altında, potansiyel
farkına sahip iletkenler arasında veya gerilim altında bulunan
bir iletken ile açıktaki iletken bölümler arasında hata sonucu
oluşması muhtemel bir akım değeridir.
25
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Ia
Kısa devre
İlteken hatası
I "k1
Gövde hatası
Kısa
devre
PE
PE
kopmuş
Toprak
kısa
devresi
IF
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
UB= (UT ) :Dokunma gerilimi
UF: Hata gerilimi
RA: Koruma topraklaması
RB: İşletme topraklaması
26
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
AG Dağıtım şebekelerinin topraklama
tipine göre sınıflandırılması:
AG tesislerinde topraklama için:
1. Güç sisteminin (örneğin enerji kaynağı veya
transformatörün) yıldız noktasının toprağa
nasıl bağlandığı ve
ETTY Sayfa 143
2 . Tesisatın açıktaki iletken bölümlerinin
(örneğin elektrik cihazları) toprağa nasıl
bağlandığına
dikkat edilmelidir.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
27
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
AG Elektrik Sistemlerinde Kodlama
AG’de Topraklama
Yöntemleri
Akım Kaynağı
İşletme Cihazı
L1
PE
L2
L3
TN Sistem
TT IT Sistem Sistem
TN-C-Sistem
TN-C-S-Sistem
TN-S-Sistem
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
N
T
N
I
T
1. Harf
C
S
2. Harf
28
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
TN-C Sistem
İşletme
topraklaması
TN-C-S
Sistem
TN-S Sistem
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
29
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
TT- Sistem
IT- Sistem
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
30
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
2. Elektrik Tesislerinde Kısa Devre
Hesapları
IEC 60909-0
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
31
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
1. Enerji
Dağıtım
Şebekeleri
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
32
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
2. IEC 60364-1: Amaç, Kapsam, Dayanak,
Uygulama ve Tanımlar
Kısa devre akımları
L1-N/ L2-N/ L3-N
L1-L2-L3
L1-L2
L2-L3
L1-L3
IB
PEN
In
1-faz
2-faz
L1
L2
L3
N
PE
3-faz
İletken hatası
Toprak
hatası
Gövde hatası
UT
Toprak
UF
RA
RB
33
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
3. Kısa devre akımının tesiste etkileri
I cn > I "k 3
I’’k: Başlangıç kısa devre akımı
F
Ip: Tepe noktası
Ik: Süregen kısa devre akımı
ip
I cm
i p = κ ⋅ 2 ⋅ I k"
κ = 1,02 + 0,98 ⋅ e
I th
I"k
I "k 3 , I "k 2
−3 R / X
Zaman t/s
I "k1 , I "kEE
I " k1 min =
c min ⋅ 3 ⋅ U n
(2 R1Q + 2 R1T + 2 R1L + R0T + R0 L ) 2 + (2 X 1Q + 2 X 1T + 2 X 1L + X 0T + X 0 L ) 2
c
⋅U
I "k3 = max n
3 Zk
I "kEE = 0,85 ⋅ I "k3
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
I CE , I Re st
I "k1 > I a
I "kEEkablo = 0,5 ⋅ I "kEE
34
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
4. Kısa devre akımlarının önemi
I
Üç kutuplu kısa devre akımı panolarda dinamik
"
k3
zorlamaları kontrol etmek için hesaplanır.
I cn > I k" 3
Tek kutuplu kısa devre akımı son devrede
I k"1min
otomatik açmanın istenilen zamanda
gerçekleşmesinin kontrolü için hesaplanır.
I k"1min > I a
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
35
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
3. Şok Akımlara Karşı Güvenlik
Önlemleri
IEC 60364 Bölüm 4 - Kısım 41
Elektrik Çarpmasına Karşı Koruma
ETTY Üçüncü Bölüm Sayfa 153
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
36
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik kazaları
ca. 0,75 s
ca. 0,14 s
vulnerable
Phase
37
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
A.A etkilerinin akım-zaman bölgeleri
RCD 10mA
RCD 30mA
104
ms
5000
I=
AC-4-1
AC-4-2
AC-4-3
2000
50V
= 50mA
1000Ω
1000
Toplam vücut dirençleri
El – ayak
ca. 1000Ω
El – el
ca. 1000Ω
El – ayaklar ca. 750Ω
Eller – ayaklar ca. 500Ω
El – gögüs
ca. 500Ω
Eller – gögüs ca. 250Ω
Ayak - ayak ca. 1000Ω
Akım süresi t
500
200
100
50
20
10
0,1
0,2
0,5
1
2
5
Vücut akımı IM mA
Bölüm AC-1
Genellikle bir
tepki yoktur
Bölüm AC-2
101
20
50
102
200
500
Bölüm AC-3
Genellikle zararlı Organik bir hasar olmaz.
bir fizyolojik etki Geçici kalp kasılmaları,
yoktur
kaslarda kramp, nefes
103 2000
5000 104
Bölüm AC-4
Kalbin durması, Ağır yanıklar
AC-4-1 5% Ventriküler fibrilasyon olasalığı
AC-4-2 50% Ventriküler fibrilasyon olasalığı
AC-4.3 > 50% Ventriküler fibrilasyon olasalığı
almada zorluklar görülür
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
38
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Temel koruma (Doğrudan dokunmaya karşı koruma)
L1
L1
L2
L2
L3
L3
PE
PE
N
N
IK=0
IK=0
Yalıtılmış
cihaz
Yalıtılmış
cihaz
RB
RB
RA
Temel koruma IP simgesi ile belirlenir.
39
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Hata anında otomatik kesme ile koruma
(TN-Sistem) (Dolaylı dokunmaya karşı koruma)
L1
L2
L3
PE
N
IF
I∆n ≤ 30 mA
IPE
I∆n
Cihaz
Dolaylı dokunmaya karşı koruma için:
1. Akım kaynağı topraklanmalıdır.
2. Tüketim cihazı koruma iletkeni ile tesis
edilmelidir.
3. Kablo ve iletkenlerin, aşırı akım
koruma cihazı ile koordinasyonu
sağlanmalıdır.
4. Temel topraklama tesis edilmelidir.
5. Potansiyel dengeleme uygulanmalıdır.
IK
IEC 60417’e göre tüketim cihazları için
aşağıdaki koruma sınıfları geçerlidir:
Temel koruma
RB
IF
RE
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
40
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Hata anında otomatik kesme ile koruma
(TT-Sistem) (Dolaylı dokunmaya karşı koruma)
L1
L2
L3
N
IF
I∆n ≤ 30 mA
I∆n
Cihaz
Dolaylı dokunmaya karşı koruma için:
1. Akım kaynağı topraklanmalıdır.
2. Tüketim cihazı PE ile APDB‘na veya
panodaki klemenslere tesis edilmelidir.
3. Kablo ve iletkenlerin, aşırı akım
koruma cihazı ile koordinasyonu
sağlanmalıdır.
4. Temel topraklama tesis edilmelidir.
5. Potansiyel dengeleme uygulanmalıdır.
IK
IEC 60417’e göre tüketim cihazları için
aşağıdaki koruma sınıfları geçerlidir:
Temel
koruma
IPE
RB
IF
RSt
RE
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
41
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Tamamlayıcı (ek) koruma (RCD ile)
L1
L2
L3
PE
N
I
I
Bozuk
cihaz
F
I∆n ≤ 30 mA
PE iletkeni
kopmuş
F
I∆n
I∆n
IK = IF
IK
IK
Yalıtılmış cihaz
Yalıtılmış cihaz
RB
IF
RE
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
RE
42
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
TN sistemin incelenmesi:
Dağıtım panosu
L1
L2
L3
PE
N
PEN
Potansiyel
dengeleme
iletkenleri
B16 A
Ia
APDB
ZS ≤
RA
RB
Temel topraklama
1. TN sistemde topraklama
tesisatın ana öğesi değildir.
2. Hata akımı çevrim
empedansı tarafından tayin
edilir.
U0
Ia
I " k1min > I a
ta (s)
230
0,4
400
0,2
43
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
TN Sistemde otomatik Açma Şartları (yeni)
Trafo işletme binası
U0 (V)
Tesis
(Koruma sınıfı I)
U/U0 = 400V/230V
TN-Sistemde açma zamamları
Tablo 41.1 IEC 60364 Kısım 41
411.3.2.2
•AC
•ta
•50V < U0 ≤ 120V •0,8s
•120V < U0 ≤ 230V •0,4s
•230V < U0 ≤ 400V •0,2s
•U0 > 400V •0,1s
411.3.2.3 Dağıtım devreleri
5 s
L1
U0 = Nominal gerilim
Dış iletken/toprak
L2 arası
L3
N
PE
APDG
RCD
0,4s
RCD
5s
?s
Tali pano
(Koruma sınıfı I)
411.3.2.3
RB
RA
Bina dışındaki
son devreler
≤ 32A
411.3.3 e göre
Sıradan kişi için
prizler
≤ 20A
411.3.3 e göre
RCD 30mA
415.1
RCD 30mA
415.1
Son devre
≤ 32A
411.3.2.2 e göre
Kural dışı:
- Kontrol edilen sanayi tesisleri
- Sadece bir elektrik cihazı
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
L1
L2
L3
N
PE
Son devre
> 32A
RCD
RCD
44
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
TT sistemin incelenmesi
RT
RL1
L1
L2
L3
I∆ n
40 A
PE
N
30 mA
N
Dağıtım panolarında PE ve N
klemensleri kesinlikle
birleştirilemez.
B/16 A
1. TT sistemde topraklama
tesisatın ana öğesidir.
2. Toprak hatası akımı topraklama
direnci tarafından tayin edilir.
RPE
Direnç toprağın cinsine, nemine,
sıcaklığına ve topraklama
tesisinin yapısına, şekline ve
aşınma durumuna bağlıdır.
RB
RL2
APDB
RA
RA ≤
IF =
UL
Ia
U0
RA + RB
45
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
TT Sistemde topraklama direncinin ve hata akımının
hesaplanması
RQ, XQ
RT, XT
RL A1, XL A1
L1
L2
L3
N
RA ≤
IH =
U
50V
L veya Z S ≤ 0
I ∆n
Ia
U0
U0
=
Z T + Z KA1 + Z LA2 + RA + RB RA + RB
RL A2
XL A2
M
3~
RL PE
XL PE
Z S = Z T + Z KA1 + Z LA1 + RA + RB
RA = ?
RB
RA
IH
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
46
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
TT Sistemde otomatik Açma Şartları (yeni)
Trafo işletme
U/U0 = 400V/230V
binası
TT Sisteminde açma şartları:
411.3.2.2
AC
50V<U0≤120V
120V<U0≤230V
230V<U0≤400V
U0>400V
411.3.2.4
Verteilerstromkreise
Tesis
(Koruma sınıfı I)
ta
0,3s
0,2s
0,07s
0,04s
1 s
U0 = Nominal gerilim
Dış iletken/toprak
arası
L
1
- Ayni koruma cihazı
L2ile korunan
devre ortak topraklamaya
bağlanır.
L3
N
PE
RCD
RB
RA
Bina dışındaki
son devreler
≤ 32A
411.3.3 e göre
RCD
0,2s
?s
1s
1s
Sıradan kişi için
prizler
≤ 20A
411.3.3 e göre
L1
L2
L3
N
PE
RRAA
RA
Ortak
Ayrı topraklama
topraklama
RA
RCD
RCD
47
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
IT Sistemin incelenmesi
1. hata akımı
2. hata akımı
2. hata akımı
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
48
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
49
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
4. Kablo ve İletkenlerin Aşırı
Akımlara Karşı Korunması
IEC 364-4-43
(HD 384.4.43 S1)
Kısım 43
PEN (PE)
L1
EİTY Taslak
L2
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
L3
50
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Dağıtım panosu
I k" 3
İletken değerleri
Aşırı akım
koruma düzeneği
Koruma cihazının
nominal akımı
Ib
In
Iz
I2
Ir
Koruma cihazının
açma akımı
I a = 5.....20 ⋅ I n
I k"1min
İşletme akımı, tasarım
akımı
İletkenin sürekli
akım taşıma
kapasitesi
İletkenin çizelgeden okunan
sürekli akım taşıma kapasitesi
1,45 ⋅ I z
Yük P=2kW
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
51
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Aşırı yükte koruma
Bir kabloyu ya da yalıtılmış iletkeni aşırı yüke karşı koruyan
koruma cihazının karakteristikleri aşağıdaki koşullara uygun
olacaktır:
Minyatür kesiciler için (MCB):
Ib ≤ In ≤ I z
I 2 ≤ 1,45 ⋅ I z
Ib ≤ I r ≤ I z
I 2 ≤ 1,45 ⋅ I n
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
52
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
İşletmede kablo ve iletkenlerin yüklenebilirliği için
düzeltme faktörlerine dikkat edilmelidir.
I z' = I r ⋅ f1 ⋅ f 2 ⋅ f 3 ⋅ f 4
f1 :
Kabloların döşeme türü
Taslak: Çizelge A.2, PVC
f2 :
Kabloların yığılması
Taslak: Çizelge A,17
f3 :
Değişen ortam sıcaklıkları Taslak: Çizelge A,14
EITY
10.02.05
İşletme ısısı:
f4 :
İşletme türü
Ir :
Çizelgeden okunan değer
PVC: 70°C
VPE: 90°C
Kısa devre ısısı:
I z' =
Öneri:
Ir
f1 ⋅ f 2 ⋅ f 3 ⋅ f 4
PVC: 160°C
VPE: 250°C
PE : 150°C
53
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Kısa devrede koruma
5 saniyeye kadar olan açma zamanları yaklaşık olarak
aşağıdaki formül ile hesaplanabilir:
 k ⋅S 

t k = 

I
 k 
S : İletkenin kesiti (mm2)
2
Ik : Hata akımı (A)
k : Malzeme katsayısı (
A s
mm 2
)
tk : Açma süresi (s)
Çok kısa süreli açma zamanları için (t < 0,1s) aşağıdaki
formül kullanılır:
t/s
I 2 ⋅ tk ≤ k 2 ⋅ S 2
Kablo veya
iletken
MCB
Koruma cihazının
geçirgenlik enerjisi
İletkenin I²t
yükleme değeri
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
gG
I/A 54
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Aşırı akım koruma cihazlarının açma akımları:
Ia = 5 ⋅ In
1. B Karakteristikli kesiciler (MCB)
(Priz ve aydınlatma, binalarda)
Ia = 10⋅ In
2. C Karakteristikli kesiciler (MCB)
(Motor ve sanayide)
Ia = 15⋅ In
3. K (Motor ve sanayide) (MCB)
4. MCCB (Ana kolon ve motorlarda)
Ia = 8 − 12⋅ In
5. NH/gG-Sigortalar (Ana kolon ve
motorlarda) Back-up Korumada
Ia ≈ 8 ⋅ In
Sigortaların açma akımları Akım-Zaman eğrisinden
okunmalıdır.
Dikkat:
W ve L otomatlar ile k
faktörü kullanılmaz!
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
55
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
5. Elektrik Tesislerinde
Gerilim Düşümü Hesabı
IEC 60 364-5-52
Bölüm 5-Kısım 52
EİTY Taslak
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
56
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
lmüsade =
IEC 60 364 Kısım 41’e
göre otomatik açma
şartları
Z Ana iletken
Z Şebeke
ZS
Z Cihaz
Z Pano
kWh
Kofre
DIN 18015 − 1
DP
l max
∆U ≤ 2,5%
∆U ≤ 0,5%
∆U ≤ 4%
∆ U ≤ 8%
Z S (mΩ ) ⋅1000
2 ⋅ Rl'30°C
IEC 60364 − 5 − 52 ∆U ≤ 5%
IEC 60 364 Kısım 52 ve DIN 18015-1’e göre gerilim düşümü
2 ⋅ l ⋅ I b ⋅ cos ϕ
2 ⋅ l AC −1~ ⋅ I b ⋅ cos ϕ
S=
∆U =
κ ⋅ ∆U
κ ⋅S
Tçevre = 50°C
T
Q
Q
3 ⋅ I b ⋅ l AC −3~ ⋅ cos ϕ
∆U =
κ ⋅S
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
S=
3 ⋅ l ⋅ I b ⋅ cos ϕ
κ ⋅ ∆U
57
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Türkiye‘de gerilim düşümü hesabı hesabı
Monofaze (tek faz)
 200 x N x L 
 N x L
%e = 
=
0
,
074
x
 S 
2


 56 x S x U 
Trifaze (üç faz)
N : güç kW
S : Kesit mm2
L :Uzunluk m
U :Gerilim V
(220 V, 380 V)
k : 56
 100 x N x L 
 N x L
%e = 
= 0,0124x 

2
S


56
x
S
x
U


Güç N değil P’ dir!!
Gerilim düşümü ∆u’dur!!!
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
58
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Örnek:
AT
TEDAŞ
NT
3x35+25
2x10+10
2x2,5+2,5
NYY, 30
NYA, 9
NYA, l=7
BM: 2500W
Gerilim düşümü
 7,536x9 2,500x7 
 94,050x30 x0,43 
x
%e = 0,0124x 
0
,
074
+
+

 = 0,42 + 1,01 = 1,43 < 1,5

35
2,5 


 10
Akım kontrolü
 94,050 x0,60 
2
I=
 = 95,32 A < 155 A 3x35+25 mm NYY kablo kullanılmıştır.
 1,73x380 x0,9 
Kablo toprakta 155 A çeker. TEDAŞ bağlantı gücüne göre %60 diversite
kullanılmıştır.
Türkiye’de birimler yazılmıyor!!
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
59
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
6. Elektrik Tesislerinde
Selektif Açma ve Koruma
IEC 60 364-5-53: Elektrik tesislerinde
cihazların seçimi, tesisi, koruması ve
ayırması
EİTY Taslak
IEC 60 364-7-710: Tıbbi yerler
IEC 60 364-7-718: Kalabalık toplulukların
bulunduğu binalar
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
60
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Türkiye’de kurulan elektrik
tesislerinde seçicilik ve güvenlik
yoktur!
61
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Aşırı Akım Koruma Cihazları
IEC EN
60269
E
gG
MCB
MCCB
IEC EN
60947
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
IEC EN
60898
IEC EN
61008-1
RCD
(KAR)
62
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
EN 60 617/DIN 40 713
Icu / Ics / Icm / Icw
I ' 'k 3
I ' ' k1
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
63
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Kısa devre akımlarına karşı tesisin arızalı bölümü selektif
olarak devre dışı bırakılır. Ard arda tesis edilen aşırı akım
koruma düzeneklerinin koordinasyonu ve seçimi ancak kısa
devre hesaplarının yapılması ile mümkündür. Selektif
seçiciliğin sağlanamadığı yerlerde destekli koruma yapılır.
(Back-up-Koruma)
Q1
Q3
Devre
işletmede Hatalı
akım
kalır
devresi
Ana
dağıtım
panosu
Devrenin
Q2 açılması
gerekir
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Devre
açılır
Q3
Devre
açılır
Q1
Ana
dağıtım
panosu
Q2
Devrenin
açılması
gerekir
Hatalı
akım
devresi
64
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Sigortalar ile devrelerin korunması ve selektif
seçicilik
gG
ADP
I n1 = ?
100A
63 160
t (s)
250 400
630
1000
103
TP
50A
102
I n 2 = 100 A
50A
101
2
Kısa
devre
akımı
10-1
800A
16 25 40
101
102
I n1 ≥ 1,6 ⋅ I n 2
1
2
6
100
ts=1,7s
Sigorta bandları birbirine
değmemelidir.
NH-Sigortaları
3
103
Ik=800A
104
Ip (A)
±6% band kaymasına
dikkat edilmelidir.
IEC 60269-1 - VDE0636-201 - 2A bis 1150A
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
65
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Minyatür kesiciler ile devrelerin korunması ve
selektif seçicilik
MCB
60
Dakika
Zaman t
300
I2
I1
Aşırı yükte açma
10
I3
Saniye
1
10
5
I3
1
0,4
A
0,1
0,01
I4 I4
1
B C
I5 I5
I4
D
I5
I4
2 3 4 6 810
I5Gecikmesiz
kısa
devrede açma
20 3040 6080100
x Anma akımı In
MCB Minuture Circuit Breaker IEC 60898-1 (IEC 60947-2) - In = 0,5A bis 115A, Icn=3 - 25kA
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
66
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Seçici Ana Koruma Cihazı
E
67
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Selektif kesicilerin güce göre
seçimi
z. B.
1000 A
MCB
E /[A]
B 16
Tali pano
5...6,25 x IN
≈ 210 A
1,05...1,2 x IN
10
16
20
25
32
35
40
50
63
80
100
Güç/ [kVA]
7
10
13
15
20
23
25
30
40
50
65
E 35
L1
N
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
68
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Aşırı yükte seçicilik
Açma
karakteristiği
Aşırı Akım
Koruma cihazları
Açmaması
gereken
akım
Açması
gereken
akım
Selektif Ana
Koruma Cihazı
E
1,05
1,2
MCB
B, C
1,13
1,45
Sigorta
gG
1,25
1,6
1,05
1,25
MCCB
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Anma
akımı
I
X n
69
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
RCD (KAR-Kaçak Akım Koruma Rölesinin Çalışma
Prensibi, Tesisi ve Selektif Seçicilik)
I1: Tüketicinin çektiği işletme akımı
(faz akımı)
Açma
rölesi
Test
butonu
Ic
Id
Ölçme
bobini
I2
I1
I2: Nötr akımı
I L1 = I N
Id: Hata akımı
I L1 = I N + I PE
Ic: Gövde hatası dumunda insan
üzerinden akan akım
RB: İşletme topraklama direnci
Ic
Gövde hatası
Id
RB
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
70
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
RCD (KAR-Kaçak Akım Koruma Rölesinin Çalışma
Prensibi, Tesisi ve Selektif Seçicilik)
Yanlış uygulama
Doğru uygulama
Ana
pano
RCD
I ∆n = 300mA
RA = ?
RCD
I ∆n = 300mA
I ∆n = 30mA
RCD
C16A
RCD
I ∆n = 30mA
I ∆n = 30mA
RCD
B10 veya 16 A
C tip kesici binalarda
kullanılmaz!!!!
Her Linyeye 30mA KAR
tesis edilmelidir.
71
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Seçici ana koruma
cihazı
Seçici RCD Tip A
Tip A
Tip A
Tip A
Elektronik işletme
cihazları
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
72
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Güç kesiciler ACB, MCCB (EN 60947-2)
(Termik manyetik şalterler)
L
S
I
N
Aşırı yükte açma „L“
ta (s)
I 2t
I 4t
Standard
Optional
Gecikmeli kısa devrede
açma „S“
Standard
Optional
1000
Ir
IrN
tr
tsd
I 2t
100
Gecikmesiz kısa devrede
açma „I“
Standard
Optional
On
Off
10
Nötr iletkeni koruması
Standard
Optional
Ig
1
0,5 – 1 x Ir
Off
tg
0,1
G
In =630-6300 A
Icu= 50 - 100kA
In =16-1600 A
Icu=45- 100kA
Isd
tsd
Ii
Toprak hatasında açma
Standard
Optional
tg
I 2t
0,01
0,5
1
5
10
50
x In
L = Long time , inverse time delayed overload release
S = Short-time delay short-circuit release
I = Instantaneous short-circuit release
G = Ground Fault Protection
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
73
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Yanlış uygulamalar
Proje örnekleri: Binalarda enerji dağıtımı
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
74
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Proje örnekleri: daire beslemesi
Diğer katların beslemesi
C16A
KAR
sembolü
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
75
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Simaris ile TMŞ’de seçiciliğin incelenmesi
250 A
630 A
C32 A
250 A
RCD/30mA
C16 A
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
76
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Normlara göre güvenli proje
250 A
Yük şalteri
630 A
C32 A
NH 1
250A
E 63A
RCD/30mA
250 A
C16 A
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
B16 A/
RCD 30mA
77
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
7. AG ve YG Elektrik
Tesislerinde Topraklamalar
Teorik çalışma
IEC 60364-5-54
EN 50522
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
78
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Soru:
AG ve YG elektrik tesislerinde
topraklama direnci kaç Ohm
olmalıdır?
Üretim
İletim
Dağıtım
Tüketim
79
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Topraklama tanımları ve çeşitleri
L1
L2
L3
PEN
Aşırı gerilim
koruyucuları
Koruma
Topraklaması
İşletme
Topraklaması
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Fonksiyon
Topraklaması
80
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik akımının tehlikeleri ve
yeryüzü potansiyel dağılımı
Referans
toprak
ca.
0V
ca.
2V
ca.
ca. 5V
20V
ca.
ca. 40V
ca. 60V
ca.
115V 80V
81
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Potansiyel dağılım
230 V
I
Üzerinden akım geçen bir yarı
küre topraklayıcının toprak
gerilimi ve potansiyel dağılımı
şekilde gösterilmiştir.
U(V)
I
120
100
80
60
30
Referans toprak
30
20
10
0 0
10
20
30
20
R=50mΩ
Ω/km
≈350mm2
Cu
20
10
0 0
20
10
20
30
230 V
40
40
60
80
U(V)
ca.
0V
ca.
2V
ca.
ca. 5V
20V
ca.
ca. 40V
ca. 60V
ca.
115V 80V
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
100
120
82
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Üzerinden akım geçen topraklayıcın çevresinde yeryüzü potansiyelinin
değişimi ve adım gerilimlerin hesaplanması
Akım yoğunluğu:
Hata akımı
r
IE
i
i
i
IE
IE
=
A 2 ⋅π ⋅ r2
J=
i
Alan şiddeti ve gerilim
düşümü:
i
Er =
Yarı kürede akımın yayılması
∆U
= J r ⋅ ρE
∆r
∆U = I E ⋅
Yarı küre için:
ρ E ⋅ ∆r
2π ⋅ r 2
A = 2 ⋅π ⋅ r 2
83
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
∆U = I E ⋅ ∆RE
ρ
RE = E
2π
∆r
∑R r 2
rX
ρE  1 1 
 − 
2π  R x 
ρE
RA =
2π ⋅ r
Toprak direncinin mesafeye bağlı
olarak değişmesi
RA
RE
[Ω]
∆R E 3
RE =
ρE
U E = RA ⋅ I E = RA ⋅
2π ⋅ r
ρE  1 1 
 − 
US = IE ⋅
2π  r1 r2 
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
∆RE 2
∆r
∆RE 1
∆r
0
rX
0
US =
[m ]
IE ⋅ ρE ⋅ l
2π ⋅ r 2
84
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Örnek : Üzerinden akım geçen topraklayıcın çevresinde yeryüzü
potansiyelinin değişimi ve adım gerilimlerin hesaplanması
1m için adım gerilimi:
Yarı kürede akımın yayılması
0,3m
US =
1m 2m
2m için:
U S = 95,54V / m
4m için:
U S = 47,7V / m
ρ ⋅l
10m için:
U S = 19,1V / m
A
15m için:
U S = 12,73V / m
20m için:
U S = 9,55V / m
ρT = 120Ωm
U = I ⋅R
R=
ρ ⋅l
A
U =I⋅
10 A ⋅120Ωm ⋅1m
= 191V / m
2π ⋅1m 2
I ⋅ ρ ⋅l
US =
2π ⋅ r 2
85
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Topraklayıcıda potansiyel akımı eşdeğer potansiyel halkaları ve
adım gerilimlerinin prensip şemalarının gösterilmesi
200V
1m için adım gerilimi:
100V
US =
50V
25V
0V
1
2
4
6
8
10
12
191V / m
28V / m
12,73V / m
9,55V / m
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
14 16
18
20
10 A ⋅120Ωm ⋅1m
= 191V / m
2π ⋅1m 2
2m için:
U S = 95,54V / m
4m için:
U S = 47,7V / m
7m için:
U S = 28V / m
10m için:
U S = 19,1V / m
15m için:
U S = 12,73V / m
20m için:
U S = 9,55V / m
IEC ve EN normlarına göre
adım geriliminin
hesaplanmasına gerek yoktur.
86
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Çeşitli topraklama elektrotları ve yayılma dirençleri
Derin
topraklayıcı
d
l
RA ≈
n 1
Birden fazla
Yüzeysel
(şerit)
d
b
d=
d=
t
d
Topraklayıcı
Toprak içinde
s
l
topraklayıcı
s
l
ρE
l
b
2 ⋅ (b + s )
π
1
⋅b
2
k = 1L 2
RA =
l
Bina
ρE
 2⋅l 
⋅ ln

π ⋅l  d 
2

1 1 
(2t ) +   +  
2 2 

2
1 1 
2
(2t ) +   −   
2 2 
2
87
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
b
Temel topraklayıcı
a/l = 3
RA =


2⋅l
ρE 
+ ln
RA =
2 ⋅ ln
d
π ⋅l 


Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Halka topraklayıcı
Yaklaşık formül
1
RA ≈ k ⋅ ⋅ RA tek
n
a
4
Yüzeysel
ρE
 4⋅l 
⋅ ln

2π ⋅ l  d 
RA−Tek =
b
2 ⋅ ρE
4⋅l ⋅b
,D=
π ⋅D
π
RE =
ρE
2π .D
.
ln
d
π 2 .D
l
D = 1,13. A
RA ≈
ρE
⋅k
2π 2 ⋅ D
RE ≈
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
k ≈ 15L 20
2. ρ E
3.D
88
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
l2
ρE
RA =
⋅ ln
2π ⋅ l
0,009 ⋅ t ⋅ d
60°
Yıldız topraklayıcı
U Göz
RA ≈
Gözlü topraklayıcı
b
RA ≈
l
D=
RA ≈
4⋅l ⋅b
π
ρE
+
2⋅D
ρE
ρE
lToplam
2⋅D
ρE π
4
Yaklaşık formüller
A
U Göz 2 ⋅ D
≈
UE
lToplam
UE ≈
U Göz
ρE ⋅ IE
2D
ρ ⋅I
≈ E E
lToplam
89
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Laurent yöntemi:
Gözlü topraklayıcı
RA =
U Göz
a
ρE
4r
+
ρE
lToplam
r : eşdeğer yarıçap (D/2)
Koch yöntemi:
b
D
l2
RA =
ρE
2D
⋅k
l1
≥ 10 k = 1,3
a
l1
≥ 20
a
k = 1,2
l1
Schwarz yöntemi:
1) Gözlü topraklayıcı:
Rg =
Semboller:
h: gömülme derinliği
2) Çubuk topraklayıcı:
d: gözlü topraklayıcıda
ρ E  2l
l

2
⋅ ln
+ k1
− k2  Rk = ρ E ⋅ ln 8l − 1 + 2k1l ( n − 1) 
iletken çapı veya bir
πl
A
2πnl  d
A
 d ⋅h


3) Karşılıklı etki direnci:
REtki =
4) Eşdeğer yayılma direnci:
Rg ⋅ Rk − R
l

ρ E  2l g
⋅ ln
+ k1 g − k1 + 1 REşşdeğş =
πl g  l k
A

Rg + Rk − 2 Rm
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
2
m
çubuğun kesit çapı
n: iletken sayısı
l: bir çubuğun uzunluğu
90
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
7. AG Elektrik Tesislerinde Topraklamalar
IEC 60364-54-2012
Topraklamalar Yönetmeliği
ÜÇÜNCÜ BÖLÜM
Alçak Gerilim Tesislerinde Topraklama
Alçak Gerilim Tesislerinde Dolaylı Temasa Karşı Koruma
Madde 8
TT
TN
YBK
APDB
RB
Gövde
hatası
IT
ETTY Sayfa 153-167
İzolasyon
göstergesi
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
91
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Alman normu VDE 0100 Türkiye’de yanlış
tercüme edilmiş ve uygulanmıştır.
Sıfırlama şartları (TN sistem) ile koruma
topraklaması (TT sistem) şartları birbirine
karıştırılmıştır.
Şimdi bunları inceleyelim.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
92
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
VDE 0100 § 9 Schutzerdung (Koruma topraklaması)
VDE 0100 / 5.73
U0
ZS ≤
Ia
UT
RB
RA ≤
RA
93
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
VDE 0100 § 10 Nullung (Sıfırlama)
VDE 0100 / 5.73
U0
ZS ≤
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
I∆n
Ia
UT
ZS ≤
I∆n
94
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Hava hattı koptuğunda yeryüzünde oluşan potansiyel dağılımı
ve gerilimler
Faz toprak arası olası bir hatada dokunma
gerilimi <50V olmalıdır.
IF
20m
Hata yeri
R B ≤ 2Ω
RE
Yeryüzü potansiyel
dağılımı
l
US
IF =
UE
0
∑R
RE =
RB
UT
≤
RE U 0 − U T
U
3⋅ ρ
E
liletken
95
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Topraklama tesisleri, koruma iletkenleri ve koruma potansiyel
dengeleme iletkenleri tanımları
LPS
PE
Koruma iletkeni
(Güvenlik için)
PE-K
Koruma iletkeni klemensi
(Güvenlik için)
LPS
Tİ
V
V
PE
PE
eKPD Ek koruma potansiyel dengeleme
Duş veya banyo
kabini
AG dağıtım panosu
eKPD
eKPD
Topraklama iletkeni
(Hata akımının toprağa akıtılması için)
KPD koruma potansiyel dengeleme
T1 Temel topraklama
T2 Yıldırım koruma topraklaması
V
LBS Yıldırım koruma tesisi
eKPD eKPD
PE
APDB Ana potansiyel deng. barası
PE-K
C1 Metal su borusu
V
PE
V
PE
PE
KPD
PE
KPD
KPD
APDB
KPD
Tİ
Temel topraklama
T2
T1
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Kalorifer
KPD
Tİ
AG dağıtım
ıtım panosu
C2 Atık su boruları
C3 Metal gaz borusu
C4 Klima tesisi
C5 Kalorifer boruları
C6 Metal borular (banyoda)
EL
C7 Yabancı iletkenler
TEDAŞ
Enerji girişi
PE-K
Binanın temeli
V
İşletme cihazları
T2
96
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Koruma potansiyel dengeleme
uygulaması
APDB
PE
N
PE veya EL
KPDİ
KPDİ
KPDİ
KPDİ
Topraklama iletkeni (topraklama filizi)
Kofre
KPDİ
Temel topraklama
97
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Temel topraklama
Topraklama
filizi
ADB
RE ≈
D=
Mesafe
tutucu
FE
Bağlantı
klemensleri
2 ⋅ ρE
π .D
4⋅ L⋅ B
π
Çelik donatımlı temel
topraklayıcıya örnek
– Çubuk 10 mm veya
– Şerit 30 x 3,5 mm
Temel topraklamaya kazık
çakılması anlamsızdır!!
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
98
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Temel ve halka topraklamaya örnekler
a. Tek bina
D=
b. Bitişik binalar
RE ≈
4⋅ L⋅ B
π
2 ⋅ ρE
π .D
b. Endüstri binaları
alış veriş merkezleri
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
99
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Temel topraklama örnekleri
Çelik donatımlı temel topraklayıcının üstten görünüşü
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
100
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Temel Topraklama
Halka 20 x 20 m
ca. 20 m
20 x 20 m
ca. 40 m
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
101
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Temel topraklamanın temiz tabakaya tesisi
Kaynak:Fritz Mauermann GmbH + Co. KG, Paderborn
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
102
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Beyaz tekne metotuna göre inşa edilen
binalarda temel topraklama uygulaması
Halka topraklaması ağı: 10 x 10 m
Beton
Klemens
Potansiyel dengeleme için toprak sabit noktası
Toprak
Bağlantı
Çapraz
klemensi
Conta şeridi
KPDB
Potansiyel dengeleme
iletkeni
Folye
Temel plakası
Armierung
Nem baryeri
Yalıtkan
Bodrum tabanı
Sauberkeitsschicht
Halka topraklama, korozyon koruması, Örnek: NIRO V4A (Nr. 1.4571)
Drenaj
Kaynak: DIN 18014:2007-09; “Temel topraklama”
103
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Siyah tekne metotuna göre inşa edilen
binalarda temel topraklama uygulaması
Filiz Örnek: NIRO V4A
Malzeme Nr. 1.4571
Halka topraklaması ağı: 10 x 10 m
Beton
Çatı-, duvar- ve topraklayıcı tesisi
Toprak
Teknenin contalanması
En yüksek taban suyu
Bağlantı
klemensi
KPDB
tabakası
Potansiyel dengeleme
iletkeni
Teknenin contalanması
Temel plaka
Temiz tabaka
Halka topraklama, korozyon koruması, Örnek: NIRO V4A (Nr. 1.4571)
Kaynak: DIN 18014:2007-09; “Temel topraklama”
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
104
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Topraklamada yenilikler
Potansiyel dengeleme
Ana
potansiyel
Temel
plakası
Demir
hasıra
iletkeni
bağlantı
dengeleme barası
Basınç suya
dayanıklı duvar
hasır tabaka
girişi DemirTemiz
Potansiyel
Halka topraklama dengeleme iletkenleri
bağlantılarının sürekliliğinin
ölçülmesi zorunludur.
Değer < 0,2 Ω olmalıdır.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
105
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Temel plakası
Temiz tabaka
Yeni Topraklama Normu
Ana potansiyel
dengeleme
barası
Hasıra
bağlantı
Yer yüzeyi
En yüksek
su seviyesi
ve basınca
dayanıklı
duvar girişi
Potansiyel
dengeleme
iletkeni
Halka
topraklayıcı
Bağlantı
klemensi
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Toprak
Hasır
106
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Topraklama ve Yıldırım Sistemleri
1) Topraklama gerilimi
2) Dokunma gerilimi
İndirme
iletkeni
sistemi
Yakalama ucu
sistemi
Topraklama
sistemi
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
107
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Temel topraklayıcının yıldırım sistemine tesisi
min. 1,5 m uzunluğunda
filiz 30 x 3,5 mm
veya 10 mm PVC-Kablo
Gerekirse 20 m x 20 m
Temel topraklama
– Çelik şerit 30 x 3,5 mm
– veya yuvarlak şerit 10mm
halkalar ve filizler
oluşturulmalıdır.
Topraklayıcının
yayılma direnci:
R≈
2ρ E
πD
D=
4⋅ L⋅ B
π
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
108
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
B tipi halka (ring) topraklayıcılar
Daire şeklindeki
topraklayıcının
yayılma direnci:
PDB
D>30m
1m
ρE
R=
π2 ⋅ D
Pano odasι
⋅ ln
2π ⋅ D
d
Daire şeklinde olmayan
topraklayıcının yayılma
direnci:
2ρ E
3⋅ D
R=
Elektrotun minimum
%80’ni toprak ile temas
etmelidir.
A⋅4
π
109
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Yüzeysel
D=
Halka
Derin
APDB
HEK
1m
APDB
APDB
≈ 0,5m
≈1m
25m
RE =
ρE
2.l
. ln
π .l
d
RE =
ρE
2π .D
.
ln
d
π 2 .D
D = 1,13. A
2.ρ E
RE ≈
3.D
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
RE =
RE ≈
1,5 m
ρE
4.l
. ln
2π .l
d
ρE
l
110
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
1) Topraklama direnci:
RA ≤
4) Dokunma geriliminin hesabı
2) Topraklama elektrotlarının hesabı:
l≤
2.ρ E 2.150Ωm
=
= 107m
RA
2,8Ω
S Levha
U T = Ι F .RA = 134,4V
U T 230V
=
= 2,8Ω
Ιa
80 A
ρE
150Ωm
=
=
≈ 12 m
4,4 ⋅ RA 4,4 ⋅ 2,8Ω
5) Devreye RCD/30mA tesis
edildiğinde topraklama
direnci hesabı:
RA ≤
UT
50V
=
= 1,66kΩ
Ι a 30mA
3) Hata akımının hesabı:
ΙF =
U0
RT
ΙF =
230V
= 48 A
4,8Ω
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
111
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Bir binaya temel topraklama tesis edilecektir. Aşağıdaki
değerler ile topraklama direncini hesaplayalım.
Toprak özğül direnci:
ρ E = 150Ωm
Binanın uzunluğu
L = 12m
Binanın genişliği
B = 8m
Önemli not:
Temel topraklayıcının eşdeğer çapı:
D=
4⋅ L⋅ B
π
alınmıştır.
Toprak özğül direnci tesis
yerinde muhakkak
ölçülmelidir.
= 11Ω
Temel topraklayıcının genişleme direnci:
RTT =
2 ⋅ ρ E 2 ⋅150Ωm
=
= 8,68Ω
π ⋅D
π ⋅11m
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
bulunur.
112
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Topraklama Yönetmeliği
Madde 8.4ii’ye göre:
RA ⋅ I a ≤ U L
1)
eski
( RA + RB ) ⋅ I a ≤ U 0
2)
yeni
Koruma düzeni, artık (kaçak) akım koruma rölesi olduğunda I a = I ∆n
olacaktır.
Bu durumda topraklama direnci:
RA ≤
UL
50V
≤
≤ 1,66kΩ
I ∆n 30mA
RA ≥ RTT
olarak hesaplanır.
olması şartına göre
1,66kΩ >> 8,68Ω
Yönetmelik koşulları yerine getirilmiştir ve korunma sağlanmıştır.
Bu çok anlamsız bir hesaptır!!!!
113
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Örnek 12: Ağ gözlü bir topraklayıcıda topraklama direncini
hesaplayalım
Eşdeğer yarıçap:
2m
re =
A
=
π
16mx12,5m
π
= 7,98m
Bir gözün uzunluğu:
16m
l göz = (2m + 2,5m ) ⋅ 2 = 9m
Tüm gözlerin uzunluğu:
lToplam = 208,5m
Topraklama dirençi (Laurent formülü ile):
2,5m
12,5m
EN 50522’e göre:
RGöz =
RGöz =
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
ρE
4re
ρE
+
lToplam
ρE
2⋅ A
=
=
150Ωm 150Ωm
+
≈ 5,47Ω
4 ⋅ 7,98m 208,5m
150Ωm
= 5,3Ω
2 ⋅ (16m ⋅12,5m )
114
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Topraklayıcıkların karşılaştırılması
L = 100 m, D = 32 m, ρE = 100 Ωm
Derin topraklayıcı:
Halka topraklayıcı:
1,5 ⋅ ρ E
= 1,5 Ω
L
3⋅ ρE
RA ≈
= 3Ω
π ⋅D
Şerit topraklayıcı:
Halka topraklayıcı:
RA ≈
3⋅ ρE
RA ≈
= 3Ω
L
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
RA ≈
ρE
2⋅ D
+
ρE
L
= 2,1 Ω
115
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Topraklayıcı özellikleri:
1.
Galvanize çelik
•
Korrozyona karşı dayanıklı.
•
Kimyasal olarak paslanır.
•
Orta derecede elektrik iletken.
2.
Paslanmaz çelik V4A CrNiMo Karışımı
•
Korrozyona karşı çok dayanıklı.
•
Diğer malzemelere karşı kimyasal olarak nötr ve
etkilenmez.
•
Kötü elektrik iletken.
3.
Bakır
•
Korrozyona karşı çok dayanıklı.
•
Çeliğe karşı kimyasal olarak ayni derecede.
•
Çok iyi elektrik iletken.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
116
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
2,5 yıl sonra:
Galvaniz topraklama çubuğu (altta) ve
topraklama çubuğu alaşımlı paslanmaz çelik (yukarıda)
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
117
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
542.3 Topraklama iletkeni kesiti
Mekanik korumadan ve korozyondan dolayı
topraklama iletkeni kesiti en az
6 mm2 bakır
35 mm2 Aluminyum ve
50 mm2 çelik olmalıdır.
542.4 Ana potansiyel dengeleme
barası
Her tesiste bir tane ana potansiyel
dengeleme barası olmalıdır.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
118
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
543 Koruma iletkeni
Çizelge 54.3 –En küçük koruma iletkeni kesitleri
Ana dış iletken
kesiti
Koruma iletkeni kesiti SPE mm²
SL mm²
Koruma iletkeni ile ana
dış iletken ayni malzemeden
SL ≤ 16
SPE = SL
16 < SL ≤ 35
16
SL > 35
Ayrı malzemeden olursa
k1
k2
k1
k2
SL
k1
2
k2
• SL
• 16
•
SL
2
- TT sistemde koruma iletkeni kesiti 25mm² Cu veya
35mm² Alu ile sınırlanabilir.
- k1 : Dış iletken
- k2 : Koruma iletkeni değerleri Ek A ‘da verilmiştir.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
119
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
543.6 Koruma iletkeni akımları
Normal işletmede 10 mA’ geçen akımda
kesit yükseltilmelidir.
Sistemde dengeli besleme sağlanmalıdır.
3. Harmonikler ölçülmelidir.
Nötr iletkeni üzerinden geçen akım kontrol
edilmeli ve kesit yükseltilmelidir.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
120
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
544.1 Koruma potansiyel dengeleme
iletkeni ana dengeleme barası ile
bağlandığında
KPDİ
KPDİ
Kalorifer
KPDİ
KPDİ
APDB
Temel topraklama
En az kesitler:
- 6mm² Bakır veya
- 16mm² Aluminyum veya
- 50mm² Çelik
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
121
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
TT sistemde koruma iletkeni kesiti işletme
ve koruma topraklamanın ayrı yapılması
halinde 25 mm2 bakır ve 35 mm2 aluminyum
ile sınırlanabilir.
0,1 < t ≤ 5 s kadar kesit hesabı:
S=
I 2F ⋅t
k
S : İletkenin kesiti (mm2)
I : Hata akımı (A)
k : Malzeme katsayısı ( A s )
mm 2
t : Açma süresi (s)
t ≤ 0,1 s kadar kesit hesabı:
I F = I D alınmalıdır.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
122
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
TN sistemde koruma iletkenin (PE) kesit hesabı
L1
L2
L3
PE
N
PEN
400A
Ia= 2650 A (5s)
f = 0,89
fT = 0,95 (35 0C)
IZ= 332A
200A - 320A
S=
S=
I 2 ⋅t
k
NYY-J
3x185/95 mm2
2650 2 A 2 ⋅ 5s
115
A s
mm 2
= 51,5 mm 2
P=160 kW
295A
M
3∼
Koruma iletkenin kesit hesabı yerine normlarda belirtilen
değerlerin alınması önerilir (bak IEC 60364 Kısım 5-54).
RB
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
123
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
TT sistemde koruma iletkenin (PE) kesit hesabı
400/230V
R=1 Ω
L1
L2
L3
N
S PE =
57,5 2 A 2 ⋅ 5s
143 A s / mm
2
= 0,89 mm 2
IF =
S PE = 2,5 mm 2
Mekanik korumadan dolayı
koruma iletkeni kesiti 2,5mm2
seçilmiştir.
RB = 2 Ω
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
M
3∼
230V
= 57,5 A
4Ω
PE
RA = 1 Ω
124
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Topraklamalar
Yönetmeliği (21.08.2001)
Çizelge-10: TN sistemlerinde açma zamanlarına karşı
düşen açma akımları için izin verilen en büyük çevrim
empedansları (sigorta ve kesiciler için)
Çizelge-11:TT sistemlerinde açma zamanlarına karşı düşen
açma akımları için izin verilen en büyük topraklama
dirençleri (sigorta ve kesiciler için)
Çizelge-12:TT sistemlerinde açma zamanlarına karşı düşen
açma akımları için izin verilen en büyük topraklama
dirençleri (RCD için)
125
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Çizelge-11:TT sistemlerinde açma zamanlarına karşı düşen açma
akımları için izin verilen en büyük topraklama dirençleri
(sigorta ve kesiciler için)
230V
50Hz
Aşırı akım koruma cihazları (MCB, MCCB)
AG gG, gM
sigortaları
B
In
Ia
RA
RA
UL=50V
UL=25V
A
(5 s)
A
10
47
1,1
16
65
0,77
Ω
RA
Ia=10 In
RA
Ia=11 In
A
Ω
A
Ω
A
Ω
0,53
50
1,0
100
0,50
110
0,42
0,38
80
0,63
160
0,32
192
0,26
Ω
Ia=5 In
MCCB
C
RA
MCCB (güç kesiciler) için firmalardan açma katsayısı istenmeli ve topraklama
direnci hesaplanmalıdır. +% 20 hata faktörleri dikkate alınmalıdır.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
126
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Çizelge-12:TT sistemlerinde hata akımı koruma düzenlerinin anma
hata akımı ve işletme elemanlarının gövdelerinde izin verilen en
büyük topraklama dirençleri (RCD için)
Topraklama
dirençleri
Anma
hata akımı
İşletme
elemanlarının
gövdelerinde
ölçülen izin
verilen en büyük
topraklama
dirençleri
Selektif S
RCD için verilen
değerler
RA
RA
I ∆n
10mA 30mA 100mA 300mA
U L = 50V 5000Ω 1666Ω
500Ω
166Ω
U L = 25V 2500Ω 833Ω
250Ω
83Ω
83Ω
U L = 50V
Bu çizelge teorik değerleri vermektedir. Kuru ve nemli toprak arasında
ölçülen değerler arasındaki fark beş kat artabilir.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
127
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
544 Koruma potansiyel
dengeleme iletkeni kesitleri (Dİ)
Koruma potansiyel dengeleme iletkeni
kesiti en az
6 mm2 bakır
16 mm2 Aluminyum ve
50 mm2 çelik
olmalıdır.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
128
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
544.2 Tamamlayıcı Potansiyel Dengeleme
iletkeni kesiti
Tamamlayıcı potansiyel
dengeleme
L1
L2
L3
PEN/PE
N
2,5 mm2
25/16 mm2
M
RPA
2,5 mm2,
korumasız >4 mm2
RB
≤ 2,5 m
M
M
50/25 mm2
16mm2
≤ 2,5 m
Toprak ile temas halinde bulunan
yabancı metal kısımlar
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
129
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
7.2 YG Elektrik Tesislerinde
Topraklamalar
Topraklamalar Yönetmeliği
EN 50522-2012
ETTY Sayfa 149 İkinci Bölüm
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
130
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Topraklamanın Önemi
Binada TT sistem tesis
edilmiş.
UTp
USS
UTp
UE
Binada temel
topraklama yerine
levha topraklama
yapılmış.
34,5kV şebeke
doğrudan
topraklanmış.
Yıldırıma karşı güvenlik
alınmamış.
Topraklama elektrodları
ayrı topraklanmış.
S1
Potansiyel dağılımı
düzenlenmemiş
S2
1m
S3
Potansiyel dağılımı
düzenlenmiş
Topraklayıcılar
arasında 20m mesafe
dikkate alınmamış
EN 50522‘e göre üzerinden akım geçen topraklayıcın
çevresinde yeryüzü potansiyelinin değişimi ve gerilimler
131
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Yeryüzü potansiyel dağılımı ve gerilimler
UST
UST
ϕ
UE
USS
UTST
UT
U PT
1m
U ST
RYer
E
S1 S2
1m
E
E
S3
1m
Potansiyel düzenleyici
tesis edilmiş
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
UTSTE
Her iki ucundan
erişebilen
sürekli yalıtılmış
metal kılıflı kablo.
Kılıf merkezden
toprak ile
bağlanmıştır.
132
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
YG Elektrik Tesislerinde Topraklamalar
Topraklamalar Yönetmeliği
(EN 50522: Power installations exceeding AC 1kV)
UST
UST
UE
UE
ϕ
UTp
E
S
E
US
E
133
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
YG’de sınırlı akım süreleri için izin verilen en yüksek dokunma gerilimleri
1000
Dokunma gerilimi
UTp
V
9
8
7
6
5
4
2 ⋅ U TP ≥ U E
UE = IE ⋅ ZE
3
2
100
9
8
7
6
5
4
0,05
0,1
0,2
0,3 0,4 0,5 0,7
1
2
Akım süresi
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
3
4 5 6 7 8 9 10
s
134
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Bir transformatör merkezinde toprak teması durumunda
akım, gerilim ve dirençler
Trafo merkezi
UE = Z E ⋅ IE
ZE =
1
1
1
+n
RA
Z∞
Referans
toprak
Eş değer şeması
Faz iletkeni
I F = 3I 0 + I Tr
Toprak iletkeni
I E = r E ⋅ (I F − I Tr )
Topraklama tesisi
Referans toprak
135
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Bir direkte toprak teması durumunda akım, gerilim ve
dirençler
UE = Z E ⋅ IE
ZE =
Faz iletkenleri
1
1
1
+2
RA
Z∞
Referans toprak
I F = 3I 0 A + 3I 0 B
I E = rE ⋅ I F
Toprak iletkeni
Topraklama tesisi
Referans toprak
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
136
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Formüllerdeki sembollerin anlamı:
I0
I Tr
IF
IE
I RS
rE
RES
RET
Sıfır akım
Transformatörün yıldız noktası topraklamasından geçen akım
Toprak hata akımı
Topraklama akımı
Gözlü topraklayıcının yayılma direncinden geçen akım
Uzaktaki topraklayıcıya kadar hattın azalma katsayısı
Gözlü topraklayıcının yayılma direnci
Z∞
ZE
Hava hatlarının zincir etkili iletken empedansı
UE
Topraklama gerilimi
n
Tesisten çıkan hava hatlarının sayısı
Topraklama empedansı
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
137
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
YG Topraklama tesislerinin boyutlandırılması
için dört şart yerine getirilmelidir:
1) Mekanik dayanım ve korozyona karşı dayanıklılığın
sağlanması (Ek-A),
2) Isıl bakımdan en yüksek hata akımının hesaplanması
(Çizelge-4),
3) İşletme araçları ve eşyaların zarar görmesinin
önlenmesi
4) En yüksek toprak hata akımı esnasında, topraklama
tesislerinde ortaya çıkabilecek gerilimlerden dolayı
insanların güvenliğinin sağlanması.
5) Dokunma ve adım gerilimlerinin boyutlandırılması.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
138
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Bu beş koşuldan dolayı topraklama tesislerinin
boyutlandırılması için aşağıdaki parametreler
önemlidir:
1. Hata akımının değeri*,
2. Hatanın süresi*,
3. Toprağın özellikleri.
* YG sisteminin nötrünün topraklanma şekline
bağlıdır.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
139
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
YG tesislerinde dağıtım şebekeleri
1. Yıldız noktası yalıtılmış şebeke
2. Toprak teması kompanse edilmiş şebeke
3. Yıldız noktası doğrudan doğruya topraklanmış
şebeke
4. Yıldız noktası düşük bir empedans
üzerinden topraklanmış şebeke.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
140
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
YG’de Yıldız Noktası Topraklaması
Yıldız noktası
topraklaması
Toprak teması kompanse
edilmiş şebeke
Yıldız noktası
yalıtılmış şebeke
1
2
3
Şekil
ICE
IRest
CO
CO
1/ j ⋅ω ⋅C0
Z1
Z /Z
o 1
Gerilim yükselmesi
Topraklama şartları
1
2
3
1
2
3
IK1"
R
R≈
IK1"
U n << 1
3⋅Ik"1 3⋅ω ⋅C0
—
Endüktif 4 . . . 60
Ohmik 30 . . . 60
Yüksek omajlı
2...4
3 ⋅⋅ c⋅min ⋅ U n
Z1 + Z 2 + Z 0
I CE ≈ 3 ⋅ ω ⋅ CE ⋅ U L− E
I Re st = 3...5% ⋅ I CE
10 A< ICE ≤35A
IRest ≤ 60A
Ik"1 ≤ 2kA
I k"1 ≤ 1,5⋅ I k" 3
10 - 60 dak.
10 - 60 dak.
< 1s
< 1s
Hata yerindeki akım
Hata süresi
Doğrudan
Hata akımı seçicilik şartlarına göre hemen kesilir
XD ≈ 1
3⋅ω⋅C0
—
Boyutlandırma
Düşük empedans ile
1
2
3
Hataya rağmen işletme devam eder
Amaç
Etkin topraklama
Evet
I "k1 =
Hayır
Evet
U E < 150 V U B < 75 V
Toprak hatası arkı
Birkaç ampere kadar söner
Uygulama alanı
Küçük dağıtım şebekeleri
U E > 150 V
U B < 75 V
Kendisi söner
kalıcı
110kV-380kV şebekelerde
ve AG şebekelerinde
10kV-110kV
şebekelerde
10kV-110kV şebekelerde
141
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Topraklama sistemlerinin tasarımı için ilgili akımlar
Yüksek gerilim sisteminin tipi
Isıl yüklenme ile ilgili
akımlar
Topraklayıcılar Topraklama
iletkeni
Yıldız noktası yalıtılmış şebekeler
-
6)
9)
I " kEE
Söndürme bobinli tesislerde
Toprak teması
kompanse edilmiş
şebekeler
6)
-
Söndürme bobinsiz tesislerde
9)
Topraklama gerilimi ve
dokunma gerilimleri ile
ilgili akımlar
IE = r ⋅ I + I
2
L
Toprak teması
kompanze edilmiş
ve geçici olarak
yıldız noktası
değeri düşük
empedans
üzerinden
topraklanmış
şebekeler
Yıldız noktası geçici olarak
topraklanmış tesislerde
Öteki bütün
tesislerde
Söndürme
bobinli
tesislerde
Söndürme
bobinsiz
tesislerde
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
I
"
I
"
4)
k1
6)
-
5)
I " k1
k1
2)
2
Re st
I E = r ⋅ I Re st
I " kEE
4)
Yıldız noktası değeri düşük bir empedans
üzerinden topraklanmış şebekeler
7)
I E = r ⋅ IC
I
"
IE
8)
k1
3)
I " kEE
IE
5)
2
I E = r ⋅ I L2 + I Re
st
2)
I E = r ⋅ I Re st
142
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Topraklama tesisinin tasarımı
EN 50522
Temel Boyutlandırma
IEEE Std. 80
Temel Boyutlandırma
IE ve ZE nin belirlenmesi,
buradan UE = IE x ZE
IE için Çizelge-1’e, ZE için
Ek-N’ de N.3’e bakınız.
Global topraklama
Evet
UE ≤2 UTp
(C2)
IE ve ZE nin belirlenmesi,
buradan UE = IE x ZE
UTp için Şekil-6‘ya
atıf yapar.
Hayır
UM, US
UE ≤4 UTp
Hayır
Ek önlemler
Hayır
UT veya IB nin
belirlenmesi
UT ≤ UTP
veya IB ≤ IBp
Evet
IBp(izin verilen
vücut akımı) IEC
60479-1’ deki c2
Hesap ile eğrisine atıf yapar
(EK-C’ ye bakınız).
veya
ölçme ile
UM ≈ UE
1
t
Kabul ve tespit edilen
M önlemleri (EK-D ye
bakınız).
Evet
UTp için doğru
uygulama
143
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Topraklama İletkenlerinin ve Topraklayıcıların Akım Taşıma
Kapasitelerinin Hesaplanması
5 saniye içerisinde kesilebilen hata akımları için topraklama iletkenlerinin ve
topraklayıcıların kesiti aşağıdaki formülden hesaplanacaktır.
I
A= F ⋅
k
t
ϑf + β
ln
ϑi + β
veya
tF
A = IF ⋅
k
k = M ⋅ ln
ϑf + β
ϑi + β
Burada:
A Kesit (mm2),
I İletken akımı ( A,etkin değer) ,
t Hata akımı süresi (s),
k Akım taşıyan kısmın malzemesine bağlı katsayı, çizelge B.1 de başlangıç sıcaklığı 20 o C
baz alınarak en çok kullanılan malzemeler için değerler verilmiştir,
β Akım taşıyan kısmın 0°C’deki direncinin sıcaklık katsayısının tersi (Çizelge B1 e bakınız),
ϑi Başlangıç sıcaklığı ( °C); değerler IEC 60287-3-1 den alınabilir. Tespit edilmemiş ise1 m
derinlikteki toprak sıcaklığı 20°C olarak kabul edilebilir,
ϑf Son sıcaklık. (°C).
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
144
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Hata akımına bağlı en
yüksek vücut akımı
Hata süresi
Dokunma gerilimine bağlı
vücut direnci (el-el)
Vücut akımı
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Dokunma gerilimi V
Vücut direnci
Ω
145
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Hata akımına bağlı olarak müsade edilen dokunma gerilimi
Hata süresi
Müsaade edilen dokunma gerilimi
UTp
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
146
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Müsaade edilen dokunma gerilimi
Gerilim V olarak
5 saniyeye kadar müsaade edilen dokunma gerilimi
Zaman t ms olarak
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
147
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Hata akımına bağlı olarak topraklama iletkeni ve
topraklayıcı için kısa devre akım yoğunluğu
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
148
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Halka veya düz olarak
yerleştirilmiş yatay topraklayıcın
yayılma direnci
Düşey olarak yerleştirilmiş derin
topraklayıcın yayılma direnci
5Ω
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
149
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Örnek: Transformatör merkezi topraklama uygulaması
Çıplak
bakır
1x35 mm2
Halka topraklayıcı
Topraklama
iletkeni
NYY-J
1x50 mm2
Yıldız topraklayıcı Çıplak bakır,
Derin topraklayıcı
l = 50m, h =0,5 m
1x35 mm2
2 adet , h = 7,5 m, φ = 20 mm
Paslanmaz çelik
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
150
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Ek önlemler Ek-D:
Yerin izole
edilmesi
Dokunmaya
Karşı koruma
Potansiyel
dengeleme
Potansiyel
düzenleme
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
151
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Koruma ve işletme topraklamalarının birleştirilmesi durumunda kesit hesabı
1. IEC 60 909’a göre YG tarafındaki
empedans değeri:
c ⋅ U n2 1,1 ⋅ (400V ) 2
ZQ = " =
= 0,352m Ω
500 MVA
S kQ
10/0,4 kV,
YG
630 kVA, %6
AG
500 MVA
X Q = 0,995 ⋅ Z Q = 0,995 ⋅ 0,352m Ω = 0,35mΩ
A=?
RQ = 0,1 ⋅ X Q = 0,1 ⋅ 0,35m Ω = 0,035mΩ
2. Transformatorün empedansı: SrT = 630 kVA, % 6
RT = 2,92 m Ω, X T = 14,71m Ω
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
152
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Empedansların toplamı:
Rk = 2,955 mΩ
X K = 15,06 m Ω
Kısa devre yerindeki empedans:
Z k = Rk2 + X k2
Z k = 2,955 2 + 15,06 2 mΩ = 15,347 m Ω
I k"1max =
c ⋅U n
0,95 ⋅ 400V
=
= 14,30kA
3 ⋅ Zk
3 ⋅15,347 mΩ
Not: Bu hesabda transformatorun sıfır empedansı yaklaşık olarak doğru
empedansına eşit alınmıştır.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
153
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Tesiste en kötü şartlarda dikkat edilmesi gereken akım
"
I kEE
= 0,85 ⋅ I k" 3 = 0,85 ⋅ 14,30kA = 12,15kA
Kablo azaltma katsayısı ile:
"
"
I kEE
− yayı = 0,65 ⋅ I kEE = 0,55 ⋅ 12,15kA = 7,9kA
Topraklama sistemi bu akım için tasarlanmalıdır.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
154
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
2000
1000
800
A/mm2
600
400
300
200
150
G
100
1
80
2
60
3
40
30
4
20
10
0,06 0,08 0,1
0,2
0,4
0,6 0,8 1
0,5 s
1s
2
tF
4
6
8 10
S
1,3 ve 4 no’lu eğriler 300 0C, 2 no’lu eğri 150 0C son sıcaklık için geçerlidir.
1) Bakır, çıplak veya galvanizli, 2) Bakır, kalaylı veya kurşun kaplı, 3) Alüminyum, sadece
topraklama iletkeni için, 4) Galvanizli çelik.
Şekil B-1: Hata akımı süresi tF’ ye bağlı olarak topraklama iletkenleri ve
topraklayıcılar için kısa devre akım yoğunluğu G
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
155
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
A/mm2
G
195
70
Cu
37
St
V4A
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
156
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Hata akımı süresini 1s ve 0,5 s kabul ederek gerekli olan topraklama
iletkenin kesiti kısa devre akım yoğunluğu Şekil B-1’den okunur. Buna göre
A
mm 2
A
1 s için G = 70
mm 2
0,5 s için G = 100
ve
Bu değerlerle topraklama iletkeninin kesitini hesaplayalım
I k"
7,9kA
0,5 s için A =
= 79mm 2
=
G 100 A
mm 2
I k"
7,9kA
1 s için A =
= 112mm 2
=
G 70 A
mm 2
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Kesit 95 mm2 seçilir.
Kesit 120 mm2 seçilir.
157
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
YG ve AG Sistemlerinde Topraklama
Tesislerinin Birleştirilmesi veya Ayrılması
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
158
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Tasarım ile ilgili akımlar
U E x ⋅ U Tp
ZE =
=
IE
r ⋅ IF
x =1
x≤2
I k"1
(
I E = r ⋅ I k"1 − ITr
)
Termik zorlama için
UE und UT için
Ortak topraklama sistemi
2< x≤4
tf ≤ 5s ⇒ U E < 1200V
TT sistemde
>4
tf > 5s ⇒ U E < 250V
159
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Koruma ve işletme topraklamalarının ayrılması durumunda kesit hesabı
I k"1
I k"1 =
U0
230V
= 23,1A
=
RE + RB
10Ω
I k"1 =
U0
230V
= 46,2 A
=
RE + RB
5Ω
I k"1 =
U0
230V
= 115,5 A
=
RE + RB
2Ω
Kesit NYY 1x50 mm2
yeterlidir.
RB = ?
RE = ?
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
160
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Koruma ve işletme topraklamalarının birleştirilmesi durumunda kesit hesabı
I k"1
Çıplak bakır
şerit
I k"1 =
U0
U0
=
U n2
ZT
uk
S rT
230V
=
= 24kA
400V 2
0,06 ⋅
1000kVA
I ⋅ t 24kA ⋅ 0,5s
S=
=
= 107 mm 2
k
A s
159
mm 2
3 x 40 mm, Cu yeterlidir .
RT
161
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Direklerde topraklama tesisleri, Aşırı gerilim koruma
düzenekleri
34,5kV
RD =
UD
ID
550 kV
80 kA
= 6,8 Ω
=
YG: 5 Ω
AG: 10 Ω
400V/
230V
Dağıtım
panosu
topraklaması
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Trafo yıldız
noktası
topraklaması
Direk
topraklaması
Parafudr
topraklaması
162
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
8. Elektrik Tesislerinde
Ölçme ve Denetleme
IEC 60364-600
Topraklamalar Yönetmeliği
Topraklama Tesislerinde
Ölçmeler
ETTY Sayfa
161 Madde
10a)
Madde 7- Topraklama Tesislerinde Muayene, Ölçme ve Denetleme Madde 10-a)
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
163
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Madde 7- Topraklama Tesislerinde Muayene,
Ölçme ve Denetleme Madde 10-a)
1. Ana ve tamamlayıcı potansiyel dengeleme,
koruma iletkenlerinin sürekliliği,
2. Yalıtım direnci gerilim altındaki iletkenler ve her
bir gerilim altındaki iletken ve toprak arasında,
tesis enerjilenmeden önce,
3. TT sistemde kurulan topraklayıcının yayılma
direnci,
4. TN sistemde çevrim empedansı,
5. Tek faz kısa devre akımı ve olası toprak hatası
akımı,
6. RCD mekanik olarak (4 haftada bir) ve
elektriksel olarak (her yıl) ölçülecektir.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
164
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Tesisi kuran kişi topraklama direnci
hakkında bir fikir edinmek amacıyla
ölçüm yapar.
Tesisin güvenliği için bir kriter
değildir!!!!
165
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
1. Koruma iletkenlerinin, ana ve tamamlayıcı
potansiyel dengeleme iletkenleri bağlantılarının
sürekliliğinin ölçülmesi
YBK
Sayaç
<1Ω
APDB
Temel
topraklama
< 0,1 Ω
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
166
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
2. İletkenlerin yalıtım direncinin ölçülmesi
PE köprüsü
> 1 MΩ
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
167
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
3. Beslemenin otomatik açma işlemiyle
kesilip kesilmediğinin denetlenmesi
Ölçme
cihazı
Zs ≤
U0
Ia
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Çevrim
empedansının
kontrolü
168
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
4. Topraklama direncinin ölçümü
Sondaj
U0
U0
, RA ≤
RA ≤
Ia
I ∆n
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
169
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
5. RCD (KAR) ölçümü
t a , I ∆n
Sondaj
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
170
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Binalarda parazit akımlar
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
171
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Kaçak akımlar
Elektronik kartlar
Su borusu
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Kalorifer boruları
172
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Bilgisayar bilgiişlem kablosu
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
173
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Bilgi-işlem
dairesinde
topraklama iletkeni
174
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
6. Ölçüm sonuçları
EITY Taslak
Linye
1
Kablo kesiti
mm2
AAKC
Tipi In
Ryal
MΩ
IPE
mA
RPE
Ω
RPA
Ω
ZS
Ω IK/A
RCD /30mA
In
I∆n
UT
V
RA
Ω
NYM-J 3x1,5
B 10 A
>2,5
<10
<1
<0,1
1,84 125
25
2
25
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
22mA
175
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
7. Yanlış Ölçüm sonuçları
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
176
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
9. YG Elektrik Tesislerinde
Ölçme ve Denetleme
EN 50522
Bölüm 8
ETTY Sayfa 222
177
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Ek N- YG’de Ölçme:
Yeni Tesis Edilecek veya Mevcut Topraklama Tesislerinde Yapılacak
Ölçmeler
Akım-gerilim yöntemiyle topraklama empedansının belirlenmesine örnek
(1 - rE ) IM
IM
IM
USTM
RET
RET
RES
UEM
Ölçme
elektrodu
RET
RET
Sonda
Uzaktaki
topraklayıcı
IEM = rE . IEM
Referans
toprak
≥ 5km
IM
IEM
rE
RES
RET
UEM
USTM
Deney akımı (genel olarak yalnızca akım veya gerilimin mutlak değeri belirlenir),
Ölçme sırasında topraklama akımı (bu durumda doğrudan doğruya ölçülemez),
Uzaktaki topraklayıcıya kadar hattın azalma katsayısı,
Topraklama şebekesinin (gözlü topraklayıcının) yayılma direnci,
Direğin yayılma direnci,
Ölçme sırasındaki topraklama gerilimi,
Ölçme sırasındaki dokunma kaynak gerilimi.
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
178
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Toprak Özgül Direnci (Toprak özdirenci)
Yere akan akım büyük dirençler ile karşılaşır. Topraklayıcıların dirençlerini
hesaplamak veya ölçmek için toprağın özgül direncinin bilinmesi gerekmektedir.
Toprak çok karışık bir iletken ve yapıya sahip olduğu için her toprağın cinsinin
önceden bilinmesi önemlidir. Özgül toprak direnci toprağın sıcaklık ve nemine
bağımlı olarak aylar arasında farklı değerler gösterir. Killi toprak ekili arazinin özgül
toprak direnci 100 Ωm olduğunu kabul edersek, topraktan 1A geçtiğinde gösterilen
alanda 100V oluşur.
Kenarı 1 m olan bir
kübün özgül direnci:
R⋅ A
ρE =
l
 Ωm 2

 m = Ωm 


Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
179
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Toprak Özgül Direnci Ölçümü
Wenner Metotu
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
180
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Wenner Metotuna göre Özgül Toprak Direncinin Ölçülmesi
Göz önüne alınan toprak tabakasında doğru bir çizgi üzerinde a (m) eşit
uzaklıkta 4 adet kısa topraklama kazığı aşağı yukarı a/3 derinliğine çakılır
ve sırasıyla topraklama ölçü köprüsünün 4 klemensine bağlanır. Bir çok
yerde a = 0,5 m ve a = 1 m olacak şekilde ölçüler yapılır.
Özgül toprak direnci a derinliğe kadar olan toprağın ortalama değeri
olarak geçerlidir. Topraklayıcının döşenme derinliğine tekabül eden a
uzaklığı değiştirilerek elde edilen ölçüler vasıtasıyla en uygun özgül
toprak dirençleri elde edilir.
Ölçüm cihazının T ucundan 100-150 Hz + I akımı toprağa gönderilir.
Bu akım − I olarak YT noktasından geri döner ve S1 ve S2 uçlarında bir
potansiyel farkı oluşur. Gerilim-Akım oranı Ω cinsinden cihazdan okunur.
T: Topraklayıcı (elektrot)
S1: 1. Sonda
S2: 2. Sonda
YT: Yardımcı topraklayıcı (elektrot)
Cihazdaki
kısaltmalar:
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
T
a
S1
S1 ve S2 noktalarında T ve YT
elektrotlarının oluşturduğu potansiyel:
S2 YT
a
t
T ve YT elektrotundan r
uzaklıktaki bir noktanın
potansiyeli:
ρE ⋅ I
φ=
2π ⋅ r
181
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
ρE ⋅ I  1 1  ρE ⋅ I
φP1 =
⋅ −  =
2π  a 2a  4πa
a
e
ρE ⋅ I
φP 2 =
2π
ρE ⋅ I
 1 1
⋅
− =−
4πa
 2a a 
ρE ⋅ I  ρE ⋅ I 
U = φP 2 − φP 2 =
− −

4πa  4πa 
ρE ⋅ I
U=
2πa
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
182
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
S1 ve S2 arasında kalan toprağın özgül direnci:
R=
U
I
ρE ⋅ I
ρE
R = 2π ⋅ a =
I
2π ⋅ a
ρ E = 2π ⋅ a ⋅ R
Ölçülen toprak özgül direnci görünen spesifik dirençtir. Aşağıdaki
şartlar geçerlidir:
ρE ≈ a
t=a
e ≤ a/3
t = 20L 30cm
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
183
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
184
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
ÖLÇME
YAPILAN AY
DENİZLİ TOPRAK ÖZGÜL DİRENÇ ÖLÇÜM CETVELİ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
OCAK
74
236
985
145
182
346
78
184
76
ŞUBAT
75
238
974
142
176
342
76
181
78
MART
76
241
944
135
170
332
75
176
75
NİSAN
77
220
1250
108
155
274
66
145
73
MAYIS
79
236
1280
118
162
284
72
156
78
HAZİRAN
84
243
1230
126
172
292
76
164
84
TEMMUZ
82
246
1340
132
168
286
74
168
82
AĞUSTOS
86
254
1380
146
172
292
78
172
89
EYLÜL
82
245
1235
134
168
286
74
168
84
EKİM
78
241
1130
128
158
284
68
156
78
KASIM
76
224
1135
122
144
284
72
158
76
ARALIK
77
201
1140
110
145
275
74
165
78
78,83
235,42
1,168,58
128,83
165,17
298,08
73,58
166,08
79,25
ORTALAMA
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
185
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Özgül toprak direnci ölçümü
Schlumberger Metotu
∆r
r2
⋅R
ρ =π
∆r
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
186
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Topraklama empedansı ölçüm sorunları
Sonda yönü
Topraklama
elektrotu
Yardımcı
elektrot
İndirici
merkez
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Direkler
187
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Topraklama direnci ölçümü- İki Nokta ölçümü (Tek elektrot)
Bu ölçüm basit olmakla
birlikte, hata oranları
yüksektir. Bağlantı kablo
dirençleri ölçümü etkiler.
H Etki alanı
E Etki
alanı
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
188
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Üç Nokta ölçümü
Ölçmeden önce topr.
ayrılmalıdır
S’e göre
pot. dağılım
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
Bu ölçüm küçük
tesislerde kullanılır ve
%62 yöntemi olarak
bilinir. S kazığı hareket
ettilerek potansiyel etki
alanı dışına çıkılır.
Büyük tesislerde dört
nokta yöntemi, doğrular
yöntemi ve eğim yöntemi
uygulanır. İletken
dirençleri dikkate
alınmadığından daha iyi
sonuçlar verir. Tercih
edilen ölçüm metotudur.
189
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Çevrim metotu ve akım trafosu ile topraklama direnci
ölçümü
Şalter
Şalter
Topraklama iletkeni
RE
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
190
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Topraklama empedans ölçümlerine örnekler
154 kV Şalt sistemi ölçüm raporu
Kaynak gerilim 440 V
Akıtılan akım 7,5 A
İzin verilem maksimum toprak empedans değeri 0,5 Ohm
Ölçülen toprak empedans değeri 0,213 Ohm
Hesaplanan maksimum dokunma gerilimi 867,42 V
Ölçülen maksimum dokunma gerilimi 102,848 V
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
191
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Topraklama empedans ölçümlerine örnekler
220 kV/ 110 kV / 20 kV
indirici merkez
20 kV/ 0,4 kV
Dağıtım
transformatörü
110 kV
iletim direği
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
192
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Ölçüm sayısı
397 dağıtım merkezinde yapılan
topraklama empedans ölçümleri
Empedans değerleri mΩ cinsinden
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
193
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Ölçüm sayısı
7815 adet , 380 kV iletim direklerinde yapılan
topraklama ölçümleri
Direnç değerleri mΩ cinsinden
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
194
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
195
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved
Yazarın Yayınları:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
I. Kasikci: Projektierung von Niederspannungsanlagen, Hüthig-Verlag, Heidelberg, 3. Auflage,2010,
ISBN: 978-3-8101-0274-4
Kasikci, Projektierungshilfe elektrischer Anlagen in Gebäuden, Schriftenreihe 148, 7. Auflage,
VDE-Verlag , 2012.
I. Kasikci, Kurzschlussstromberechnung in elektrischen Anlagen, DIN EN 60909-0 (VDE 0102),
3.Auflage 2011, Expert-Verlag, ISBN: 978-3-8169-3060-0
İsmail Kaşıkcı, Analysis and Design of Low Voltage Power Systems, Wiley-VCH, 2004 ISBN 3-52730483-5
İsmail Kaşıkcı, Short Circuits in Power Systems, Wiley-VCH, 2004, ISBN 3-527-30482-7
İsmail Kaşıkcı, Kompendium Planung von Elektroanlagen, Springer, 2001 ISBN 3-540-66290-1
İsmail Kaşıkcı, Alcak Gerilim Elektrik Tesislerinin Projelendirilmesi,Cihazlar, Standartlar, Pratik
Uygulama Ornekleri, ETMD Dizisi 02, 2002, ISBN 975-97704-0-7
İsmail Kaşıkcı, Elektrik Tesislerinde Topraklama Yonetmeliği Uygulama Kitabı, ETMD Dizisi 01,2002,
ISBN 975-97704-0-1-5:
İsmail Kaşıkcı, AG Elektrik Tesislerinde Topraklama ve Olcme Tekniği, TMMO EMO İzmir, 2004,ISBN
975-97704-0-1-5
İsmail Kaşıkcı,YG Elektrik Tesislerinde Topraklama, TMMO EMO İzmir, 2004 ISBN 975-97704-0-1-5
İsmail Kaşıkcı, IEC 60 909: Elektrik Tesislerinde Kısa Devre Hesapları, Birsen yayınevi, 2007
İsmail Kaşıkcı, Uygulamalı Alcak Gerilim Elektrik Tesisleri, IEC 60364 Normları ve Acıklamaları ISBN
978-975-511-532-0
İsmail Kaşıkcı, AG Elektrik Tesislerinde Topraklama ve Olcme, IEC 60364 Bolum 30, 41, 54, 600,DIN
18014, DIN VDE 01701.0702, ISBN 978-975-511-531-3
İsmail Kaşıkcı, Elektrik İc Tesisleri Yonetmeliği, Topraklamalar Yonetmeliği ve Proje
HazırlamaYonetmeliğinin Uygulanması (Hazırlanmakta)
İsmail Kaşıkcı, Temel Muhendislik Formulleri (Hazırlanmakta)
İsmail Kaşıkcı, Elektrik Muhendisliği, Uretim, İletim ve Dağıtım (Hazırlanmakta)
Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Topraklama
196
© Prof. Dr. Ismail Kaşıkçı /-All rights reserved