Artık  Akım Koruma Cihazları ile Toprak Hata Akımlarına Karşı Koruma

Yazı Dizisi-1

Alper Çelebi

Bölüm:1 – Giriş

Her yıl pek çok insan evlerde elektriksel kazalar sonucu yaralanmaktadır. Herkes, sigorta kutularına takılacak artık akım koruma anahtarları ile bu yaralanmaların çoğunluğundan korunabileceğini bilmez.

Artık akım koruma cihazları sizi ve ailenizi ölümcül elektrik çarpılmalarından korur  ve   standartta belirtilen ilgili alanlarda  yangına karşı bir koruma sağlar. Elektrik şokuna maruz kalındığında artık akım koruma cihazları çok kısa bir sürede elektriği keser. Kaçak akım koruma   cihazı  ,  standartta belirtilen beyan akımını geçmeyen bütün priz devreleri ve standartta belirtilen beyan akımını geçmeyen taşınabilir donanımın(cihazların) bağlı olduğu devreler için ek koruma sağlar.

Bu yazı dizisinin amacı artık akım koruma cihazlarının kullanımı ile ilgili  bilgi vermektir.

 

Bölüm:2 - Toprak Hatalarına Karşı Koruma

Elektrik Akımının İnsan Vücuduna Etkileri

Gerilim altındaki iletkenler ile temas sonucu elektriğin insanlara verdiği zarar, insan vücudundan akan akımdan kaynaklanmaktadır.

Bu etkiler:

• Sürekli kasılma: Akımdan etkilenen kaslar istemsiz olarak kasılarak akım taşıyan iletken bölümleri bırakmakta zorlanır. Not: Çok yüksek akımlar genellikle sürekli kasılmayı sağlamaz, çünkü vücut böyle akımlarla temasta, o kadar güçlü kasılır ki, istemsiz kas hareketleri genellikle kişiyi iletkenden uzaklaştırır.


• Solunum durması: Eğer akım solunum sistemini kontrol eden kaslardan akarsa, bu kasların istemsiz kasılması normal solunum sürecini değiştirir ve boğulma nedeniyle hasta ölebilir veya oksijen yeterisizliğinin yol açtığı travmaların sonuçlarına maruz kalabilir.


• Kalbin sürekli ve düzensiz kasılması (ventriküler fibrilasyon): En tehlikeli etki harici akımların, fizyolojik olanlar ile üstüste binerek, kontrolsüz kasılmalar oluşturarak, kardiyak döngüde (kalp atışı döngüsünde) değişikliğe neden olmasıdır. Bu anomali, uyarıcı durduğunda bile devam ettiği için geri dönüşsüz bir olay haline gelebilir.


• Yanıklar: Enerji (joule) etkisi ile insan vücudundan geçen akımdan kaynaklanan ısınma nedeniyle oluşur.

IEC 60479-1 Standardı "Akımın insanlara ve hayvanlara etkisi", elektriksel güvenlik gereksinimlerinin tanımlanması için kullanılacak insan vücudundan akan akımın etkileri hakkında bir kılavuzdur. Bu standart, bir zaman-akım şemasında, insan vücudundan geçen alternatif akımın (15 - 100 Hz) fizyolojik etkilerinin ilişkilendirildiği dört bölgeyi (Şekil 1) göstermektedir. Bu bölgeler Tablo 1'de gösterilmektedir.

Şekil-1: Alternatif akımın insan vücuduna etkilerini gösteren zaman-akım bölgeleri

Tablo 1: Alternatif akımın insan vücudundaki etkileri

Elektrik, canlılarda şoka yol açar, çünkü vücudumuzun sinir sistemlerinin ürettiği iç elektrik ile girişim yapan  dış bir güçtür.

Bu iki elektriksel kuvvetin karşılaşmasının neden şoka sebep olduğunu tam olarak anlamak için öncelikle elektriğin temellerini anlamamız gerekir.

Bilimsel anlamda, elektrik, temel bir güç olarak düşünülür ve son derece basit olan ve zamanın başlangıcından beri var olan bir güçtür.

Ne yazık ki, insan vücudu temel olarak sudan oluştuğundan, elektrik enerjisi veya gerilim için mükemmel bir iletken haline gelmektedir.

Kaza eseri, dışarıdaki elektrik enerjisi iletken olan vücutlarımıza girerse, sinir sistemimizin ürettiği iç elektrik enerjisi gerilimle karşılaştığında ve girişim yaptığında, şoka maruz kalacağız. Vücudumuzdaki şoklar ve elektriğin kendisine ne kadar zarar verdiği, vücudumuzun maruz kaldığı gerilime, enerjisinin seviyesine ve vücudumuzun elektrik enerjisinin akışına karşı ne kadar dirence sahip olduğuna bağlıdır.

Elektrik çarpması, bir elektrik akımının insan vücudundaki patofizyolojik etkisidir.

Akmın geçişi, temelde kas, dolaşım ve solunum fonksiyonlarını etkiler ve bazen ciddi yanıklara neden olur. Kurban için tehlike derecesi, akımın büyüklüğünün, akımın geçtiği vücudun kısımlarının ve vücuttan akan akımın süresinin bir fonksiyonudur.

Eğri C1, insanda bir elden ayağa 30 mA'dan daha büyük bir akım geçtiğinde, ilgili insanın elektrik kısa süre içerisinde kesilmediği durumda ölme ihtimalini gösterir.

C1 eğrisine yakın nokta 500 ms / 100 mA,% 0.14'lük bir derecede kalp fibrilasyonu olasılığına karşılık gelir.

İnsanların elektrik çarpmalarına karşı korunması, uygun ulusal standartlara ve kanuni düzenlemelere, uygulama kılavuzlarına, resmi kılavuzlara ve yönergelere uygun olarak alçak gerilim tesisatlarında sağlanmalıdır. İlgili IEC standartları şunlardır: IEC 60364, IEC 60479, IEC  TR 60755, IEC 61008, IEC 61009 ve IEC 60947-2.

Doğrudan ve Dolaylı Temas

İki olası elektrik çarpması türü vardır:

Doğrudan temas: Bir devrenin bir parçasını oluşturan ve  gerilim altında olması beklenen bir bölümle  temas sonucunda bir elektrik çarpması meydana gelir.   

Koruma  önlemleri “ besleme kaynağının otomatik olarak devre dışı olması”  ve “(SELV/PELV) çok düşük gerilim” koruma önlemlerinin uygulanması  kaydıyla , Beyan artık çalışma akımı 30 mA’yı geçmeyen RCD’lerin kullanılması,  doğrudan temasa karşı koruma önleminde ,  ve /veya dolaylı temasa  karşı koruma önleminde veya kullanıcıların dikkatsizliği sonucunda hatanın gerçekleşmesi durumunda  a.a. sistemlerinde  “ek koruma”  olarak kabul edilir.

Tipik bir örnek, bir aydınlatma anahtarının   kapağı çıkarıldığında ve   dikkatsizlik  sonucunda içindeki gerilim altındaki iletkenlere dokunma durumu. Hassasiyet akımı 30 mA veya daha düşük olan bir artık akım koruma cihazı ile ek koruma sağlanabilir.







Not: Bilgi için açıklamalar

 TS HD  60364-4-41    2008

415.1 İlave koruma: Artık akım koruyucu cihazlar (RCD’ler)

415.1.1 Beyan artık çalışma akımı 30 mA’yı geçmeyen RCD’lerin kullanılması, temel koruma (doğrudan temasa karşı koruma) ve/veya arıza koruması veya kullanıcıların dikkatsizliği için hükmün ortadan kalkması durumunda a.a. sistemlerde ilave koruma olarak kabul edilir.

415.1.2 Bu çeşit cihazların kullanılması korumanın tek bir düzeni olarak kabul edilmez ve Madde 411 ila Madde 414’te belirtilen koruyucu tedbirlerin birisinin uygulanmasına olan ihtiyacı önlemez.

Dolaylı temas: Elektrik tesisatı ile bağlantılı olan ve normalde gerilim altında olması beklenmeyen ancak bir hata sonucunda gerilimli hale gelen bir noktaya temas ile elektrik çarpması.



Temel koruma (Doğrudan Temasa Karşı Koruma)

Doğrudan temastan kaçınmanın yöntemleri, çoğunlukla insanların gerilim altındaki bölümlere  doğrudan erişilmesini engelleme ile ilgilidir. Bu yöntemler şunları içerir:

- Gerilim altında bulunan bölümlerin   temel  yalıtımı, standart yöntemdir.





- Dokunmayı önlemek için mahfazalar ( sigorta kutuları ) veya bariyerler



- Gerilim altındaki bölümlere dokunmayı önlemek için bu bölümler en az  IPXXB veya IP2X koruma derecesi sağlayan mahfazaların içinde veya bariyerlerin arkasında  olmalıdır.

- Kişilerin ulaşamayacağı yerlere yerleştirilmesi veya insanların  gerilim altında bulunan bölümlere  ulaşmasını önlemek için engellerin kullanılması. Bu koruma ile yalnızca deneyimli veya eğitilmiş kişilerin erişimi olan yerler kullanılır.

- Artık akım cihazlarının kullanılması sadece “gerilim altında olan bulunan bölüm  ile topraklanmış bir bölüm arasında temas olduğunda” ek koruma sağlar,



Hata Koruması (Dolaylı Temasa Karşı Koruma)

Dolaylı temaslara karşı korunma yöntemleri aşağıdaki gibi sınıflandırılır:

- kaynağın otomatik olarak kesilmesi suretiyle koruma;

- Devrenin otomatik olarak ayrılması dışında koruma (topraklama  eş potansiyel topraklama , çift  yalıtım, elektriksel ayırma

- Çok düşük gerilim güç kaynağı.



Ek Koruma

Doğrudan temas tehlikelerine karşı ek bir koruma beyan artık çalışma akımı 30 mA veya daha düşük olan artık akım cihazları kullanılması ile sağlanmaktadır.



IEC 60364-4-41'e göre, tüm bölgelerde ≤ 20 A nominal akıma sahip prizleri besleyen devreler için ve bina  dışında kullanılan beyan akımı ≤ 32 A  olan taşınabilir cihazlar için yüksek hassasiyetli kaçak akım koruma cihazları (IΔn ≤30 mA) ile ek koruma sağlanmalıdır.



Neden 30mA IΔn tercih edilir?

“IΔn = 30mA“ artık akım koruma cihazları hem dolaylı temas tehlikelerine karşı hem de doğrudan temas tehlikelerine karşı ek koruma sağlar.

Yangın Koruması

Artık akım koruma cihazları, yalıtım hataları nedeniyle yangın riskine karşı çok etkili koruma sağlayan cihazlardır, çünkü diğer koruma cihazları  için çok düşük, ancak yangına neden olan kaçak akımları (örneğin 300 mA) algılayabilirler.

Bu tür bir hata  akımı diğer koruma cihazlar tarafından algılanamayacak kadar düşüktür (aşırı akım, geri dönüş süresi).

Kaçak akımının ortaya çıkabileceği TT, IT ve TN-S sistemler için, 300 mA hassasiyetli kaçak akım koruma cihazı kullanımı bu tür bir hata nedeniyle yangın riskine karşı  gereken alanlarda koruma sağlar.  Yazı dizimiz de  bu alanlar açıklanacaktır .



Bazı deneyler, çok düşük bir kaçak akımın (birkaç mA) artabileceğini ve 300 mA'den itibaren nemli ve tozlu ortamlarda bir yangına neden olabileceğini göstermiştir

Bundan sonraki yazı dizimizde  “Elektrik dağıtım sistemlerinin  sınıflandırılması ve bu sistemlerde artık akım cihazlarının  kullanımı "  anlatılacaktır.

Yararlanılan Kaynaklar :

a)HD 60364-4-41

b) ABB “ Protection against earth faults with residual current devices “ Technical Guide