Artık  Akım Koruma Cihazları ile Toprak Hata Akımlarına Karşı Koruma

Yazı Dizisi-2

Alper Çelebi

Yazı dizimizin bu bölümünde, elektrik dağıtım sistemlerinin sınıflandırılması ve bu sistemlerde oluşan hata akımlarından bahsedeceğiz.

Bölüm-3: Elektrik Dağıtım Sistemlerinin Sınıflandırılması

Toprak hatasının  büyüklüğü ve gerilim altındaki bölümlere temasla ortaya çıkan sonuçlar  özellikle güç sisteminin  nötr düzenlemesi  ve  onun tipine bağlıdır. Sonuç olarak, toprak hatalarına karşı korumada uygun cihazı seçmek için tesisatının dağıtım sistemini bilmek gereklidir. Uluslararası Standart IEC 60364-1, elektrik sistemlerini iki harf kombinasyonuyla sınıflandırır.

İlk harf, güç sisteminin toprak bağlantısını belirtir:

-T  = Bir noktanın toprağa doğrudan bağlanması .   AA sistemlerinde Genellikle Nötr

-I= Gerilim altındaki tüm bölümlerin topraktan ayrılmış olması  veya bir nokta, genellikle nötr üzerinden, bir empedans ile toprağa bağlı.

İkinci harf, Dış(açıktaki)  iletken bölümlerin toprakla olan ilişkisini belirtir:

T= Dış (Açıktaki) iletken bölümlerin toprağa doğrudan elektriksel bağlantısı

- N = Dış( Açıktaki) iletken bölümlerin güç sisteminin topraklama noktasına doğrudan elektrik bağlantısı.

Ardından gelen harfler, nötr ve koruma iletkenlerinin düzenlenmesini gösterir:

- S = nötr ve koruma işlevi ayrı iletkenler tarafından sağlanır

- C = nötr ve koruma işlevi tek bir iletkende (PEN iletkeni) birleştilir.

Yukarıdaki tanımlara göre, ana güç sistemleri türleri aşağıda açıklanmaktadır.

TT sistemler

TT sistemlerinde, nötr ve açıktaki (dış) iletken bölümler elektriksel olarak bağımsız toprak elektrotlarına bağlanır (Şekil 1); Bunun sonucunda  toprak hattı akımı devresini toprak üzerinden  tamamlayarak güç kaynağına geri döner (Şekil 2)

Şekil-1: TT sistem yapısı

Şekil-2: TT sistemlerde toprak hata akımı

TN sistemler

TN sistemlerinde, nötr doğrudan topraklanırken, açıktaki (dış iletken) bölümler  nötrün aynı topraklama düzenine bağlanır. TN elektrik sistemleri, nötr ve koruma iletkenlerinin  ayrı olup olmadığına bağlı olarak üç tipe ayrılabilir:

1. TN-S: Nötr iletkeni N ve koruma iletkeni PE ayrılmıştır (Şekil 3)

Şekil-3: TN sistem yapısı

2. TN-C: Nötr ve koruma fonksiyonları PEN olarak adlandırılan tek bir iletkende birleştirilir (Şekil 4)

























Şekil-4: TN-C sistem yapısı

3. TN-C-S: Nötr ve koruma  kısmen tek bir PEN iletkenine ve kısmen ayrılmış PE + N'ye birleştirilir (Şekil 5).



























Şekil-5: TN-C-S sistem yapısı

TN sistemlerde toprak hata akımı, toprak elektrotundan bağımsız olarak  doğrudan (PE veya PEN iletkeni) üzerinden trafonun yıldız bağlantı noktasına geri döner  (Şekil 6).

























Şekil-6: TN-C sistemlerde toprak hata akımı

IT sistemler

IT sistemlerinin doğrudan topraklanmış gerilim altında olan kısımları yoktur, ancak gerilim altındaki kısımların yüksek empedanslarla toprak bağlantısına sahip olabileceği düşünülmektedir (Şekil 7). Açıkta kalan tüm iletken parçalar ayrı olarak veya grup halinde bağımsız bir toprak elektroduna bağlanır.





























Şekil-7: IT sistem yapısı

Toprak hatası akımı, açıktaki iletkenlerin toprak hattı düzeni ve hat iletkenlerinin toprak üzerinden trafonun yıldız noktasına geri döner (Şekil 8).





























Şekil-8: IT sistemlerde toprak hata akımı 

































Farklı Elektrik Dağıtım Sistemlerinde Artık Akım Koruma Cihazlarının Kullanımı

- TN sistemler. 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

- TT sistemler. TT sistemler, TN-C-S sistemlerden farklıdır, çünkü koruma toprak iletkeni (PE) ile nötr arasında hiçbir bağlantı mevcut değildir ve bunun yerine yerel topraklama elektrotlarına güvenilir. Yük ile besleme kaynağı arasındaki toprak dönüş yolunda oluşan toplam empedans, bir toprak hatasında aşırı akım koruma cihazlarının çalışmasını engelleyebilir. Bu dış iletken bölümleri  toprağa bağlı cihazların, dokunmaya karşı tehlikeli gerilimlere ulaşmasına neden olabilir ve aşırı akım dış iletken bölümlerinin koruma cihazı çalışmazsa toprak hata akımlarının sürekli akışı nedeniyle yangın tehlikesine neden olabilir.

- IT sistemler. Genellikle besleme sürekliliğinin gerekli olduğu yerlerde kullanılır. IT sistemlerinin kullanımı, birincil toprak hatası koşullarında besleme sürekliliğinin çok önemli olduğu hastaneler, ameliyathaneler, madenler, vb. özel uygulamalarla sınırlıdır. IT sistemlerin diğer sistemlerden farkı, beslemenin toprağa doğrudan bağlanmaması veya artık akım koruma cihazı kullanılmasını engelleyen nispeten yüksek bir empedansla toprak bağlantısı yapılmasıdır. IT sistemlerde, ilk toprak hatası herhangi bir kesintiye neden olmamalı, ikinci hatanın ortaya çıkması durumunda devre hızlı bir şekilde kesilmelidir. Artık akım koruma cihazları, ikinci hatalarda devrenin kesilmesi için uygundur.

Bundan sonraki yazımızda "Artık Akım Cihazları ile Koruma " anlatılacaktır.

Yararlanılan Kaynaklar :

1. a) IEC 60364-1


2. B) ABB “ Protection against earth faults with residual current devices “ Technical Guide