×

IEC 60364 Standardı Doğrultusunda Artık Akım Cihazı Uygulamaları ve Ürün Seçimi

                        Resim: Prof Dr. Dr. Biegelmeier'ın  G tipi artık akım koruma cihazları ve elektrik akımının insan vücudu 
                       üzerindeki etkilerinin çalışmaları 


IEC 60364 Standardı Doğrultusunda
Artık Akım Cihazı Uygulamaları ve Ürün Seçimi


Barış Akdoğan 
 

Artık akım cihazları (RCD'ler), tüm modern alçak gerilim kurulumlarında önemli bir rol oynar. Toprak hatalarından kaynaklanan elektrik çarpması ve özel alanlarda yangın risklerine karşı yüksek derecede koruma sağlarlar. RCD'lerin en önemli özelliği, insanları enerji altındaki kısımlara doğrudan temasa karşı koruma yetenekleridir ki bu koruma seviyesini tek başlarına devre kesiciler veya sigortalar asla sağlayamaz.

Diferansiyel korumanın gerçek prensibi, 1928'de yüksek gerilimle temas durumunda koruma için bir çözüm olarak tanımlanmıştır. Alçak gerilim tesislerinde kullanım için çalışan ilk artık akım cihazları, 1940'larda Almanya'da, yalıtım hatası durumunda korumaya yönelik olarak piyasaya sunuldu. Hassasiyetleri 100 mA civarındaydı ve 1950'lerde bu hassasiyet 30 mA seviyelerine çıkarıldı. 1960'lı yıllarda, gerilimli kısımlarla doğrudan temas halinde dahi koruma sağlayan hassas artık akım cihazları ile ek koruma yaygın olarak uygulanmaya başlandı. İlk etapta banyolarda, dış mekan tesisatlarında ve tarımda uygulandı. Bu önlem, alçak gerilim tesisatlarındaki ölümlerin ve ölümcül yaralanmaların sayısını gözle görülür şekilde azalttı.

Günümüzde ise artık akım cihazları, elektrik tesisat standartları doğrultusunda hemen hemen tüm alçak gerilim tesisatlarında “ek koruma” olarak uygulanmaktadır.

 

Şekil 1 - Gecikmeli tip (G tipi) artık akım cihazı (Prof.Dr. Biegelmeier, 1957 tarafından patentli), 35 mA hassasiyet; Felten&Guilleaume, Avusturya, 1958 tarafından üretilmiştir (F&G = Eaton)

Hassas RCD'lerin, temel korumada (doğrudan temasa karşı koruma) veya hata korumasında (dolaylı temasa karşı koruma) herhangi bir hata oluşması durumunda ve ayrıca kullanıcıların dikkatsizliği durumunda, bir ek koruma olarak etkili olduğu kanıtlanmıştır. 5xIΔn’de 40 ms içinde ve anma açma akımı IΔn'de 300 ms içinde beslemeyi kesmek üzere tasarlanmıştır. Bu kesme süreleri aynı zamanda zaman gecikmeli G tipi RCD'ler için de geçerlidir.
IEC 60364 Standardı Doğrultusunda Artık Akım Cihazı Kullanımı

IEC 60364-4-41'e göre artık akım koruması açık bir şekilde ek koruma olarak tanımlanmaktadır ve bu koruma, elektrik çarpmasına karşı korumanın tek yolu olmamalı ve temel koruma ve hata koruması olarak tanımlanan koruma önlemlerinin yerini almamalıdır.

IΔn ≤ 30 mA hassasiyetli RCD'ler, tehlikeli iletken kısımlara doğrudan temasa karşı koruma sağlayabilir. Yanlız başına tek bir koruma olarak değil, beslemenin otomatik olarak kesilmesi (madde 411), çift veya güçlendirilmiş yalıtım (madde 412) veya akım kullanan donanımın beslemesi için elektriksel ayırma (madde 413) gibi koruma önlemlerine ek bir koruma olarak kabul edilir.

IEC/HD 60364-4-41:2017 standardına göre, ek koruma için kullanılan 30 mA hassasiyete sahip bir artık akım cihazının kullanımı aşağıdaki durumlarda zorunludur:

• Anma akımı 32 A'yi aşmayan, vasıfsız kişiler (elektrik konusunda yeterliliği olmayan kişiler) tarafından kullanılan ve genel kullanıma yönelik prizler için (madde 411.3.3),

• Anma akımı 32 A'yı aşmayan dış mekanda kullanım için tasarlanmış (örneğin çim biçme makinası, elektrikli ızgara, bina dışındaki pompalar, vb.) mobil cihazlar için (madde 411.3.3),

• yerleşim amaçlı olarak tasarlanmış konutlarda, aydınlatma armatürlerini besleyen son devreler için (madde 411.3.4).

Genel olarak TT sistemlerde hata koruması için artık akım cihazını  kullanılmalıdır.

Kalifiye/eğitimli personelin kullandığı prizler veya onların gözetimleri altında kullanılan özel tip ekipmanın bağlanması için tasarlanmış özel çıkışlar (örn. ofis ekipmanı ve bilgisayar teknolojisi için prizler veya cihazlara güç sağlamak için prizler veya istenmeden kapatılması önemli hasara neden olabilecek buzdolapları gibi) bu zorunluluktan muhaf tutulmaktadır.

Ayrıca ek korumanın temel koruma ve hata koruması önlemleri ile birlikte kullanımı, IEC 60364 standardının 7. bölümünde belirtildiği şekilde, belirli dış etki koşulları altında ve belirli özel konumlarda zorunludur. Bu özel alanlardan bazıları aşağıdaki gibidir;
 
  • IEC 60364-7-701     Banyo veya duş içeren alanlar
  • IEC 60364-7-702     Yüzme havuzları ve çeşmeler
  • IEC 60364-7-703     Sauna ısıtıcısı içeren odalar veya kabinler
  • IEC 60364-7-704     Şantiye tesisatları
  • IEC 60364-7-705    Tarım ve bahçecilik tesisleri
  • IEC 60364-7-706     Hareket sınırlayıcı iletken alanlar
  • IEC 60364-7-708     Karavan ve kamp parkları ve benzer alanlar
  • IEC 60364-7-709     Yat limanları ve benzer alanlar
  • IEC 60364-7-710     Tıbbi alanlar
  • IEC 60364-7-711     Sergiler, fuarlar ve standlar
  • IEC 60364-7-712     Fotovoltaik (PV) güç besleme sistemleri
  • IEC 60364-7-713     Mobilyalar 
  • IEC 60364-7-714  Dış aydınlatma tesisatları
  • IEC 60364-7-717  Mobil veya taşınabilir üniteler
  • IEC 60364-7-721  Karavan içi elektrik tesisatları
  • IEC 60364-7-722  Elektrikli araç şarj istasyonları
  • IEC 60364-7-729  Çalışma veya bakım geçiş yollarındaki özel tesisatlar
  • IEC 60364-7-740  Fuar alanları, eğlence parkları ve sirklerdeki geçici elektrik tesisatları
  • IEC 60364-7-753  Isıtma kabloları ve gömülü ısıtma sistemleri
     
  • Yine asansörlerde, EN 81-20 standardı doğrultusunda, kabin aydınlatmasına bağlı olan priz devreleri, kuyu aydınlatma devresi üzerindeki priz devreleri, 50 V AC ‘den daha büyük gerilimdeki kontrol devrelerine sahip kat kumanda ve kat göstergeleri ile emniyet devreleri, 50 V AC ‘den daha büyük gerilimde çalışan asansör kabinindeki devreler gibi devrelerde 30 mA eşik değerini geçmeyen artık akım koruma cihazları ile ek koruma yapılmalıdır.
RCD’lerin kısa devre koşulları altındaki anahtarlama kapasiteleri oldukça sınırlıdır. Bu nedenle RCD’ler mutlaka kısa devre akımlarına karşı, RCD’nin ön tarafına bağlanacak bir aşırı akım koruma cihazı ile korunmalıdır. Bu koruma, ideal olarak eriyen telli sigortalarla sağlanabileceği gibi, eğer geçiş enerji değerleri uygun ise minyatür devre kesiciler (MCB’ler) tarafından da sağlanabilir. Koruma elemanı olarak kullanılacak MCB’lerin mutlaka RCD üreticisi tarafından test edilip onaylanması gerekir.

İstenmeyen Açmaların Önlenmesi için Doğru RCD Seçimi ve Uygulaması

Günümüzdeki RCD uygulamalarında birçok sorunla karşılaşılmaktadır. Bunun en önde gelen nedeni, yapısal özellikleri ve çalışma prensibi açısından çok hassas olarak çalışmakta olan RCD’lerden kaynaklanan istenmeyen açmalardan dolayı oluşan enerji kesintileridir. İstenmeyen açmaların nedenleri ve bunları en az seviyeye indirebilmek için dikkat edilmesi gereken unsurlar aşağıdaki gibi özetlenebilir;

• En sık rastlanan istenmeyen RCD açma nedenlerinden biri, RCD'nin arkasındaki PE ve N iletkenlerinin, yalıtım hatası veya başka bir nedenle temas etmesi durumudur. Tesisatın ilk doğrulamasında açma yapmış olan bir RCD’nin arkasındaki PE ve N iletkenlerinin ayrılmış olduğunun kontrol edilmesi gerekir.

 


• Farklı RCD’lerin beslediği yüklerin nötr terminallerinin birleştirilmesi de istenmeyen açma sebebi olabilir. Tesisatta yer alan RCD sayısı kadar nötr terminal bloğu kullanılarak nötr iletkenlerinin ayrılmasına dikkat edilmelidir.



• Elektrik tesisatları üzerinden beslenen yükler, yapısal özellikleri nedeni ile doğal kaçaklar oluşturabilir. Örneğin bilgisayarların güç kaynakları, LED sürücüler ve frekans sürücülerin EMC filitreleri, genelde birkaç miliamperi geçmeyen seviyelerde akım kaçaklarına neden olabilirler. Her bir linyede oluşan bu kaçak akımlar toplanarak RCD’lerin gereksiz açma yapmasına neden olabilecek seviyelere ulaşabilirler. Bu tür durumların oluşmaması için tesisatın buna göre tasarlanması ve gerekirse bir RCD’ye bağlanabilecek bu tür doğal kaçak üreten yükler sınırlandırılmalıdır.



• Gereksiz enerji kesintilerinin bir diğer nedeni de, özellikle konutların girişlerinde tek bir RCD kullanılmasıdır. Tek bir linyede oluşan hata, bütün konutun enerjisiz kalması ile sonuçlanmaktadır. Bu tür gereksiz kesintilerin en aza indirgenmesi için özellikle mutfak prizleri, varsa klima tesisatı, banyo aydınlatma devreleri gibi kritik çıkışlar için ayrı ayrı artık akım koruma cihazları kullanılması faydalı olur.

• Yine kat dağıtım panolarında kullanılan 300 mA eşikli RCD’ler ile konut panolarındaki 30 mA eşikli RCD’ler arasında seçicilik olmaması da başka bir gereksiz enerji kesintisi nedenidir. Konut tesisatı içerisinde oluşan 300 mA üzerindeki bir kaçak, hem kat panosundaki 300 mA RCD’nin, hem de konut girişindeki 30 mA RCD’nin açmasına neden olabilir. Bunun önlenmesi için 300 mA eşikli RCD’lerin seçici tipte (S tipi) olması önerilir. Bu şekilde konut tesisatı içerisinde oluşan 300 mA üzerindeki bir kaçak sadece ilgili linyedeki 30 mA eşikli RCD’nin açmasına neden olacak ve seçicilik sağlanmış olacaktır.

• Parafudrların çalışması esnasında oluşan deşarj akımları da RCD’lerin istenmeyen açma yapmasına neden olabilir. Bu durumun önlenmesi için, IEC 60364-5-53 standardında ela alınan RCD ve SPD‘lerin koordinasyonu konusu dikkate alınmalıdır. Buna göre, aşırı gerilim koruma cihazları (SPD'ler) RCD'lerden önce kurulmalıdır. Eğer SPD’lerin RCD'lerden sonra kullanılması gerekiyorsa, istenmeyen açma oluşmaması durumu RCD'nin dayınımı ile sınırlıdır (G tipi için 8/20 μs genlikli gerilim dalgasına karşı darbe akım dayanımı 3 kA, S tipi için ise 5 kA dir). SPD’lerin RCD'lerden sonra kullanılması gereken durumlarda SPD’lerin 3+1 bağlantı yöntemi ile kurulması (TN-S ve TT sistemler için), maksimum deşarj dışındaki durumlarda RCD’lerin istenmeyen açma yapmasını önler.
 

Doğru Akımların ve Yüksek Frekanslı Alternatif Akımların RCD’lerin Çalışma Performansına Etkileri

RCD uygulamalarında karşılaşılabilecek bir başka önemli sorun ise, 50 Hz frekanslı sinüzoidal formdaki alternatif akımları algılamak üzere tasarlanmış olan standart AC tipi RCD’lerin çalışma performanslarının, DC veya yüksek frekanslı AC forma sahip artık akımlar nedeni ile olumsuz etkilenmesi ve hatta koruma işlevini yerine getirememesi (RCD’nin körleşmesi) durumudur.

Düzenli doğru akım oluşması durumunda, RCD’nin toplam akım trafosunun manyetik malzemesi doyuma ulaşır ve dolayısıyla RCD diğer AC artık akımlara karşı duyarsız hale gelebilir. Bunun sonucunda RCD’nin koruma işlevini yerine getirememe risk ortaya çıkar. Yine 50 Hz üzerindeki yüksek frekanslardaki artık akım cihazları standart RCD’ler tarafından algılanamayabilir.

Özellikle günümüz uygulamalarında elektrik tesisatlarına bağlanabilecek yüklerin tiplerine ve özelliklerine bağlı olarak DC ve karışık frekanslı AC artık akımlar ile karşılaşılma ihtimali artmaktadır. Örneğin monofaze frekans invertörü içeren çamaşır ve bulaşık makinaları, ısıtıcı pompaları, klima sistemleri, kaynak cihazları, matkaplar gibi cihazlar, karışık frekanslı artık akımlar oluşturabilirler. Bu tür yüklerin bağlandığı linyelerde IEC 62423 standardına uygun olarak tasarlanmış ve tam sinüzoidal ve yarım sinüzoidal (darbeli DC) akımların yanısıra 1 kHz’e kadar karışık frekanslı akımlar için de test edilmiş F tipi RCD’lerin kullanılması önerilir. F tipi RCD’ler 10 mA’e kadar düzenli DC akımlardan da etkilenmeden koruma işlevini yerine getirebilir.

10 mA’in üzerinde düzenli DC artık akımların oluşabileceği fotovoltaik sistemler, akü grupları, kesintisiz güç kaynakları, elektrikli şarj istasyonları, medikal cihazlar gibi yükler için ise, yine IEC 62423 standardına göre tasarlanmış B tipi RCD’lerin kullanılması önerilir.

Endüstriyel uygulamalarda sıkça kullanılan trifaze frekans invertörleri için ise, düzenli DC akımların yanısıra 50 kHz frekanslı AC akımlara kadar kullanılabilen özel Bfq tipi RCD’ler geliştirilmiştir.

Unutmamak gerekir ki doğru RCD seçimi, hem koruma işlevinin sürekliliğini garanti etmek, hem de istenmeyen açmaları en aza indirgemek açısından oldukça önemlidir.
 
Paylaş:
E-BÜLTEN KAYIT
Güncel makalelerimizden haberdar olmak için e-bültene kayıt olun!
Sosyal Medyada Bizi Takip Edin!
E-Bülten Kayıt