POTANSİYEL DÜZENLENMESİ VE POTANSİYEL DENGELENMESİ

POTANSİYEL DÜZENLENMESİ VE POTANSİYEL DENGELEMESİ

Kemal ÜÇLEROĞLU

Koruma Uzmanı SEGEM

Sosyal ve teknolojik gelişmeler istikametinde, kamu ve özel sektör sanayi kuruluşlarında görevli teknik perso nelin bilgi ve becerisini artırarak meslek içi ve danışman lık olmak üzere, çalışmalarını iki ayrı dalda sürdüren Sınai Eğitim ve Geliştirme Merkezi (SEGEM) müessese sinde, konusu "Elektrik Tesislerinde Koruma" olan eğitim programlarının sorumluluğunu konuşmacı ve programı yürüten kişi olarak görevliyim.

Bu arada 1978 yılından günümüze kadar geçen zaman dilimi içinde çeşitli illerimizi dolaşıp, dolaştığım bu illerde ki muhtelif tesisleri tetkik etmek imkanını buldum.

Ve yaptığım tetkikler maalesef pek içaçıcı değildir. Bun dan böyle her iki konuyu da enine boyuna ele almak ve sorumlu kişilerden bunun özellikle "potansiyel dengele mesinin pratiğe oturtulmasını rica etmek istiyorum.

Geniş bir sahayı kapladığından ve can güvenliği yönün den de daha büyük bir önem arzettiğinden, önce potan siyel dengelemesinin tarifini yapalım.

Tarif: Potansiyel dengelemesi; elektriğin bulunduğu bir yerde potansiyel farklarının ortadan kaldırılmasıdır. Po tansiyel dengelemesinde gaye şudur: İletken olarak ne varsa ne bulunursa bütün bunların birbirleriyle birleştiri lerek (veya ayrı ayrı) topraklanmasıdır.

Potansiyel dengelemesinin aynı zamanda "parafudr" ve "paratoner" üzerine de büyük bir etkisi vardır. Sonra bunu da ifade edeceğiz.

Yalnız potansiyel düzenlemesi ile potansiyel dengeleme si arasındaki farkı önce tanımlamak yerinde olur.

Potansiyel düzenlemesi demek, topraklamanın yapıldığı bir tesiste; tehlikeli dokunma ve adım gerilimlerini mey

dana gelmemesi diğer bir deyimle; dokunma ve adım ge rilimlerini asgariye yani minimuma indirmek için toprakta ki potansiyel dağılımına belirli bir şeklin verilmesidir ve bu da, aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi, topraklayıcılarm sayısına, cinsine, gömülme durumlarına, toprağın özgül direncine vs. bağlıdır.

Şeklin a) durumunda:

Potansiyel düzenlemesi yapılmamış yani normal toprak lanmış bir direkte; dokunma dolayısıyla adım gerilimleri nin büyüklüğü görülmektedir. Bunu aşağı bastırmak ge rekmektedir.

Demek ki topraklayıcı civarında gerilimi düzenlemek mümkündür. Bu gerilim ki; topraklayıcı etrafında en mak simum değerini taşır, taşımaktadır.

Potansiyel dengelenmesi özellikle can güvenliği bakı mından büyük bir önem taşımaktadır. Konuya yaklaş mamız bu açıdan olup, böyle mühim bir meseleyi tesa düflere terk etmemek gerekir.

Aşağıdaki şekilde de görüldüğü gibi bir iVısan, birinde akım bulunan iki iletkeni el el köprülediği zaman akımı kalbi üzerinden geçirmek suretiyle yaşamını mutlaka yiti rir. Bunun için tedbir, gerilimi dengelemektir yani iki ilet ken (şekilde borular) birbirleriyle bir iletkenle köprülen

Şekil 1. Akım geçen bir topraklayım civanndaki gerilim değişimi (potansiyel dağılımı). a) Düzenlenmemi; gerilimde dokunma ve adım gerilimleri, b) Yeryüzünden itibaren aynı (eşit) derinliğe indirilen elektrotlarla gerilimin düzenlenmesi, c) Aynı sayıda ama farklı derinliklerdeki topraklayıcılarla gerilimin o yerde tam düzenlenmesi, d) c)'de anılan topraklayıcılarm toprağa yerleştirilme ölçüleri.*

Şeklin b) durumu: Her ne kadar anılan gerilimler aşağı seviyeye indirilmişse de henüz arzu edilen noktaya getirilememiştir. Çünkü üç topraklayıcı da (yani elektrotlar) yeryüzüne göre aynı de rinlikte bulunmaktadırlar.

Şeklin c) durumu:

b)'deki gibi topraklayıcı sayısı aynı kalmakla beraber topraklayıcılarm derinlikleri farklı olup, d)'de belirtildiği gibidir. Bu durumda dokunma ve adım gerilimleri en aza indirilmiştir. Ve böylece anılan gerilimler VDE'ye ve yapı lan ölçümlere göre tehlikesiz bir durum arzetmektedir.

melidir. Yani birinde bulunan gerilim aynı miktarda diğerinde de bulunmalıdır ve böylece de denge kurulmuş olunur. Ve bundan şu anlaşılmaktadır ki; evlerimizde, okullarda, fabrikalarda, enerji nakil hatlarında, trafo is tasyonlarında, açık hava salt bağlama tesislerinde, kulübelerde, tevzi alanı ve sahasında özellikle hastane lerde velhasıl elektriğin bulunduğu her yerde iletken ne gibi bir aksam varsa bunlar ya ayrı ayrı veya hepsi birbir leriyle birleştirilerek topraklanmalıdır.

* Bu ölçüler Alman VDE'sinin ve o diyarın ölçüleridir yani gece gündüz (hiç durmadan) yağmur yağan bir ülkede alınan ölçülerdir. Isıdan yanan Anadolu'yu ve kışın 3 5 ' C olan doğu illerimizi düşünürsek elbette bu ölçüleri iki katına çıkarmak gerekir.

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ • 357

l.Boru

Cetvel 1. Koruma Hattı İçin Kullanılan Nominal Kesitler

Yalıtılmış Koruma Hattı Kesiti

Çıplak Koruma Hattı Kesiti

Faz

Yalıtılmış 4 iletkenli

hattının İletkenler 1 kVluk Korunmuş Korumasız

mrrr

mnr

kablo mm2 mrr?

mm2

Su borusu altından çeçen (neşeli) KYK iletkeni

\L b)

Î.Eeru 0 • 2C0 V

0.5 0,5

0.75 0,75

1.5 1.5

2.5 2,5

10 10

16 16

25 16

35 16

50 25

75 35

•potansiyel denge İletkeni

95 50

120 70

150 70

185 95

240 —

300 —

400 —

Şekil 2. Topraklanması yapılını} bir tesiste: a) Potansiyel dengelemesi yapılmamı;, b) Potansiyel volt dengelemesi yapılım;

bir durumda voltmetrenin gösterdiği değerler.

İletken aksamların birbirleriyle birleştirilmelerinde kul lanılan iletkenlerin kesitlerini aşağıda veriyoruz.

Bir hastanenin yatak odasında yapılan potansiyel den gelemesi aşağıda verilmiştir.

Potansiyel dengelemesi için kullanılan iletkenlerin en kısa yoldan ve cetvelde belirtilen değerlerden aşağı ol maması şarttır.

Ameliyatın yapıldığı bir oda için gerekli potansiyel denge lemesine ait bir şekil aşağıda verilmiş olup, burada ayrıca iletken çapları da belirtilmiştir.

T*vxi tablosundaki koruna hattı baratana

Potansiyel danga iletkeni

Koruma toprak _ laması Kalorifer

Kuşluk

iletken bir duvarda Mta.1 kap*, kolu

Caz akıs Çıkıs sütunu

Topraklama iletkenll bir elektrik aleti

Şekil 3. Hastane yalak odasında yapılan potansiyel dengelemesi.

ELEKTRİK AfÜHENDÎSLİĞl 357

Tavzl tablosundaki konuşa hattı haracına

Bin. 16 m Cu

Hazırlama odası

ameliyat odası

OlçO odası

Şekil 4. Bir ameliyat odasında yapılan potansiyel dengelemesine ait bir örnek

1 Potansiyel denge ve konana hattı harası, 2 Ameliyat masası, 3 Ameliyat ıjrğı, 4 Kalorifer, 5 Su tesisatı, 6 Ameliyat nezareti ölçü cihazı — . — . — Korama iletkeni

Potansiyel denge iletkeni, min 4 mm'Cu.

Şimdi bir elektrik tesisinde; anten, kabrifer, paratoner iletkeni, (zamanım elverdiğinde odamızın aylık bültenine yazmayı düşündüğüm) temel topraklayıcısı; su, gaz vb. kısımlarla birlikte potansiyel iletkenini ve buna ait barayı aşağıdaki şekilde tanımlamış bulunuyoruz.

Şekil S. Aşağıdaki harflerle tanımlanan kısımlar arasındaki potan

siyel dengelemesi ve denge barası.

S Kuvvetli akım bağlantısı

K İletken köprü,

V Kofa,

G Gazborusu,

R Kanalizasyon,

H Ana vana,

H Sıcak su borusu,

L Vidalı bağlantı

E Temel topraklayın

P Potansiyel dengeleme

B Paratoner iletkeni,

barası

F Subonısu

A Anten

Şimdi parafudrlar ve paratonerlerle ilgili olarak gerilim dengelemesini; gördüğümüz, tatbikatını yaşadığımız bir şekilde size genişçe anlatıp, şimdiye dek meçhul kalan bir soruyu da yani parafudr (paratoner de) toprakla masının; koruma ( f \ ) dolayısıyla işletme (Ro) ile birleştiri lip birieştirilemeyeceğini açıkça cevaplayacağız. Şimdi meslektaşların arasında bir sorun haline gelen pa raf udrun toprak hattı yani iletkeni,.işletme veya koruma topraklamasına bağlanır mı, yani bunlarla birleştirilir mi, sorusunun cevabına gelelim. Lütfen dikkati

Eğer bir fabrikada veya kuruluşta (paratoner için evleri mizde de), bir "potansiyel dengelemesi" mevcut ise, işte

o zaman parafudr topraklamasını işletme (Ro) veya koru ma (r \) topraklaması ile birleştirmek, herhangi bir sakın ca yaratmaz. Paratonerler için de aynı şey söylenebilir.

Mühendislik daima uygulama ve bunun yanı sıra kontrol isteyen bir meslektir. Bunun böyle olduğunu kanıtlamak için, burslu olarak gittiğim İsviçre'de gördüklerimi aynen aşağıya alıyorum.

"Darbe generatörü'nden elde edilen yıldırıma eşdeğer enerjiyle beslenen bir paratoner önce (önlem alınıp) po tansiyel dengelenmesine uyulmadığı için mutfakta çalış makta olup da yıldırım düşmesi anında su musluğuna dokunan kişinin ölümüne neden olmuştur.

Deney, ikinci kez ama gerilim dengelemesi altında ve aynı verilerle tekrarlandığında ise, kişi bundan hiçbir şekilde etkilenmemiştir.

Bern'de semineri yürüten Dr. Ing. VVysl'ın deney öncesi söylediklerinin doğruluğu böylece kanıtlanmış oluyor ki, olayın tanığı bir kişi olarak gördüklerimi siz sayın meslek taşlarıma da açıklamayı üzerime düşen önemli bir görev saydım.

Peki, su musluğuna dokunan kişi neden, paratoner top rak iletkeni ile musluk arasında, bir gerilime maruz kaldı? Oysa ki, su musluğu dolayısıyla boruları toprak içinde bulunduklarından bir nevi topraklanmış sayılırlar. Bir diğer ifadeyle potansiyel dengesi var kabul edilir. Söyle nenler doğrudur ancak, burada önemli bir nokta unutul maktadır ki, o da şudur: Günümüz koşullarında su boru ları eskiden olduğu gibi sadece metalden olmayıp, boru eklerinde hepimizin bildiği gibi hem keten kullanılır hem de gerekli görüldüğünde lastik halka kullanılır. Ayrıca su sayaçları da artık metalden olmayıp iletken olmayan parçadan yapılmaktadır. Bunların dışında herhangi bir yerde suyun arıza yapması borunun değiştirilip arıza ye rinin anında köprülenmesi de (ülkemizde) yapılmadığın dan, çok iyi anlaşılacağı gibi su borusuyla paratoner toprak iletkeni arasında, bir "potansiyel dengelemesi" oluşmamaktadır.

Bunun için de musluk ile paratoner inişi arasında gerilim farkı yani potansiyel vardır. Bu durumda potansiyel den gesi için, su borusunun da topraklanması gerekmekte dir. Böylece hem denge sağlanmış olur hem de direnç minimuma indirilir. "Potansiyel dengelemesi" demek; "Konutlarımızda, işyerlerinde, trafo istasyonlarında, açık hava salt bağlantı yerlerinde, hastanelerde, ameliyat odalarında, özellikle çocuk ve hanım kliniklerinde, şüphe yok ki bütün fabrikalarda velhasıl elektriğin kullanıldığı her yerde, akım çevresine ait olmayan ama akım iletme özelliği olan her madde (örneğin metal çerçeveye alınan aynanın, metal çerçevesi de) topraklanır" demek sayıl malıdır. Meseleye daha da açıklık getirelim ve saymaya.' devam edelim, örneğin, su olukları yani metal yağmur boruları, su boruları, demir kapı, demir, alüminyum vs... pencere, demir veya başka bir metalden merdiven kor kulukları, metalden mamul masa ve dolaplar, saç eviye ler, alüminyum perde tutacakları (yani raylar), kaloriferler velhasıl akım iletme özelliği olan ne varsa hepsinin müşterek veya ayrı ayrı topraklanması gerekir. Bu arada metal yağmur oluklarını da unutmamak gerekir.