KORUYUCU TOPRAKLAMA METODLARI

UDK: 621.316.99

Koruyucu Topraklama Metodlan

1. GENEL ÖZELLİKLER

1 . 1 . Topraklamanın Gayesi:

Yıldırım ve başka sebeplerle meydana gelecek yüksek gerilimin sebep olabileceği zarardan, tesis teki personel ve cihazları korumak icabeder. Bu düşünce ile enerji üretimi ve dağıtımı yapan, bü tün elektrik tesislerinin topraklanması gerekir.

Çeviren : Oğuz ESMER Y. Mühendis EİE

Şekil. 1 de örneği verilen birçok topraklama şebekesinde masif yerine çıplak örgülü bakır ilet kenler kullanılır.

1 opraklama Kutuauına Giden lletkai

_—

_/

1. 2. Topraklama Devresi:

Makina gövdesi, metal merdiven parmaklığı, dolaplar ve borular gibi akım taşımayan metal yü zeyler herhangibir sebeple gerilim altında kalırsa, gerekli korunmayı sağlamak üzere mümkün oldu ğu kadar küçük dirençli bir iletkenle topraklama devresine bağlanırlar. Bu metod salt sahalarında da transformatör tanklarına, disjonktör çelik mes net ve kazanlarına, çelik konstrüksiyonlara, vs. ay nen uygulanır.

1. 3. Arıza ve Toprak Akımları:

Rölelerin ve diğer koruma cihazlarının munta zam ve emin bir surette çalışabilmeleri için küçük empedanslı iyi bir topraklama sistemi, aynı zaman c a , zayıf kontak ve büyük dirençli rastgele bir yol takip eden toprak akımının haberleşme cihazla rında sebep olacağı gürültülere de engel olur. Santral veya transformatör istasyonlarında bazı devreler özel maksatlarla kasten topraklanmaz. Ba tarya ikaz jeneratörleri gibi doğru akım devre leri bu gruba dahildir.

Küçük empedanslı topraklama sistemi, aynı za manda, açma kapama işlemleri ve yıldırım de şarjlarından gelen gerilim darbelerini de bertaraf edebilmelidir.

2. TOPRAKLAMA ŞEBEKESİ

2. 1. Genellikler:

Topraklama şebekesi toprak direncini azaltmak üzere nemli bir yere gömülmüş bir kablo ızgara sından ibarettir. Topraklama şebekesini teşkil eden iletkenler kısa bir müddet için maksimum yıldı rım veya arıza akımlarında yanmıyacak veya anor mal şartlarda gerilimin tehlikeli değerlere çıkma sına sebep olmayacak kesit ve boyutlarda olmalı dır. Genel olarak 50 V ve daha küçük gerilimler personel için zararlı değildir.

Şekil : 1— Tipik bir topraklama şebekesi

NOT : 1. Topraklama şebekesinde minimum iletken kesiti, 25 mm* çıplak, örgülü bakırdır. 2. Şebekenin dtj ring iletkeni, kutulara giden bağlantı iletkenleri kesitinde olacaktır. 3. iletkenler şebekede her iki yönde de ortala ma olarak 3 m. uzaklıkta bulunacaklardır. 4. Çapraz gelen iletkenler birbirlerine irtibat landtnlacaktır. 5. Her bağlantı iletkeni, her türbin veya pom pa grubuna ait topraklama kutusuna bağla nacaktır.

2. 2. İletken Boyutları (') :

Aşağıda verilen amprik formül iletken' kesitini emniyet sınırları içinde hesaplamağa yardım eder:

q = 0,00537 . I . \/t Burada q (mm2) olarak iletken kesitini, I Am per olarak faz toprak kısa devre akımını ve t sa niye olarak akım süresini göstermektedir, t yakın bir takribiyetle 30 saniye alınabilir.

Aşağıdaki tablo ölçüler ve akımlar hakkında bir fikir vermektedir:

(1) «US. Bureau of Reclamatlon» tamımdan hazır lanan «Power Systems — Vol. x, Part 2, Chap. 9» dan kısaltılarak çevrilmiştir. (2) Amerikan Standartlarında geçen AWQ 4, 1/0, 4/0 İletkenleri karşılığı, Avrupa Standardı, sıraslyle 25, 50, 120 mma kesitler kullanılmıştır.

.Elektrik.Mühendisliği. 85

Kesit (mm»)

25 50 120 240

Fa» toprak kısa devre akımı (A)

750 ye kadar 750 c\> 1500 1500 oo 3600 3600 oo 7200

2. 3. Toprak Direnci:

Toprak şebekesi, toprak direncini küçültecek her türlü tesise (cebrî boru, pipe line, vs.) imkân nisbetınde bağlanmalıdır.

Topraklama direncinin tayininde sistemin top lam alanı ve toprak iletkenliği, kullanılan bakır iletkenlerin kesitlerinden çok daha önemlidir. Aşa ğıdaki ortalama toprak dirençlerinin aşılmaması gerekir:

Büyük santrallar ve trafo postalarında 1 ohm

Küçük

« 10 ohm

Diğer tesislerde

5 ohm

3. KUVVET SANTRALILARININ

TOPRAKLANMASI

3. 1. Birden Fazla Toprak Şebekesi Kullanıl

Mükemmel bir topraklama tesisatını gerçekleş tirmek için santrallarda çoğu zaman birbirinden ay rı iki toprak şebekesi tesis edilir. Bu, aynı zaman da baraj ve yakındaki salt sahası veya transforma tör istasyonu için de kullanılır. Şekil. 2 böyle bir tesisatı göstermektedir. Her şebeke ortalama ola rak jeneratörler döşeme alanı kadar yer kaplarlar. Tahliye kanalındaki birinci toprak şebekesi, bu maksat için hazırlanmış oyuklara yerleştirilen top raklama çubukları vasıtasiyle çok emniyetli bir şe kilde tesis edilir. İkinci şebeke, küçük toprak di renci elde etmek maksadiyle, temel betonlarına yerleştirilir. Bu ikinci şebekenin topraklama kutu sundaki ucu diğer şebeke 'Ucundan ayrılırsa, top rak direncinin ölçülmesi de imkân dahiline girer, îki şebeke arasında topraklama kutuları dışında bir bağlantı yapılmasından dikkatle kaçınmalıdır.

Böylece santral temelinin altındaki şebeke, tah liye kanalındaki şebeke ve —meselâ salt sahası al tına tesis edilmiş— uygun bir üçüncü şebeke, top raklama kutularmdaki uçların ayrılmasiyle birbi rinden izole edilmiş ve üç elektrod metodu ile top rak direnci ölçülmesi imkânı sağlanmış olur. Salt sahasının santral binası damında olması halinde, üçüncü şebekeyi sağlamak üzere, nemli toprağa bir topraklama çubuğu çakılır.

3. 2. Topraklama Kutuları: Bunlar tesiste kolay erişilir yükseklikte bulun durulur. İcabında farklı şebekelerden gelen uçlar

ayrılarak şebekeler birbirinden izole edilir ve top rak direncini ölçme deneyi gerçekleştirilebilir.

3. 3. Bağlantı iletkenleri:

Tipik bir tesiste topraklama şebekesine bağlan tı sağlayan iletkenler, her topraklama kutusundan çıkarılarak binanın her tarafına ve bu arada ko lonların içinden topraklanacak gezer köprü rayla rına kadar uzatılır. Eğer transformatör postası bi nanın damında ise bağlantı iletkenleri dama ka dar çıkarılır. Jeneratör gövdesini topraklamak maksadiyle jeneratör döşemesinden geçen bir top raklama iletkeni kolonlardaki bağlantı iletkenine bağlanır. Sistemdeki en büyük kesitler jeneratör gövdesini, jeneratör nötrünü, güç transformatörü kazanını, transformatör nötrünü ve parafudru top raklamak için kullanılır. Kumanda tabloları, seksi yonörler, hücreler, ölçü transformatörleri mahfa zaları ve sekonder sargıları daha küçük kesitte iletkenlerle topraklama sistemine bağlanabilir.

3. 4. Enerji Taşımayan Kısımların Topraklan

Elektrik cihazlarının .topraklanması yapılırken topraklariması gereken birçok enerjisiz kısımları da göz önüne almak gerekir. Yağ tankları, metal parmaklıklar, çelik elbise dolapları, kapı taşıyıcı ları, vs. gibi aksam 25 mm! kesitindeki örgülü ba kır iletkenlerle en yakın toprak şebekesi iletkeni ne bağlanır. Ekonomik düşüncelerle pencere çer çevesi, pancur,. ızgara gibi kısımların topraklan masına lüzum görülmez.

, 3. 5. Kablo Kurşun Kılıfının Topraklanması:

Kurşun kılıflı kablolar çelik borular içinden

geçiriliyorsa borutercihan enerji kaynağı tarafın

daki ucundan topraklanır.: Kablo metal olmayan bir boru içinde ise bu sefer kurşun kılıf, gene kay

nak tarafındaki ucundan topraklama şebekesine

bağlanır. _

'.

Güç kablolarının betona yerleştirilmiş fiber bo rular veya asbest çimento borular içinden geçiril meleri halinde, eğer kısa mesafeler bahis konusu ise( tek fazlı AC kablosunun kurşun kılıfı enerji kaynağı tarafındaki ucundan topraklanır. Kablo nun kurşun kılıfı enerji kaynağı tarafındaki ucun dan topraklanır. Kablonun uzun olduğu durumlar da kurşn kılıf, potansiyelini mümkün olduğu ka dar azaltmak üzere çoğu zaman kısımlara ayrılmış olarak imâl edilir; böylece her kısım enerji kay nağına yakın olan ucundan topraklanır. Aynı kur şun kılıfın, kasden veya yanlışlıkla, her iki ucun dan topraklanmış olması bazen kablonun aşırı de recede ısınmasına sebep olur. Bu durumdan kaçın mak icab eder.

. Üç fazlı kabloların kurşun kılıfında her fazın endüklediği gerilim birbirinin tesirini yok eder; bu sebeple kurşun kılıfta normal durumlarda teh likeli akımlar meydana gelmez. Mamafih çoğu za man üç fazlı kablolar da kaynak ucundan toprak lanır.

3. 5. Önemli Hatırlatmalar :

Aşağıda belirtilen hususlar topraklama tesisa tı yapılırken mutlaka göz önünde tutulmalıdır :

A — Hiçbir topraklama iletkeni jeneratörün enerjiyi taşıyan esas kablosuna veya herhangibir tek fazlı güç kablosuna yakın veya paralel yerleş tirilmemelidir.

B — Hiçbir topraklama iletkeni magnetik mal zemeden yapılmış bir boru içine yerleştirilmemeli dir.

C — Güç kablolarının kurşun kılıfı, kablo çok uzun olmadıkça, yalnız bir noktasından topraklan malıdır.

D — Akım transformatörü devresi yalnız bir noktadan topraklanmalıdır.

Cebrî Borular

B — Transformatör ve diğer cihazlarda nötr toprak bağlantısı temini

C — Parafudr, ark atlama aralıkları (boynuz lar) ve benzeri tertipler için deşarj yolu temini.

Transformatör postalarında emniyeti sağlamak için transformatör tankları, metal yollar, çitler, bi na ve salt sahası çelik konstrüksiyonları, panolar, ölçü transformatörü mahfazaları, tali cihazlar, vs. nin topraklanması icab etmektedir. Bu suretle bu cihazlara yaklaşan veya dokunan şahıslar, yüksek gerilim iletkenlerinin birinden atlama yapan arkın veya iletkenin direkt teması sonucunda doğacak tehlikeli gerilimlerden korunmuş olacaktır. Bu, tesise ait her kolon veya süportun ayrı bir iletken le topraklama barasma bağlanmasını gerektirir. Topraklama sistemi Şekil. 3 de görüldüğü gibi ter tiplenmelidir. Eğer bir salt sahası veya trafo pos tasında farklı gerilimler, için ayrı konstrüksiyon lar bahis konusu ise, her gerilime ait kısımlar ay rı bir topraklama barası ile kuşatılmalıdır. Kırıl maya karşı dayanıklı olması hasebiyle örgülü tel ler masif tellere tercih edilir. Bütün topraklama bağlantıları muhtemel mekanik hasardan korun malıdır. Toprak baraları, kaya tabakasına rastlan mazsa, en az 45 cm derinliğe gömülmelidir ve mümkün olduğu takdirde bütün cihazlardan sonra tesis edilmelidir. Eğer kayalık arazi bahis konusu ise haraların mekanik hasardan korunabilecek ka dar (meselâ 15 cm) derine gömülmesi kâfidir.

<• Hava Hatta Toprak Tlet^eni

Şekil: 2 — Santral Topraklama Şebekesi

4. TRANFORMATÖR İSTASYONLARI VE SALT SAHALARININ TOPRAKLANMASI

.4. 1. Genellikler: Tranformatör istasyonları ve salt sahalarında topraklama genel olarak üç sebeple bulundurulur: A — Personel emniyeti

»lj

VV 'lyy\

TÇoÇSnuabrnuatSkrulŞaaenl'b.aTefkoepsriankelama

ÇÇit

<^ "^ /

Şekil . 3 — Salt Sahası Topraklama tesisatı

NOT .

A noktalarında şebeke, su borusu vs. gibi iyi top

raklama imkânı' veren bir kısma bağlanır.

Topraklama kabloları toprağa, en az 45 cm. olmak

üzere'gömülmüşlerdir.

... _

Topraklama klavuzlan mümkün olan yerde beton içine gömülmemelidir.

4. 2. İletken Boyutları:

İletken boyutları Paragraf 2. 2. de belirtildiği üzere tayin.edilir.

Transformatör, disjonktör, parafudr ve regüla tör gibi önemli elektrik teçhizatı toprak barasiyle aynı kesitte olan iletkenlerle topraklanmalıdır. Hücreler ve ölçü trafoları gibi küçük cihazlar için 25 mm2 lik bakır iletken kullanılabilir. Salt saha sı topraklama sistemi yakındaki santralın toprak lama şebekesine bağlanacaksa, bağlantı iletkenleri en az iki tane olup topraklama barası ile aynı ke sitte seçilmelidir.

4. 3. Çeşitli Cihazların Topraklanması:

Parafudrlar Şekil. 3 de görüldüğü gibi mutlaka topraklama çubukları ile topraklanır. Her faza tah sis edilen parafudrlar birbirlerinden uzakta iseler herbirine ait dört topraklama çubuğu bulunmalı dır. Parafudrlar transformatör tankının üzerine monte edilmişse, topraklama çubukları transfor matörün çevresi boyunca yerleştirilir.

Güç transformatörlerinin tankı direkt olarak toprak barasına bağlanmalıdır. Eğer trafo raylar

üzerine yerleştirilmişse raylardan herbiri de aynı şekilde topraklanır.

Ortak bir gövde üzerine monte edilmiş disjonk törlerde ortak gövdeden toprağa bir iletken çeki lir. Münferit tank tipi olanlarda ise her tank ayrı olarak veya tanklara tesbit edilmiş bir iletkenin her iki ucu vasıtasiyle topraklanır (Şekil: 3).

Seksiyonörlerin açma ve topraklama mekaniz maları çalıştırma koluna mümkün olduğu kadar yakın yerden topraklanır.

Mekanik mülhazalarla 25 mm2 den küçük ke sitteki iletkenler kullanılmaz. Ölçü trafoları ve bü tün diğer çeşitli cihazlar toprak şebekesine bağ lanır.

Transformatör istasyonu veya salt sahasının et rafını çeviren veya içinde bulunan çelik çitlerin topraklanması, 10 m aralıklı postalarla dikkatle yapılmalıdır. Ayrıca köşe ve kapı kısımları da top raklanır.

Tünel ve kanalların topraklanmasında en az bir topraklama iletkeni tünel veya kanal boyunca yerleştirilir. Metal boru, kablo süportu, kablo ka nalı kafes kapakları gibi metalik kısımlar toprak lanmalıdır. Boru ve kapaklar için topraklama ilet kenleri arasındaki maksimum uzaklık 5 m olmalı dır.

ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODAS

¥• ÖZEL YARDIM SANDIĞINA ı ÜYE OLUNUZ