ELEKTRİK TESİSLERİNDE TOPRAKLAMALAR YÖNETMELİĞİ Avni

ELEKTRİK TESİSLERİNDE
TOPRAKLAMALAR YÖNETMELİĞİ
ve
UYGULAMALARI
TOPRAKLAMA
• AMAÇ
Bu sunuda genel olarak topraklama
kavramları, topraklayıcılar, topraklamanın
projelendirilmesi ile Elektrik Tesislerinde
Topraklamalar Yönetmeliği sunularak
tartışmaya açılacaktır.
•
AG, YG Topraklama Norm ve Standartları
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
IEC 60050-195:………………………………1998-08 Tanımlar
IEC 479: 1996-02:
Genel Kavramlar
IEC 364-4-41:1992: ………………Şok akımlara karşı koruma
IEC 364-5-40:1992:……….Topraklama, PE, Pot. dengelemesi
IEC 364-6-61:1992:……………………….. AG de ölçümler
HD 637 S1:1999:………………………… > 1 k V kuvvetli akım tesisleri
DIN VDE 0141:1989-07:………………… Tanımlar
DIN 18014:1994-02:…………………….. Temel topraklama
DIN EN 50122-2:1997-12:………………. Tren istasyonları
DIN VDE 0150:1983-04:……………….. Korozyona karşı önlemler
DIN VDE 0800: 1985-07:……………….. İletişim ve bilgi işlem tesisleri
DIN VDE 0185: 1982-11:………………. Yıldırıma karşı tesisler
IEC 1024-1:1990: ………………………… Yıldırıma karşı tesisler
1. BİRİNCİ BÖLÜM
Amaç,Kapsam,Dayanak,Uygulama ve Tanımlar
Madde 1.
Bu yönetmelik, frekansı 100 Hz’in altında a.a. ve d.a. alçak gerilimli elektrik
tesisleriyle, yüksek gerilimli kuvvetli akım tesislerine ilişkin, topraklama tesislerinin
kurulması, işletilmesi, denetlenmesi, can ve mal güvenliği bakımından güvenlikle
yapılmasına ait hükümleri kapsar.
Elektrikle işleyen taşıtlara ilişkin besleme hatları, bu yönetmeliğin kapsamına
girmez.
Bu Yönetmeliğin Ek’leri ve ilgili Türk Standartları bu yönetmeliğin tamamlayıcı
ekidir. Yönetmelikte olmayan hükümler için EN, HD, IEC ve VDE gibi standartlar
göz önüne alınır. Çelişmeler durumunda sıralamaya göre öncelik verilir.
Herhangi bir tesisin bu yönetmeliğin kapsamına girip girmeyeceği konusunda bir
kararsızlık ortaya çıkarsa, Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı’nın bu konuda
vereceği karar geçerlidir.
a)
Genel tanımlar
b)
Topraklamaya ilişkin tanımlar
c)
Hata ve arızalar ile ilgili tanımlar
d)
Şebeke tiplerine ait tanımlar
e)
İletişim sistemlerine ilişkin tanımlar
• Akımın insan vücudu üzerindeki etkileri
nelerdir?
ms
10000
5000
2000
1000
t
500
200
100
50
20
10
AC -1
0 ,1 0 ,2 0 ,5 1
AC -2
AC -4
AC -3
2 5 10 20 50 100 200 5001000 2000 10000
IV
AC-1 : Genellikle tepki yoktur.
AC-2 : Zararlı bir fizyolojik etki yoktur.
AC-3 : Kalp atışlarında aksaklıklar görülür.
AC-4 : Tehlikeli fizyolojik etkiler, ağır yanıklar.
mA
Genel tanımlar
U DO
U
U
DO
U
U ad
T op .
T ra fo
U
D
PD T 1
R e fe ra n s to p ra k
PD T 2
T
1m
PD T 3
2. İKİNCİ BÖLÜM
Yüksek Gerilim Tesislerinde Topraklama
Madde 5-a)
Topraklama tesislerinin kurulması için dört şart yerine getirilmelidir.
1) Mekanik dayanım ve korozyona karşı dayanıklılığın sağlanması,
2) Isıl bakımdan en yüksek hata akımına (genellikle hesaplanarak bulunan)
dayanıklılık,
3) İşletme araçları ve eşyaların zarar görmesinin önlenmesi,
4) En yüksek toprak hata akımı esnasında, topraklama tesislerinde ortaya
çıkabilecek gerilimlerden dolayı insanların güvenliğinin sağlanması.
Bundan dolayı topraklama tesislerinin boyutlandırılması için aşağıdaki
parametreler önemlidir:
• Hata akımının değeri,
• Hatanın süresi,
• Toprağın özellikleri.
YG’de sınırlı akımın oluş süresi için en yüksek müsaade edilen dokunma
gerilimi Ud prensip şemaları
a) Yararlı hayvanlarda maksimum dokunma gerilimleri (15-100 Hz arasında)
b) DIN VDE 0141’e göre dokunma gerilimleri
c) EN 50179’a göre dokunma gerilimleri
Not: Akımın akış süresi 5 saniyeden büyük ise Ud için 75 Voltluk bir değer
kullanılabilir.
YG tesislerinde dağıtım şebekleri
1. Yıldız noktası doğrudan doğruya veya
düşük bir empedans üzerinden topraklanmış şebeke
2. Toprak teması kompanze edilmiş şebeke
3. Yıldız noktası yalıtılmış şebeke
a)
YG
1u
1v
1w
2u
2v
2w
AG
L1
L2
L3
I"
k2 t
b)
YG
1u
1v
1w
2u
2v
2w
I"
k2 t
AG
L1
L2
L3
I
C
CT
CT
c) Yıldız noktası yalıtılmış şebeke
I CE  3    C E 
c U n
3
Topraklama İletkenlerinin ve Topraklayıcıların
Akım Taşıma Kapasitelerinin Hesaplanması
I
t
A 
K ln  E  
S  
Topraklama Tesislerinin Yapılması
Madde 6-a)
Topraklayıcıların ve topraklama iletkenlerinin tesis edilmesi:
Bir topraklama tesisi genel olarak toprak içine gömülen
veya çakılan yatay, düşey veya eğik birkaç topraklayıcının
bir araya getirilmesiyle yapılır.
• Topraklama tasarımı
• Toprak özgül direnci nedir?
• Toprak geçiş direncinin hesaplanması
3. ÜÇÜNCÜ BÖLÜM
Alçak Gerilim Tesislerinde Topraklama
•
•
•
•
•
•
Dolaylı temasa karşı koruma
Endirekt dokunmaya karşı koruma
Direkt dokunmaya karşı koruma
Eşpotansiyel dengeleme
Topraklayıcılar
Topraklama iletkenleri
AG tesislerinde dağıtım şebekleri
1. TN - Sistem
a) TN-C-Sistem
b) TN-C-S-Sistem
c) TN-S-Sistem
2. TT - Sistem
3. IT - Sistem
1) Direkt dokunmaya karşı koruma
(Temel Koruma)
Pano
L1
L2
L3
PE
V
PEN
Ri
N
2) Endirekt dokunmaya karşı koruma
(Hata koruması)
Pano
L1
L2
L3
PE
V
N
PEN
Temel Topraklama
Ri
RT
TN-Sistem
TN-Sistemde devrenin ayrılması şartı
U0
ZD 
Ia
I
"
k 1min
ZD : Döngü empedansı
U0 : Faz nötr arası gerilim
Ia : Kesicinin açma akımı
I'’k1min : Minimum tek fazlı kısa devre akımı
 Ia
IEC 60 909 (DIN VDE 0102)´ ye göre
I'’k1min hesabı
I
"
k 1 min

c min  3  U n
(2 R1Q  2 R1T  2 R1L  R0T  R0 L ) 
2
(2 X 1Q  2 X 1T  2 X 1L  X 0T  X 0 L ) 2
TN-Sistemleri için açma süreleri
U0
ta
(V)
(s)
120
0,8
230
0,4
277
0,4
400
0,2
>400
0,1
L1
L2
L3
NV
PE
In
40 A
30 mA
N
B/16 A
Ri
RT
Temel Topraklama
TT-Sistem
TT- Sistemde Topraklama direnci hesabı
UL
RT 
Ia
UL
RT 
I n
RT : Topraklama direnci
UL : Dokunma gerilimi
Ia : Kesicinin veya sigortanın açma akımı
In : AKC’ nin nominal akımı
TT-Sistemde U0 formülde
kullanılırsa (Öneri)
U0
Z
Ia
Z  Ri  RT  RL1  .....  RLn  RTop
Pano
L1
L2
L3
N
PE
IDM
RCD
RCD
A
CE
Id
M
PDB
RT
Temel Topraklama
3~
1. Hata
2. Hata
IT-Sistem
IT-Sistemde Topraklama direnci hesabı
UL
RT 
Id
RT : Topraklama direnci
UL : Dokunma gerilimi
Id : Artık akım
AG’de Potansiyel dengeleme şeması
Pano
Ana
koruma
iletkeni
Enerjinin
girisi
Koruma
iletkenleri
Temel
topraklama
Banyo
Potansiyel dengeleme barı
Anten
Genel Topraklama Şeması
Ana potansiyel
dengeleme
Ring topraklayıcı
Derin
topraklayıcı
Temel topraklayıcı
Şerit topraklayıcının toprak direnci
REB
E
2 L

ln
 L
d
Bina
PDB
1m
L : Şerit uzunluğu (m)
d : Şerit kalınlığının yarısı (m)
(burada 0,015 m. kabul edilmiştir)
E: Özgül toprak direnci ( m)
Halka topraklayıcının toprak direnci
RER
E
2 D
 2
ln
 D
d
PDB
L
D=L/
d
E
:
:
:
:
Şerit uzunluğu (m)
Halka topraklayıcı çapı (m)
Örgülü iletken çapı (m)
Özgül toprak direnci ( m)
1m
Derin topraklayıcının toprak direnci
RET
E
4 L

ln
2 L
d
l
Toprak
L:
d:
E :
Derin topraklayıcının uzunluğu (m)
Derin topraklayıcının çapı
(burada 0,02 m. kabul edilmiştir)
Özgül toprak direnci ( m)
d
Temel topraklayıcının toprak direnci
2 E
RE 
, D
 D
4 L B

L:
Temel topraklayıcının uzunluğu (m)
B:
D:
E :
Temel topraklayıcının genişliği (m)
Halka şeklindeki ek topraklayıcının çapı
Özgül toprak direnci ( m)
PDB
Topraklama direncinin eğriler ile hesaplanması

RX  R 

X
E
RX :
Aranan direnç ()
R :
X :
E :
Eğriden okunan direnç ()
Ölçülen özgül toprak direnci (
Eğriden okunan özgül toprak direnci ( m)
IEC 61024-1‘e göre bina dışı yıldırıma karşı
koruma
Yakalama uçları
İniş iletkeni
Ölçme noktaları
S801e_a
Temel Topraklama
Ana istasyona enerji girişi
Tali pano
Kablo
Ana istasyon
LPZ 1
EPDB
NYY-I 1x16 mm²
NYY-I 1x16 mm²
NYY-I 1x16 mm²
////
4 xparafudr
Ana potansiyel
dengeleme barı
kWh
Enerjinin girişi
1216e
TELECOM
1216e.ppt / 09.12.1999 / ESC
Yıldırıma karşı potansiyel dengelemesi
ve parafudr tesisi
PDB
İniş iletkeni
PS
Su borusu
Z
Gaz
Katodik koruma
Temel Topraklama
S532/3e
IEC 61024-1 e göre Topraklama
ve potansiyel dengelemesi
Yakalama uçları
Güvenlik aralığı
Potansiyel
dengeleme
Enerjinin
girişi
230/400 V
50 Hz
Parafudr
İletişim ve bilgi
işlem tesisleri
için parafudr
İniş iletkeni
Temel topraklama
PDB
Temel topraklama elektrodu
S1041e_a
Isı, havalandırma vs.
için potansiyel
dengelemesi
Direkt yıldırıma karşı tesis koruması
R = 45m
LPZ 0A
LPZ 0B
LPZ 1
1211e
1211e.ppt / 04.09.98 / KK
Yıldırım bölge koruması
LPZ 0A
Yuvarlak top
LPZ 0B
R = 20 m
LPZ 1
Informasyon kablosu
Ana istasyon
Enerji kablosu
Mobilf
Mobilf-englisch.ppt / 18.08.00 / ESC
4. DÖRDÜNCÜ BÖLÜM
Yüksek ve alçak gerilim sistemlerinde
tesislerinin birleştirilmesi
topraklama
Madde 11: Bir yüksek gerilim tesisinde, toprak hatası
esnasında, alçak gerilim sisteminin nötr ve PEN iletkeni,
yüksek gerilim sisteminin topraklama tesisleri ile aşağıdaki
şartlar yerine getirildiğinde bağlanabilir:
-Alçak gerilim şebekesinde veya tesis edilen tüketim
tesislerinde tehlikeli dokunma gerilimleri ortaya çıkmaz ise
(Çizelge-13)
-Tüketim tesislerinde alçak gerilim cihazlarının gerilim
dayanımının (işletme frekansında) yüksekliği alçak gerilim
yıldız noktasında bir potansiyel yükselmesinin sonucu olarak
Çizelge-13’de izin verilen değerleri aşmaz ise.
b) Yüksek gerilim topraklama tesisleri alanı içindeki, alçak
gerilimli tesislerin beslenmesi: Bir yüksek gerilim tesisi,
alçak gerilim tüketicilerini besliyorsa; YG topraklama
tesisleri içindeki tüm işletme ve koruma topraklamaları ortak
bir topraklama sistemine bağlanmalıdır.
c) Yüksek gerilim topraklama tesislerinin alanı dışındaki alçak
gerilimli tesislerin beslenmesi:
- Söz konusu yüksek gerilim topraklama tesisi global
topraklama sistemine bağlanmış ise,
- Veya alçak gerilim şebekesinde koruma iletkeni ve hata
süresi Çizelge-13’deki şartlara bağlı olarak yerine
getirilmişse
ortak topraklama tesisinin yapılması önerilir.
Çizelge-13 Bir yüksek gerilim topraklama tesisinin dışındaki alçak
gerilim tesislerinin beslenmesi için ortak topraklama tesisinin kuralları
Dokunma gerilimi ile veya
zorlanma gerilimi ile ortaya çıkan
AG Sistem tipi Hata süresi ortak topraklama sistemi için kural
Dokunma gerilimi
Zorlanma gerilimi
tF  5 s
TT
tF  5 s
UE  1200 V
Uygulanmaz
UE  250 V
UE  UTp
TN
UE  x .UTp
Uygulanmaz
5.
BEŞİNCİ BÖLÜM
İletişim Sistemleri ve Bilgi İşlem Tesisleri İçin
Topraklama Esasları
Madde 13-a) Genel: Bu bölüm, iletişim tekniğine ait cihaz ve
tesislerin, insan ve hayvanlar için yaşam ve sağlık açısından ve
eşyalar için ortaya çıkabilecek diğer tehlikelere karşı emniyeti
sağlamayı amaçlar. Ayrıca iletişim tesislerine ait topraklama
tesislerinin düzenlenmesi (iletişim topraklama tesisleri) ve aynı
zamanda iletişim tesislerindeki potansiyel dengeleme veya diğer
topraklama tesisleriyle karşılaşma durumları için de bu bölüm
geçerlidir.
Bu bölüm, kendileri için ayrı bir standart bulunmayan haberleşme
ve bilgi-işlem tesislerinin güvenliği için de aynı şekilde geçerlidir.
İletişim sistemlerine ait örnekler:
- Her çeşit ve büyüklükte, hatlı veya hatsız iletişim yapabilen
telefon, yazı ve resim iletişim tesisleri
- Akustik ve optik göstergeli çağırma, arama ve sinyal
tesisleri,
- Mikrofon tesisatı,
- Elektriksel çalışma saati tesisleri,
- Yangın, hırsız ve soygun tehlikesi alarm tesisleri,
- Diğer tehlike ihbar ve emniyet tesisleri,
- Raylı sistem ve trafik sinyalizasyon tesisleri,
- Uzaktan kumanda tesisleri,
- İletişim (kuranportör vb.) düzenleri,
- Radyo, televizyon, ses ve resim aktarma tekniği tesisleri.
İletişim sistemlerine ait örnekler:
- Her çeşit ve büyüklükte, hatlı veya hatsız iletişim yapabilen
telefon, yazı ve resim iletişim tesisleri
- Wallki-talkiler,
- Akustik ve optik göstergeli çağırma, arama ve sinyal
tesisleri,
- Mikrofon tesisatı,
- Elektriksel çalışma saati tesisleri,
- Yangın, hırsız ve soygun tehlikesi alarm tesisleri,
- Diğer tehlike ihbar ve emniyet tesisleri,
- Raylı sistem ve trafik sinyalizasyon tesisleri,
- Uzaktan kumanda tesisleri,
- İletişim (kuranportör vb.) düzenleri,
- Radyo, televizyon, ses ve resim aktarma tekniği tesisleri.
TN-C-Sistemde nötr iletkenindeki akımlar
L1
L2
L3
PEN
Yabancı iletken kısım
Cihaz
Cihaz
Bilgi işlem kablosu
Ri
EKLER
7. Ek-A Korozyon ve Mekanik Dayanım Bakımından
Topraklayıcı Malzemelerin Tipleri ve Minimum
Boyutları
8. Ek-B Topraklama İletkenlerinin ve Topraklayıcıların
Akım Taşıma Kapasitelerinin Hesaplanması
9. Ek-C Dokunma Gerilimi ve Vücut Akımı
10. Ek-D Kabul Edilmiş ve Belirlenmiş M Önlemlerinin
Açıklanması
11. Ek-E Yüksek Frekans Girişimlerinin Etkilerinin
Azaltılması ve Kontrol Sistemlerinin ElektroMagnetik Uyumluluğu İçin Alınacak Önlemler
12. Ek-F İşletme Elemanlarının ve Tesislerin
Topraklanması İçin Özel Önlemler
13. Ek-G Dokunma Gerilimlerinin Ölçülmesi
14. Ek-H Doğrudan Yıldırım Darbelerine Karşı Koruma
Yöntemleri
15. Ek-J Hava Hattı Koruma Telleri ve Yeraltı
Kablolarının Metal Kılıfları İle İlgili Azaltma
Katsayıları
16. Ek-K Topraklama Sistemlerinin Tasarım Esasları
17. Ek- L Topraklayıcıların ve Topraklama
İletkenlerinin Tesisi
18. Ek-M Basit Topraklama Sistemleri İçin Yaklaşık
Formüller, Tehlikeli Gerilimlerden Korunmak
İçin Yaklaşık Mesafeler
19. Ek-N Yeni Tesis Edilecek veya Mevcut Topraklama
Tesislerinde Ölçmeler
20. Ek-P Topraklama Sistemlerinin Dökümantasyonu
ve Denetim Detayları
21. Ek-S Beton İçerisinde Demirlerin Topraklama
Amacı İçin Kullanımı
22. Ek-T Muhtelif Topraklayıcı Tiplerine Ait
Hesaplama Örnekleri
23. Ek-U Malzeme Katsayısı k’nin Elde Edilmesi İçin
Yöntem
24. Ek-V Topraklayıcı, Koruma İletkeni ve Potansiyel
Dengeleme İletkenlerinin Gösterilişi
25. Ek-X Bir Kablo Veya Hattın Kılıf Veya Zırhından
Meydana Gelen Koruma İletkeni İçin
Malzeme Katsayılarının Seçimi, Yabancı
Gerilimi Az Olan Yerlerde Potansiyel
Dengelemesi ve PEN İletkeni Olarak
Kullanılacak Profil Raylara İlişkin Tamamlayıcı
Bilgiler
26. Ek-Y Beşinci Bölüm’de Yer Alan m, n, p
Katsayılarının Belirlenmesi
27. Ek-Z İletişim Kablolarının Ekran Topraklanması
28. Ek-ZA İletişim Kablolarının Yüksek Gerilimli
Enerji Nakil Hatlarına (ENH) ve Bunların
Direklerinin Topraklama Tesislerine
Yaklaşması Halinde, Tesis Etme Aşamasında
Alınacak Önlemler
AG’de
müsaade edilen zaman-akım diyagramı
TOPRAKLAMALAR
L1
L2
L3
PEN
RA
Koruma
topraklaması
RB
İşletme
topraklaması
RA
Fonksiyon
topraklaması
Koruma
topraklaması