Elektrik tesislerinde topraklamalar yönetmeliĞİ

Topraklama Tesislerinin Boyutlandırılması

Madde 5-a) Topraklama tesislerinin kurulması için temel koşullar:

Topraklama tesislerinin kurulmasında dört koşul yerine getirilmelidir.

1) Mekanik dayanım ve korozyona karşı dayanıklılığın sağlanması,

2) Isıl bakımdan en yüksek hata akımına (hesaplanarak bulunan) dayanıklılık,

3) İşletme araçları ve nesnelerin zarar görmesinin önlenmesi,

4) En yüksek toprak hata akımı esnasında, topraklama tesislerinde ortaya çıkabilecek gerilimlere karşı insanların güvenliğinin sağlanması.

Bu koşullardan dolayı topraklama tesislerinin boyutlandırılması için aşağıdaki parametreler önemlidir:

-Hata akımının değeri,(*)

-Hatanın süresi,(*)

-Toprağın özellikleri.

(*): Bu parametreler, esas olarak yüksek gerilim sisteminin nötrünün topraklanma şekline bağlıdır. Farklı gerilim seviyelerinin kullanıldığı bir tesiste, bu dört koşul her bir gerilim seviyesinde yerine getirilmelidir. Farklı gerilim sistemlerinde aynı anda meydana gelen hatalar veya arızalar dikkate alınmayabilir.

Bu kurallar, çalışma ve ayırma mahallerindeki geçici toprak bağlantılarına uygulanmaz.

b) Mekanik dayanım ve korozyona karşı dayanıklılık bakımından topraklama tesisinin boyutlandırılması:

1) Topraklayıcı (Topraklama elektrodu) : Topraklayıcılar toprak ile sürekli temasta bulunduğu için korozyona (kimyasal ve biyolojik etkiler, oksitlenme, elektrolitik korozyon oluşumu ve elektroliz vb.) karşı dayanıklı malzemelerden oluşmalıdır. Bunlar, hem montaj esnasında çıkabilecek mekanik zorlanmalara karşı dayanıklı olmalı hem de normal işletmede oluşan mekanik etkilere dayanmalıdır. Beton temeline gömülen çelik ve çelik kazıklar veya diğer doğal topraklayıcılar topraklama tesisinin bir kısmı olarak kullanılabilirler. Topraklayıcılar için, mekanik dayanım ve korozyon bakımından en küçük boyutlar Ek-A‘da verilmiştir. Ek-A‘da belirtilenlerden başka bir malzeme kullanıldığı zaman (örneğin paslanmaz çelik) Madde 5-a’daki ilk iki koşula uygun olmalıdır.

Çıplak bakır yada bakır kaplamalı çelikten yapılmış geniş topraklayıcı sistemlerinin; boru hatları, vb. çelik yeraltı tesislerine olabildiğince metalik olarak temas etmemesine dikkat edilmelidir. Aksi durumda çelik bölümler büyük bir korozyon tehlikesine uğrayabilir.

2) Topraklama iletkenleri: Topraklama iletkenlerinin mekanik dayanım ve korozyona karşı dayanıklılık bakımından en küçük kesitleri aşağıda verilmiştir.

- Bakır 16 mm² ( Ek-F, F.5’deki istisnaya bakınız)

- Alüminyum 35 mm²

- Çelik 50 mm²

3) Potansiyel dengeleme iletkeni: Potansiyel dengeleme iletkenlerinin boyutlandırılması için Madde 5-b2’deki veriler asgari şartlarda öngörülmüştür.

Not : Çelikten yapılmış topraklama ve potansiyel dengeleme iletkenleri, korozyona karşı uygun güvenlik önlemlerini gerektirir.

c) Isıl zorlanmalara göre boyutlandırma:

Topraklama iletkenleri ve topraklayıcılar için göz önünde bulundurulması gereken akımlar Çizelge-1’de verilmiştir.

Not 1: Bazı durumlarda hata olmayan işletmede (kararlı durum) ortaya çıkan sıfır bileşen akımları topraklama tesisinin boyutlandırılmasında göz önünde bulundurulmalıdır.

Not 2: Proje tasarımı sırasında iletken kesitinin hesaplanmasında kullanılan akımlar için tesisin gelecekteki gelişmeleri göz önünde bulundurulmalıdır.

Topraklama tesislerinde hata akımı çoğu kez kollara ayrılır. Bundan dolayı, her topraklayıcı için, bu kısımdan geçen hata akımının göz önüne alınmasında yarar vardır.

Bu boyutlandırma için göz önünde bulundurulan son sıcaklıklar Ek-B’de verildiği gibi seçilerek, malzemenin dayanıklılığının azalması ve çevredeki malzemelerin zarar görmesi (örneğin beton veya yalıtkan maddeler) önlenmelidir.

Bu Yönetmelikte, topraklayıcıların etrafındaki toprak için izin verilen sıcaklık artış değerleri verilmemiştir. Deneyimler böyle bir sıcaklık artışının önemsiz olduğunu göstermiştir.

Topraklama iletkenlerinin veya topraklayıcıların kesitlerinin hesabı, hata akımının süresi ve büyüklüğüne bağlı olarak Ek-B de verilmiştir. Hata süresinin 5 saniyeden küçük (adyabatik sıcaklık artışı) ve 5 saniyeden büyük olması arasında bir ayrım bulunmaktadır. Son sıcaklık, malzeme ve çevre koşullarına göre seçilmelidir. Bununla birlikte, Madde 5-b2’deki en küçük kesitler dikkate alınmalıdır.

Not: Kullanılan ek bağlantıların akım taşıma kapasitesi ( özellikle vidalı bağlantılar ) dikkate alınmalıdır.
Çizelge-1 Topraklama sistemlerinin tasarımı ile ilgili akımlar

Yüksek gerilim sisteminin tipi			Isıl yüklenme ile ilgili akımlar ^1)		Topraklama gerilimi (toprak potansiyel artışı) ve dokunma gerilimleri ile ilgili akımlar
			Topraklayıcılar (Topraklama elektrodu)	Topraklama iletkeni
Yıldız noktası yalıtılmış şebekeler			^6) -	I”kEE^9)	^7) IE= r x IC
Toprak teması kompanze edilmiş (dengelenmiş) şebekeler	Söndürme bobinli tesislerde		^6) -	I”kEE^3) 9)	^2) IE= r x (IL^2+IRes^2)^1/2
	Söndürme bobinsiz tesislerde				IE = r x IRes
Yıldız noktası değeri düşük bir empedans üzerinden topraklanmış şebekeler			I”k1^4)	I”k1	IE^5)
Toprak teması kompanze edilmiş ve geçici olarak yıldız noktası değeri düşük bir empedans üzerinden topraklanmış şebekeler	Yıldız noktası geçici olarak topraklanmış tesislerde		I”k1^4)	I”k1 ^8)	IE^5)
	Öteki bütün tesislerde	Söndürme bobinli	^6) -	I”kEE^3)	^2) IE= r x (IL^2+IRes^2)^1/2
		Söndürme bobinsiz			IE= r x IRes
^1) Ek-A’daki en küçük kesitler dikkate alınmalıdır. ^2) Sadece iyi kompanze edilmiş şebekelerde geçerlidir. Ek olarak artık akımın reaktif bileşeninin önemli miktarda rezonans dışı olması dikkate alınmalıdır. ^3) Söndürme bobinlerinin beyan akımları, kendi topraklama iletkenlerinin tasarımında da dikkate alınmalıdır. ^4) Birden fazla akım yolu mümkün ise, ortaya çıkan akım dağılımı, toprak elektrot sisteminin tasarımında dikkate alınmalıdır. ^5) Genel formül yoktur (örnek olarak Şekil-3’e bakınız). ^6) Ek-A’daki en küçük kesit yeterlidir. ^7)Yerel olarak sınırlanmış bir yüksek gerilim şebekesinde (örneğin sanayi tesislerinde) toprak hatası uzun süre (örneğin saatlerce) kalırsa; çift toprak hata akımı ( I’’kEE ) dikkate alınmalıdır. ^8) I’’kEE I’’k1’den daha büyükse, yüksek olan bu değer kullanılmalıdır. ^9) Hata temizleme süresi 1 saniyeden daha kısa ise, IC veya IRes kullanılabilir. Simgelerin tanımları: IC Hesaplanan veya ölçülen kapasitif toprak hata akımı IRes Toprak hata artık akımı ( Şekil-4 b’ye bakınız). Tam değer belli değilse IC ‘nin %10’ u alınabilir. IL İlgili transformatör merkezindeki paralel söndürme bobinlerinin beyan akımlarının toplamı I”k1 Tek kutuplu toprak kısa devresinde başlangıç alternatif akımı (IEC 60909 veya HD533 e göre hesaplanır) I’’kEE Çift toprak hata akımı ( IEC 60909 veya HD533 e göre hesaplanır). (I’’kEE için en yüksek değer olarak başlangıç üç kutuplu kısa devre alternatif akımının % 85 inin kullanılmasına izin verilir) IE Toprak akımı (Şekil-3’e bakınız) r Azalma (redüksiyon) katsayısı ( Ek-J’ye bakınız ). Transformatör merkezinden çıkan iletken ve kabloların azalma katsayıları farklı ise, hesaplarda temel alınacak akım Ek-N’ye göre belirlenir.