Madde 5 — 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”kEE9) | 7) IE= r x IC | ||
| Toprak teması kompanze edilmiş (dengelenmiş) şebekeler | Söndürme bobinli tesislerde | 6) - | I”kEE3) 9) | 2) IE= r x (IL2+IRes2)1/2 | |
| Söndürme bobinsiz tesislerde | IE = r x IRes | ||||
| Yıldız noktası değeri düşük bir empedans üzerinden topraklanmış şebekeler | I”k14) | 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”k14) | I”k1 8) | IE 5) | |
| Öteki bütün tesislerde | Söndürme bobinli | 6) - | I”kEE3) | 2) IE= r x (IL2+IRes2)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: ICHesaplanan 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. |
d) Dokunma ve adım gerilimlerine göre boyutlandırma:
1) İzin verilen değerler : İnsanlar için tehlikeli olan, vücuttan akan akımdır. Bu akımın etkileri, IEC/TR2 60479-1’de akımın süresi ve büyüklüğüne bağlı olarak açıklanmıştır. Uygulamada dokunma geriliminin dikkate alınması yeterlidir. Dokunma gerilimi için sınır değerler, hata süresine bağlı olarak Şekil-6’da verilmiştir.
Bu eğri, çıplak elden çıplak ayağa insan vücudu boyunca oluşabilen gerilim değerlerini gösterir. Bu değerlerin hesaplanmasında başka ek dirençler dikkate alınmamıştır. Bununla birlikte Ek-C’de verilen hesap yöntemi ile bu ek dirençler (örneğin ayakkabı, yüksek dirençli yüzey kaplama malzemeleri) bulunabilir.
Her toprak hatasında akım devresi kesilir, dolayısıyla toprak hataları sonucunda uzun süreli veya belirsiz süreli dokunma gerilimleri oluşmaz.
Adım gerilimleri için izin verilen değerlerin tanımlanması gerekli değildir.
Not: Adım gerilimleri için izin verilen değerler, dokunma gerilimleri için izin verilen değerlerden bir miktar daha büyüktür. Dolayısıyla topraklama sistemi dokunma gerilimi koşullarını yerine getirdiğinde, genellikle tehlikeli adım gerilimlerinin oluşmayacağı varsayılır.
Göz önüne alınan hata akımı süresinde, koruma düzenlerinin ve devre kesicilerin doğru çalıştığı varsayılır.
2) İzin verilen dokunma gerilimlerinin elde edilmesi için alınacak önlemler: Topraklama tesisinin temel tasarımında Madde 5-a’da verilen ilk üç koşul kullanılır. Tasarım, dokunma gerilimlerine göre kontrol edilmelidir ve sonra benzer durumlar için bir tip tasarım olarak dikkate alınabilir. Şekil-7’deki akış diyagramı uygun çözüm yolunu göstermektedir. Hata akımlarının geri dönüş yoluna bağlı olan özel durumlar için çözüm örnekleri Ek-R’de verilmiştir.
İzin verilen dokunma gerilimi UTp’nin değerleri için Şekil-6 kullanılmalıdır. Ek dirençler, Ek-C’de kullanılan hesap yöntemine göre dikkate alınabilir. İzin verilen bu değerler, aşağıdaki hususlardan birisinin veya diğerinin yerine getirilmesi ile gerçekleştirilmiş sayılır:
-Ya; C1 ve C2 den birinin sağlanması durumunda,
C1: Söz konusu olan tesis, global topraklama sisteminin bir parçası ise,
C2: Ölçme yoluyla veya hesaplama yoluyla bulunan topraklama gerilimi (potansiyel yükselmesi), Şekil-6’ya uygun olan izin verilen dokunma geriliminin iki kat değerini aşmıyorsa;
-Ya da, toprak potansiyel yükselmesinin büyüklüğüne ve hata süresine bağlı olarak kabul ve tespit edilen Ek-D’deki M önlemleri alınmış ise. Bu önlemler Ek-D’de açıklanmıştır.
M önlemleri ve C1 veya C2 koşullarının hiç birisi yerine getirilmezse, genellikle ölçme yaparak Şekil-6’da izin verilen dokunma geriliminin sağlanıp sağlanmadığı kontrol edilmelidir.
Buna alternatif olarak, Madde 5-a’daki tüm koşulları yerine getiren bir tip tasarım da kullanılabilir.
Not: C1 veya C2 koşullarının ve M önlemlerinin alınmasına alternatif olarak, dokunma gerilim değerleri sahada yapılan ölçmelerle kontrol edilebilir.
Potansiyel sürüklenmeleri, daima ayrı olarak kontrol edilmelidir.
Bir topraklama sisteminin dokunma ve topraklama gerilimleri elde bulunan verilerden (toprak özdirenci, mevcut topraklama tesislerinin topraklama empedansı, Ek-K’ya bakınız) hesaplanabilir. Hesaplama için, yeterli akım taşıma kapasitesine sahip olan ve topraklama tesisi ile güvenli bir şekilde bağlanmış olan tüm topraklayıcılar ve diğer topraklama tesisleri göz önünde bulundurulabilir. Bu husus özellikle, tesis edilmiş hava hattı topraklama iletkenleri ve topraklama etkisi olan kablolar için geçerlidir. Aynı şekilde bu husus kablo zırhı veya kılıfı, PEN iletkeni veya başka bir yolla, göz önünde bulundurulan topraklama tesisine bağlanmış bulunan topraklama sistemlerine de uygulanabilir.
Şekil-K3 yardımıyla yapılacak hesaplamaların ispatı için, dörtten fazla güzergahta döşenmemiş topraklama etkisi olan kabloların tümü göz önüne alınabilir. Bu kablolar farklı gerilimli sistemlere ilişkin olabilir.
Not: Güzergah sayısının dörtten fazla olması durumunda karşılıklı etkilenme göz ardı edilemez. Bundan dolayı, sadece mevcut güzergahlardan dördünün seçilmesine izin verilir. Bir güzergahta çok sayıda kablo bulunması halinde, yalnızca bir uzunluk dikkate alınabilir.
Dokunma ve topraklama gerilimlerinin tespiti için gerekli olan akımlar Çizelge-1’de verilmiştir.
Ölçme yoluyla ispat için Madde 7 (sırasıyla Ek-N ve Ek-G) dikkate alınmalıdır.
Topraklama tesislerinin boyutlandırılmasında iki durum özel olarak dikkate alınmalıdır:
-Toprak teması dengelenmiş (kompanze edilmiş) şebekeler,
-Yıldız noktası yalıtılmış şebekeler.
Yıldız noktası geçici olarak değeri düşük bir empedans üzerinden topraklanmış elektrik tesislerindeki topraklama sistemleri, toprak hatasının beş saniyeden daha kısa zamanda kesildiği şebekeler gibi boyutlandırılabilir; aksi taktirde beş saniyeden daha büyük toprak hata açma zamanlı şebekelerde olduğu gibi boyutlandırılır (Ek-D’deki Çizelge-D.1’e bakınız).
Not 1: Bu eğri sadece yüksek gerilim şebekelerindeki toprak hataları için geçerlidir.
Not 2: Akım, diyagramda verildiğinden daha uzun süre akarsa UTp değeri için 75 V değeri kullanılabilir.
Şekil-6 Sınırlı akım süreleri için izin verilen en yüksek dokunma gerilimleri UTp
Topraklama Tesislerinin Yapılması