Elektrik Tesislerinde Güvenlik Topraklama ve Koruma Önlemleri

Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı

Elektrik Tesislerinde Güvenlik Topraklama ve Koruma

Önlemleri

7 Temmuz 2018

Voltimum Webinar-İstanbul

Seminer konuları:

1. Uluslararası Standartlar (IEC 60364, IEC 60909-0, IEC 62305), Genel değerlendirme ve Yenilikler 2. Elektrik Tesislerinde Kısa Devre hesapları 3. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Koruma

Önlemleri

4. Elektrik tesislerinde topraklama ve potansiyel dengeleme

5. Elektrik tesislerinde doğrulama, testler ve ölçümler 6. Türkiye‘de AG projelerinde yapılan hataların

değerlendirilmesi

1. Uluslararası Standartlar

(IEC 60364, IEC 60909-0, EN 50522, IEC 62305),

Genel değerlendirme ve Yenilikler

20 kV

380 kV

110 kV

110 kV 230 V

20 kV

2c 2c Yıldırım kanalı alanı 2a

2a OG hava hattına etki 2b Yürüyen gerilim

dalgaları bulut-bulut darbesi

R

Enformasyon sistemleri Enerji beslemesi

1 Enerji hatları İndirici merkezler

Dağıtım trafoları

Endüstri tesisleri

Konutlar

AG ve YG elektrik tesisleri

IEC 60364

IEC 62305

IEC 60909-0

EN 50522

Üretim-İletim-Dağıtım

Yüksek gerilim 380 kV, 220 kV

Yüksek gerilim 110 kV

Yüksek gerilim 20 kV

Alçak gerilim 0,4 kV

Santral Hidoelektrik depolama santrali Endüstri santrali

Endüstri

Endüstri

Rüzgar santrali

PV sistemleri Şehir santrali

Zirai donanım tesisleri Enterkonekte

sistemleri

Termik santral

Nükleer enerji

EN 50522

IEC 60364 IEC 62305

IEC 60909-0

CENELEC

CENELEC‘e tam üye

EN

IEC

TSE

Dünyada Elektrik Tesisleri Norm Grupları

Uluslararası

IEC 60364 „Electrical installations of buildings“  gelecekte:

„Low voltage installations“

Avrupa

HD 384 „Binalarda Elektrik Tesisleri“

 gelecekte: HD 60364 „AG Elektrik Tesislerinin Kurulması “

Yerel (Örnek: Almanya)

DIN VDE 0100 (VDE 0100) „AG Elektrik Tesislerinin Kurulması “ Yerel (Örnek: Türkiye)

Türk Standartları Enstitüsü Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği 1906, Cenevre

1906, Brüksel

VDE 1893 DIN 1917 DKE 1970

IEC ve EN Normları, Türkiye’de Yönetmelikler

1896 1958

2006

Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliğinin

kullanılması sakıncalıdır!

IEC 60 364: Binalarda Elektrik Tesisleri

IEC 60364-1: Amaç, Kapsam, Dayanak ve Uygulama, Tanımlar Bölüm 2: Kısım 2: Tanımlar

Bölüm 3:

Genel Karakteristiklerin Belirlenmesi

Bölüm 4:

Güvenlik Önlemleri Kısım 41: Şok akımlara karşı güvenlik önlemleri Kısım 42: Termik etkilere karşı koruma Kısım 43: Kablo ve iletkenlerin aşırı akıma karşı korunması Kısım 44: Aşırı gerilime karşı koruma

Kısım 45: Düşük gerilime karşı koruma

Bölüm 5:

Donanımın seçimi ve koruma için güvenlik önlemleri

Kısım 51: Genel önlemlar

Kısım 52: Kablo ve iletken tesisleri Kısım 53: Açma ve kontrol cihazları Kısım 54: Topraklama, koruma iletkeni ve potansiyel dengeleme iletkeni

Kısım 55: Diğer elektrik malzemeleri

Kısım 56: Güvenlik amaçlı kurulan elektrik tesisleri

Kısım 61:

Denetlemenin önemli kısımları

• Gözle denetleme

• Kontrol ve ölçme

• Koruma ve potansiyel dengeleme iletkeni

• Elektriksel ayırma ile koruma

• Yalıtım direncinin ölçülmesi

• Otomatik kesme ile koruma

• Döner alan ölçümü

• Gerilimin ölçülmesi

• Diğer ölçümler

Kısım 30:

Genel

Karakteristiklerin Belirlenmesi

• En büyük talep gücü

•Eşzamanlılık faktörü

•Beslemenin niteliği

• Dağıtım kaynakları

•Tesisin devre düzeni

• Uyumluluk

• Bakım

• Besleme kaynakları

• Dış etkiler

Bölüm 6:

İlk denetleme ve deneyler

Bölüm 7:

Özel tesisatlar veya yerler için özel kurallar

Kısım 701:

Banyo ve duş yerleri

Kısım 710: Tıbbî yerler

Kısım 718: Kalabalık topluluk-ların bulunduğu binalar,

Kısım 722: Uçan yapılar, gösteri amaçlı araba ve karavanlar Kısım 7 . . . . . .

. .

Kısım 7 . . . . . . . .

Kısım 7 . . . . . . . .

Kısım 7 . . . . . . . .

Bölüm 3: Kısım 30 Genel Karakteristiklerin Belirlenmesi

IEC 60 364 Bölüm 1 - Kısım 10 Amaç, Kapsam, Dayanak ve Uygulama IEC 60 364 Bölüm 2 - Kısım 200 Genel

- Kısım 30 Elektrik tesislerinin planlanmasında genel hususlar IEC 60 364 Bölüm 4 - Koruma Önlemleri;

Kısım 41 Tehlikeli vücut akımlarına karşı korunma IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 42 Isıl tesirlere karşı korunma

IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 43 Kablo ve iletkenlerin aşrı akımlara karşı korunması

IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 44 Aşırı gerilime karşı korunma IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 45 Düşük gerilime karşı korunma IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 46 Kesme ve yol verme ile koruma IEC 60 364 Bölüm 4 - Kısım 48 Korunma önlemlerinin seçilmesi IEC 60 364 Bölüm 5 - Elektrik işletme malzemesinin seçimi ve tesisi IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 51 genel

IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 52 Kablolar, iletkenler ve baralar

IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 53 Ayırma, anahtarlama ve koruma IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 54 Topraklama, koruma iletkeni, potansiyel

dengelemesi

IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 55 Diğer elektrik cihazları

IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 59 Aydınlatma aygıtları ve tesisleri IEC 60 364 Bölüm 5 - Kısım 60 Güvenlik amaçlı elektrik tesisleri IEC 60 364 Bölüm 6 - Deneyler; Kısım 600 İlk denetleme ve kontrollar

IEC 60 364 ve kısımları

IEC 60 364 Bölüm 7 - Özel tesisatlar veya yerler için özel kurallar;

IEC 60 364 Bölüm 7- Kısım 701 Küvet veya duşlu hacimler

IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 702 Kapalı ve açık alandaki yüzme havuzları IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 703 Elektrikli Sauna ısıtıcılı hacimler IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 704 inşaat şantiyeleri

IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 705 Tarım ve bahçe yapıları

IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 706 Sınırlı hareket imkanı veren geçirgen ortamlar IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 710 Hastanelerde elektrik tesisatları

IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 718 İnsan kalabalıklarının olduğu elektrik tesisatları IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 720 Yangın tehlikesi olan işletmeler

IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 721 Karavanlar, Tekneler, Yatlar ve bunların Kamp Yerleri veya Yat Limanlarındaki enerji

IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 722 Uçan Yapılar, Gösteri amaçlı araba ve Karavanlar IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 723 Deney düzenekli derslikler

IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 724 Mobilya ve benzeri tefrişattaki elektrik tesisatı; örneğin, perde rayları, dekoratif kaplamalar

IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 725 Yardımcı devreler IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 726 Kaldırma araçları IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 728 Yedek güç kaynakları

IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 729 Şalt tesisleri ve dağıtıcıların montajı ve çalıştırılması IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 730 Boş duvarlarda veya yanıcı malzeme ile yapılmış binalarda

iletkenlerin döşenmesi

IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 731 Elektrik işletmeleri ve kapalı elektrik işletmeleri IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 732 Dağıtım şebekesinde yapı bağlantı kutusu

IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 736 Yüksek Gerilim şalt sahasındaki alçak gerilim akım devreleri IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 737 Nemli ve ıslak hacimler; açıkhava tesisleri

IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 738 Fıskiyeler

IEC 60 364 Bölüm 7 - Kısım 739 TN ve TT şebekelerde I

30mA ile evlerde doğrudan dokunmaya karşı ek koruma

AG’de Topraklama IEC 60 364-5-54

Elektrik Tesislerinde Topraklamalar

Yönetmeliği YG’de Topraklama EN 50522

Doğrulama IEC 60 364-6-600

AG Elektrik tesisleri IEC 60 364-20 AG Elektrik tesisleri

IEC 60 364-4-41

AG Elektrik tesisleri IEC 60 364-4-442

İletişim sistemleri DIN VDE 0800

Kısa devre hesapları IEC 60 909-0

YKS Tesisi IEC 62305-3

Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği

sadece Temel Topraklamadan ibaret değildir.

Tanımlar  Madde 4:

Tasarım akımı : Normal işletmede bir devreden geçmesi öngörülen akımdır. 

Aşırı akım : Beyan değerinden büyük bütün akımlardır. 

İletkenler için beyan değeri, akım taşıma kapasitesidir. 

Aşırı yük akımı : Bir devrede hata yok iken, oluşan aşırı  akımdır. 

Kısa devre akımı : Normal işletme şartlarında potansiyelleri  farklı olan gerilim altındaki iletkenler arasında ihmal edilebilir  empedanslı bir hata sonucu meydana gelen akımdır. 

Hata akımı: Normal çalışma şartları altında, potansiyel  farkına sahip iletkenler arasında veya gerilim altında bulunan  bir iletken ile açıktaki iletken bölümler arasında hata sonucu  oluşması muhtemel bir akım değeridir. 

PEN iletkeni

İşletme topraklaması

Topraklama iletkeni

Akım taşıyıcı iletkenler

Nötr iletkeni Koruma iletkeni Trafonun

yıldız noktası

Tanımlar

Dikkat:

Koruma iletkeni Topraklama iletkeni değildir!

N

Faz iletkeni değildir!

R _B R _A ^Koruma topraklaması

Hot conductor Live conductor

KPDİ

L1 L2 L3

İletken hatası

N PE

Kısa devre akımları

L₁-L₂ L₂-L₃ L₁-L₃ L₁-N/ L₂-N/ L₃-N

2-faz 1-faz

PEN

U

U

I

I

R

Toprak

R

Toprak hatası Toprak kısa devresi

Gövde hatası

IEC 60364‐1, IEC 60909‐0: Amaç, Kapsam, Dayanak, Uygulama ve  Tanımlar

3 kutuplu kısa devre

Tek kutuplu kısa devre

İletken hatası

Toprak hatası

Transformatör

Tasarım akımı I _B Aşırı yük akımı I ₂ Nominal akım I _n

Kısa devre akımı >> I _B Hata akımı I _H

İletken akım taşıma kapasitesi I _Z

I _n

I _B I _Z

400/230 V, 50 Hz

Azaltma

faktörleri?

U E U T

U B U S R E

R A

R B

Z E Z S

I CE I R

I F

" _k 1 I

Topraklamalar yönetmeliğindeki semboller

n m c







n a ma SC th p

I I I I F I i



" _k 3 k I

I"

"

2 _k

p I

i    

) 0 ( ) 2 ( ) 1 (

" min

1 3

Z Z Z

U

I _k c ⁿ







 

Z U I _k c ⁿ



  3

"

1

Z U I _k c ⁿ



  3

"

3

a

s I

Z  U ⁰

n A T

I R U

 

T

E U

U  2 

Hat T

A B

s R R Z Z

Z U





  ⁰

Çok önemli formüller:

2. Elektrik Tesislerinde Kısa Devre Hesapları

IEC 60909-0

Bilgisayar Programları

1. Simaris Design (Siemens) 2. Doc Win (ABB)

3. ECODIAL (Schneider) 4. NEPLAN (ABB)

5. DigSilent (Fichter)

6. Sincal (Siemens)

a) OG’de Şebeke Planlaması ve Koruması

? ?

?

?

?

?

?

?

Q1

İstasyon 1

İstasyon 2 İstasyon 3

200 / 1? 5? A

200 / 1? 5? A

200 / 1? 5? A

200 / 1? 5? A 200 / 1? 5? A

200 / 1? 5? A 200 / 1? 5? A 200 / 1? 5? A n.c.

200 / 1? 5? A

110 / 20 kV 30MVA uk= %12

OG Şebekesi Kablo uzunlukları

a) 500m b) 20km

Trafo 1 20/0,4kV 0,8MVA 6%

In,pri = 23A In,sek = 1155A

Trafo 2 20/0,4kV 0,8MVA 6%

In,pri = 23A In,sek = 1155A

Trafo 3 20/0,4kV 0,8MVA 6%

In,pri = 23A In,sek = 1155A

Ana bara

154/34,5kV

TT , TN ?

Kısa devre hesapları YN

topraklaması

Röle koordinasyonu

Seçicilik Kısa devre

hesapları

Kesit seçimi

Kesit seçimi

IEC 60909‐0

20/0.4kV 800 kVA uk= 6%

P_k=7900W 10m 4x3x240/120 mm²

10m

1x3x240/120mm²

SV-Abgänge

60 m 1x 3x4mm² 120 m 1x 4x70/35mm²

25 A 160 A

UV F1

F2

T1 T2

F5

F6

M G

F3

F4

5x2,5mm²25m 4x35mm²

45m

32 A 80 A

CEE/32A

b) AG’de Şebeke Planlaması ve Koruması

c) Kısa devre akımının tesiste etkileri

I"

i

F

kEE k

k k

I I

I I

"

,

"

"

,

"

1 2 3

I

"

I I 

I

st CE

I

I ,

I "

 I

I’’k: Başlangıç kısa devre akımı Ip: Tepe noktası Ik: Süregen kısa devre akımı

Zaman t/s

"

2 _k

p I

i  

X

e³R^/

98 , 0 02 ,

1   ^



"

3

I k

"

min 1

I k

"

3 k cn I I 

a

k I

I ^" _{1 min} 

d) Kısa devre akımlarının önemi

Üç kutuplu kısa devre akımı panolarda dinamik zorlamaları kontrol etmek için hesaplanır.

Tek kutuplu kısa devre akımı son devrede

otomatik açmanın istenilen zamanda

gerçekleşmesinin kontrolü için hesaplanır.

Pozitif, negatif ve sıfır bileşenler e) Simetrik komponentler metotu

Hesaplama yöntemi- Eşdeğer gerilim kaynağı

Q T

Hata yeri

HV LV

1

r: t

A

"

,

nQ

I U

L

3 U

c  R

X

Q A

R

X

R

X

F

01 I

Üç kutuplu kısa devre akımı eşdeğer şeması

Z U I _k c ⁿ



  3

"

3 c 1,1 

Z

~

Z

Z

I

I

I

00 02 01

U

U

U

~

~

~

3 cU

E 

"

1

I

Tek kutuplu kısa devre akımı eşdeğer şeması Simetrik bileşenler metotu ile

) 0 ( ) 2 ( ) 1 (

" min

1 3

Z Z Z

U

I _k c ⁿ







 

2 0 0 1 1 1 2 0 0 1 1 1 min min

"1

) 2

2 2 ( ) 2

2 2 (

3

L T L T Q L

T L T Q

n k

X X X X X R

R R R R

U I c





















 

" 0

k1

S

I c U

3 Z

 



c 0,9 

~ 3 U

c

'' 1

I

R

X

R

X

R

X

1

X

R

X

R

Çevrim empedansı

3

U

~

R

R

Z

Ü



Z

I

U

~

~

HV

UV

 T R_B

HV UV

ZPE

~

Tek kutuplu kısa devre akımı veya hata akımı eşdeğer şeması (Çevrim empedansı metotu)

TN Sistem

TT Sistem

3. Elektrik Tesislerinde Güvenlik ve Koruma Önlemleri

IEC 60364 Bölüm 4 - Kısım 41 Elektrik Çarpmasına Karşı

Koruma

ETTY Üçüncü Bölüm Sayfa 153

AG tesislerinde topraklama için:

1. Güç sisteminin (örneğin enerji kaynağı veya transformatörün) yıldız noktasının toprağa nasıl bağlandığı ve

2 . Tesisatın açıktaki iletken bölümlerinin (örneğin elektrik cihazları) sisteme, topraklama elektrotuna nasıl bağlandığı önemlidir.

AG Dağıtım şebekelerinin topraklama tipine göre sınıflandırılması:

ETTY Üçüncü Bölüm Sayfa 153

AG’de Güvenlik ve Topraklama Yöntemleri

TN - Sistem

TN-C-Sistem

TN-C-S-Sistem

TN-S-Sistem TT - Sistem

IT - Sistem

L1 L2 L3 N

Akım Kaynağı İşletme Cihazı

PE

T I

1. Harf

C S N

T

2. Harf

AG Elektrik Sistemlerinde Kodlama

Bölüm AC-3 Organik bir hasar olmaz.

Geçici kalp kasılmaları, kaslarda kramp, nefes almada zorluklar görülür

 ^{Bölüm AC-4}

Kalbin durması, Ağır yanıklar AC-4-1 5% Ventriküler fibrilasyon olasalığı AC-4-2 50% Ventriküler fibrilasyon olasalığı AC-4.3 > 50% Ventriküler fibrilasyon olasalığı





0,1 0,2 0,5 1 2 5 20 50 500 2000 5000

mA 20

50 100 200 500 1000 2000 5000ms

10

Vücut akımı IM

10⁴ 10³

10¹ 10⁴

Akım süresi t

10² 200



Bölüm AC-2 Genellikle zararlı bir fizyolojik etki yoktur





AC-4-1 AC-4-2

AC-4-3



 RCD 10mA RCD 30mA

Toplam vücut dirençleri El – ayak ca. 1000Ω El – el ca. 1000Ω El – ayaklar ca. 750Ω Eller – ayaklar ca. 500Ω El – gögüs ca. 500Ω Eller – gögüs ca. 250Ω Ayak - ayak ca. 1000Ω

A.A etkilerinin akım-zaman bölgeleri (70 yıllık bilimsel araştırma)

 Bölüm AC-1 Genellikle bir tepki yoktur

mA 1000 50

50 

 V I

IEC/TS 60479-1 Ed.4.0: Effects of current on human beings and livestock

L1 L2 L3 PE N

R_B

I

=0

1. Temel koruma (Doğrudan dokunmaya karşı koruma)

Yalıtılmış cihaz

Temel koruma IP simgesi ile belirlenir.

L1 L2 L3 PE N

RB

I

=0

Yalıtılmış cihaz

R_A

TN TT

IF

I_PE

Cihaz

I_F R_B

L1 L2 L3 PE N

I_n

I_K

RE

I_n 30 mA

Temel koruma

2. Hata anında otomatik kesme ile koruma (TN-Sistem) (Dolaylı dokunmaya karşı koruma)

Dolaylı dokunmaya karşı koruma için:

1. Akım kaynağı topraklanmalıdır.

2. Tüketim cihazı koruma iletkeni ile tesis edilmelidir.

3. Kablo ve iletkenlerin, aşırı akım koruma cihazı ile koordinasyonu sağlanmalıdır.

4. Temel topraklama tesis edilmelidir.

5. Potansiyel dengeleme uygulanmalıdır.

IEC 60417’e göre tüketim cihazları için aşağıdaki koruma sınıfları geçerlidir:

I_F

I_PE Cihaz

IF

R_B

L1 L2 L3 N

I_n

IK

RE

I_n 30 mA

Temel koruma

Hata anında otomatik kesme ile koruma (TT-Sistem) (Dolaylı dokunmaya karşı koruma)

Dolaylı dokunmaya karşı koruma için:

1. Akım kaynağı topraklanmalıdır.

2. Tüketim cihazı PE ile APDB‘na veya panodaki klemenslere tesis edilmelidir.

3. Kablo ve iletkenlerin, aşırı akım koruma cihazı ile koordinasyonu sağlanmalıdır.

4. Temel topraklama tesis edilmelidir.

5. Potansiyel dengeleme uygulanmalıdır.

IEC 60417’e göre tüketim cihazları için aşağıdaki koruma sınıfları geçerlidir:

R_St

3. Tamamlayıcı (ek) koruma (RCD ile)

IF

I_K

R_B

L1 L2 L3 PE N

I_n I

F PE iletkeni

kopmuş

R_E IK= IF

Yalıtılmış cihaz I_K

I_n I

F

Bozuk cihaz

R_E I_n 30 mA

Yalıtılmış cihaz

R

R

L1

L₂ L₃

PE PEN N

Temel topraklama

Dağıtım panosu

Potansiyel dengeleme iletkenleri

APDB

1. TN sistemde topraklama tesisatın ana öğesi değildir.

2. Hata akımı çevrim

empedansı tarafından tayin edilir.

TN sistemin incelenmesi:

a

S

I

Z  U

k I a

I " 1 min 

U₀

/V

/s

230 0,4

400 0,2

A B16

I a I

40 A 30 mA

N

R_B

I

40 A 30 mA L₁

L2 L₃ PE N

RA

B/16 A

1. TT sistemde topraklama

tesisatın ana öğesidir.

2. Hata akımı topraklama direnci tarafından tayin edilir.

R

R

R

R

TT sistemin incelenmesi

APDB Dağıtım panolarında PE ve N

klemensleri kesinlikle birleştirilmez.

B A

F

R R

I U

 

Direnç toprağın cinsine, nemine, sıcaklığına ve topraklama tesisinin yapısına, şekline ve

aşınma durumuna bağlıdır.

/V

/s

230 0,2

400 0,07

a

S

I

Z  U

T A

n

R U I



TN ve TT Sistemin karşılaştırılması:

U₀= 230 V = 230 V

Z_T ZL

RK 

R_E R_B

Z_PEN Z_PE

I_K‐L

I_K‐PE

I_k‐K

U 0

I Z _S  _a 

Açma şartı:

U₀

Z_T Z_L

RK

R_E UT

U_T

U_F U_F

R_B

I_F-L

I_F-PE

ZPE

R_A IF-PE

A F PE

T PE U

R R

U R 

 

A B

F R R

I U

 ⁰

V

 50

 _n A I R

U 0

I Z _S  _a 

Açma şartı:

TN Sistem TT Sistem

I’’ _k1min > I _a

3. IT Sistemin incelenmesi

2. hata akımı

1. Hata akımında devre kesilmez

Kullanım yerleri:

Hastane ameliyat odaları, gemi ve uçaklar, maden ocakları, otomatif sanayi, kimyasal üretim merkezleri vs.

2. Hata akımında devre kesilir Trafonun yıldız

noktası topraklanmaz!

R

R

TN-Sistem

L 1 L 2 L

PEN

1 1 1

I_F

I_F I_F

IF I_F

IF

Potansiyel dağılım

R

R

TT-Sistem

P

E R

= ?

1 1 1

1

A

1

R  



TN-Sistemin kurulması

Dağıtım panosu

Sayaç panosunda L1,L2,L3, N, PE Yapı bağlantı

kutusunda L1,L2,L3, N, PE

Topraklamalar yönetmeliği

Temel topraklama

TN-C APDB

Dapıtım panosu

Yapı bağlantı kutusunda L1,L2,L3, N

Sayaç panosunda L1,L2,L3, N, PE

APDB b yöntemi tavsiye edilmez (Türkiye‘de uygulanıyor!)

b a

Temel topraklama

TT-Sistemin kurulması

Yanlış uygulama: TT ve TN karışık yapılmış

R_B

M M M

L1 L2 L3 PE N

R_A PEN

TN Sistem

TT Sistem

TT Sistemin TN Sisteme

Çevrilmesi

TT Sistem

APDB

Temel topraklama Sayaç DP

YBK

TT sistemde PE ve N kesinlikle birleştirilemez!

APDB

Temel Topraklama Sayaç DP YBK

TN-C-S Sistem

APDB

Temel Topraklama Sayaç DP

YBK

TN-C-S Sistem

APDB

Temel topraklama TN-S Sistem

E

YBK

Metal

borular

Kendisine ait olan bir transformatör dağıtım şebekesinde veya normal bir beslemede TT ve TN Sistem birlikte uygulanabilir.

Ancak ayni bina veya tesiste hem TT hemde TN birlikte uygulanmaz.

PE N L3 L2 L1

PEN

RA

APDB

APDB

L1 L2 L3 N (PEN)

PE N L3 L2 L1

TT-Sistem TN-Sistem

TN-Sistem

NYY-J 4 x 120 mm²

1. Bina 2. Bina

TN Sistemde kısa devre iletken uzunlukları sınır değerleri

TN ve TT Sistemde gerilim düşümü için sınır değerleri

Bir fazda 0,5 katı alınacak

Bir fazda

24 m

Elektrik Tesislerinde Selektif Açma  ve Koruma

Sadece hatanın olduğu yerde kesici  devreyi kesmelidir.

Simaris

Aşırı Akım Koruma Cihazları

RCD (KAR) MCB

MCCB gG

E

IEC EN 61008-1 IEC EN

60269

IEC EN 60898

IEC EN 60947

AFDD

E Seçici Ana Koruma Cihazı

E

6,25

1,2

Tek fazlı devrelerde kullanılır (230 V, 50 Hz)

6 A 10 A 13 A 16 A 20 A 25 A

Icn = 10 kA

Ark söndürme cihazları IEC 60364‐4‐42

AFDD ‐ B16A ‐ RCD 30 mA

Ark çeşitleri:

MCB, MCCB, gG

RCD, MCB

AFDD

AFDD’nin çalışma prensibi

B tip kesici

Koruma cihazları

Tesislerin aşırı gerilimlere karşı korunması IEC 60364‐4‐43 ve 44‘e göre DKD (2017) 

SPD 1 SPD 2 SPD 3

7. AG Elektrik Tesislerinde Topraklamalar IEC 60364‐54‐2016 

Topraklamalar Yönetmeliği ÜÇÜNCÜ BÖLÜM Alçak Gerilim Tesislerinde Topraklama Alçak Gerilim Tesislerinde Dolaylı Temasa Karşı Koruma

Madde 8

APDB

Gövde hatası

R

YBK

İzolasyon göstergesi TN

IT

TT

ETTY Üçüncü Bölüm Sayfa 153-167

Topraklama tanımları ve çeşitleri

Koruma Topraklaması

L1

Aşırı gerilim koruyucuları

İşletme Topraklaması

Fonksiyon Topraklaması

L2 L3 PEN

Direk Topraklaması

YG YG

Hata akımı ve yeryüzü potansiyel dağılımı

ca.

0V ca.

ca. 2V ca. 5V ca. 20V ca. 40V ca. 60V ca. 80V 115V

U _E

Referans toprak

UE

• Dokunma gerilimi

• Adım gerilimi

• Topraklama gerilimi

Potansiyel dağılımı

Dokunma ve adım gerilimleri

UT1

US1

1 m

SE UT2

Referans toprak

Temel topraklama

Temel Topraklama

FE

FE +SE UE

TT ve TN Sistemde Potansiyel dağılımı

TT-Sistem

TN-Sistem

2 

Alman normu VDE 0100 Türkiye’de yanlış tercüme edilmiş ve uygulanmıştır.

Sıfırlama şartları (TN sistem) ile koruma topraklaması (TT sistem) şartları birbirine karıştırılmıştır.

Şimdi bunları inceleyelim.

VDE 0100 / 5.73 VDE 0100 § 9 Schutzerdung (Koruma topraklaması)

I

Z

≤ U

I

R

≤

U

R

R

Eski

formül

Yeni

formüller

VDE 0100 / 5.73 VDE 0100 § 10 Nullung (Sıfırlama)

I

Z

≤ U

I

Z

≤

U

Hava hattı koptuğunda yeryüzünde oluşan potansiyel dağılımı ve  gerilimler

U

Faz toprak arası olası bir hatada dokunma gerilimi <50V olmalıdır.

20m

US l



B  2

R ^R

 

R U

I

0

Hata yeri

Yeryüzü potansiyel dağılımı

iletken

E

l

R   E

 3 I

T T E

B

U U

U R

R

 

0

Topraklayıcı çeşitleri

1) Temel topraklayıcı (Kullanılması tavsiye edilir) 2) Gözlü topraklayıcı

3) Şerit topraklayıcı

4) Halka topraklayıcı 5) Derin topraklayıcı

6) Yıldız topraklayıcı 7) Ağ topraklayıcı

8) Levha topraklayıcı (kullanılması kesinlikle tavsiye edilmez)

ADB

Topraklama filizi

Mesafe tutucu

Temel topraklama

R

D

. 2





 

 B D  4  L 

Çelik donatımlı temel topraklayıcıya örnek

Bağlantı klemensleri

FE

– Çubuk 10 mm veya – Şerit 30 x 3,5 mm

Temel topraklamaya kazık

çakılması anlamsızdır!!

Temel topraklayıcının yıldırım sistemine tesisi

min. 1,5 m uzunluğunda filiz 30 x 3,5 mm veya 10 mm PVC-Kablo

Gerekirse 20 m x 20 m halkalar ve filizler oluşturulmalıdır.

Temel topraklama – Çelik şerit 30 x 3,5 mm – veya yuvarlak şerit 10mm

Temel topraklamaya ek olarak kazık veya levha tesisi  doğru değildir.

Temel topraklamanın genişleme direnci yarı küre 

metotuna göre aşağıdaki yeni formül ile de hesaplanır.

Halka (ring) topraklayıcılar

PDB 1m

Pano odasι

Elektrotun minimum

%80’ni toprak ile temas etmelidir.

d D R

D   





  2

2

ln

Daire şeklindeki topraklayıcının yayılma direnci:

D>30m

Daire şeklinde olmayan topraklayıcının yayılma direnci:

R D



  3 2



 A  4 D

1. Demir hasırı olmayan binada temel topraklama

Yönetmelik Şekil L.5 

2. Beyaz tekne metotuna göre inşa edilen binalarda  temel topraklama uygulaması

Beton

Drenaj Toprak

Halka topraklama, korozyon koruması, Örnek: NIRO V4A (Nr. 1.4571) Temiz tabaka

Conta şeridi

Çapraz KPDB

Potansiyel dengeleme Düzenleyici iletkeni

Nem baryeri Bodrum tabanı Folye

Armierung Temel plakası

Yalıtkan Klemens Potansiyel dengeleme için toprak sabit noktası

Bağlantı klemensi

Kaynak: DIN 18014:2007-09; “Temel topraklama”

Beton

Toprak

Temel plaka En yüksek taban suyu

tabakası

Teknenin contalanması

Temiz tabaka

Teknenin contalanması KPDB

Çatı-, duvar- ve topraklayıcı tesisi

3. Siyah tekne metotuna göre inşa edilen binalarda  temel topraklama uygulaması

Halka topraklama, korozyon koruması, Örnek: NIRO V4A (Nr. 1.4571) Filiz Örnek: NIRO V4A

Malzeme Nr. 1.4571

Potansiyel dengeleme Düzenleyici iletkeni

Bağlantı klemensi

Kaynak: DIN 18014:2007-09; “Temel topraklama”

4. Demir hasırı olan temel içinde temel topraklama uygulaması

Daha önceki temel topraklama şeridi

Potansiyel düzenleyici (potansiyel dengeleme) 

Potansiyel düzenleyici (potansiyel dengeleme) 

Topraklama filizi APDB’na bağlanır

NIRO (V4A), Malzeme Nr: 1.4571

Yönetmelik Şekil L.6

Ölçüm metotu

APDB

Potansiyel düzenleyicinin bağlantılarının sürekliliğinin ölçülmesi zorunludur.

Değer < 0,2 Ω olmalıdır.

542.3 Topraklama iletkeni kesiti

Mekanik korumadan ve korozyondan dolayı topraklama iletkeni kesiti en az

• 6 mm ² bakır

• 35 mm ² Aluminyum ve

• 50 mm ² çelik olmalıdır.

542.4 Ana potansiyel dengeleme barası

Her tesiste bir tane ana potansiyel dengeleme barası olmalıdır.

TT sistemde koruma iletkeni kesiti 25 mm² Cu veya 35 mm² Alu ile sınırlandırılmıştır.

543 Koruma iletkeni kesit hesabı

Çizelge 54.3 –En küçük koruma iletkeni kesitleri

Ana dış iletken kesiti S_Lmm²

Koruma iletkeni kesiti S_PEmm²

S_L≤ 16 k₁

k2• S_L Ayrı malzemeden olursa Koruma iletkeni ile ana

dış iletken ayni malzemeden S_PE= S_L

16 < S_L≤ 35 k₁

k₂• 16 16

S_L> 35 S_L

2

k₁ k₂•S_L

2

- k1 : Dış iletken - k2 : Koruma iletkeni

değerleri Ek A ‘da verilmiştir.

Bu çizelge TN sistem için geçerlidir!!

0,1 < t ≤ 5 s kadar kesit hesabı:

k t I S

F 



2 S : İletkenin kesiti (mm

) I

: Hata akımı (A)

k : Malzeme katsayısı ( ) t : Açma süresi (s)

mm2

s A

Örnek: Koruma iletkeni kesit hesabı

TN sistemde koruma iletkenin (PE) kesit hesabı

PEN

P=160 kW 295A

k t S  I



2

2 2 2

5 , 51 115

5

2650 mm

mm s A

s

S  A  

RB

M 3

L1 L2 L3 PE N 400A

I_a= 2650 A (5s) 200A - 320A NYY-J

3x185/95 mm²

f = 0,89 f_T = 0,95 (35 ⁰C) I_Z= 332A

Koruma iletkenin kesit hesabı yerine normlarda belirtilen değerlerin alınması önerilir (bak IEC 60364 Kısım 5-54).

S_PE= ?

R

= 1  R

= 2 

R = 1 

V A

I

57 , 5 230  4

 

M 3

L1 L2 L3 N

S _PE = ?

400/230V

TT sistemde koruma iletkenin (PE) kesit hesabı

Mekanik korumadan dolayı koruma iletkeni kesiti 2,5mm

seçilmiştir.

P=160 kW 295A 2

2 2

(57,5 ) 5

1,118

115 /

PE

A s

S mm

A s mm

  

Bazı işletmeler TT sistemde asansörler için 25 mm ² Koruma iletkeni kesiti

istiyor.

Bu uygulama doğru değildir!

TN sistemde koruma iletkeni kesiti  Çizelgeden seçilmelidir.

S _PE‐TT ≤ 25 mm ² 

Normal işletmede 10 mA’ geçen akımda kesit yükseltilmelidir.

543.6 Koruma iletkeni akımları

Sistemde dengeli besleme sağlanmalıdır.

3. Harmonikler ölçülmelidir.

Nötr iletkeni üzerinden geçen akım kontrol edilmeli ve kesit yükseltilmelidir.

Kaçak akımların etkileri

Su borusu Elektronik kartlar

Kalorifer boruları

544.1 Koruma potansiyel

dengeleme iletkeni kesitleri (KPDİ)

Koruma potansiyel dengeleme iletkeni kesiti  en az 

• 6 mm ² bakır 

• 16 mm ² Aluminyum 

• 50 mm ² çelik  olmalıdır.

APDB

KPDİ

Kalorifer

KPDİ KPDİ

Temel topraklama

Metal borular

544.2 Tamamlayıcı Potansiyel Dengeleme iletkeni kesiti

Tamamlayıcı potansiyel dengeleme

 2,5 m

16mm² 2,5 mm²,

korumasız >4 mm² 2,5 mm²

 2,5 m R_PA

Toprak ile temas halinde bulunan yabancı metal kısımlar

25/16 mm²

R_B

M M M 50/25 mm²

L1 L2 L3 PEN/PE N

Otomatik açma sağlanamadığı durumda yapılır.

Bazı Avrupa ülkelerinde, USA’da ve Türkiye’de Topraklama direncleri

değerleri

Tüm bu veriler Amerikan

Standartlarından alınmıştır

Direkler < 20 Ω

İşletme topraklaması < 2 Ω Koruma topraklaması < 200 Ω veya < 0,3 Ω Koruma topraklaması < 5 Ω Parafudr topraklaması < 0,5 Ω İndirici merkezler < 5 Ω Transformatör direkleri < 5 Ω

Türkiye’de istenen topraklama

dirençleri

m B

m L

E m 8 12

150







 

Bir binaya temel topraklama tesis edilecektir. Aşağıdaki değerler ile topraklama direncini hesaplayalım.

Toprak özğül direnci:

Binanın uzunluğu

Temel topraklayıcının genişleme direnci:



 



 



  8 , 68

11 150 2 2

m m R

D







Binanın genişliği

Temel topraklayıcının eşdeğer çapı: Önemli not:

Büyük tesislerde toprak özgül direnci tesis yerinde mutlaka ölçülmelidir.

alınmıştır.

bulunur.

4 L B 11

D m



   

Elektrik Tesislerinde Topraklama Yönetmeliği Madde 8.4ii’ye göre:

L a

A

I U

R  





 8 , 68 66

, 1 k

Yönetmelik koşulları yerine getirilmiştir ve korunma sağlanmıştır.

Koruma düzeni, artık (kaçak) akım koruma rölesi olduğunda

olacaktır.

I I 











mA k V I

R U

n L

A

1 , 66

30 50

Bu durumda topraklama direnci:

olarak hesaplanır.

TT

A

R

R  olması şartına göre

)

( R

 R

 I

 U

1) eski 2) yeni

Bu çok anlamsız bir hesaptır!!!!

Türkiye’den bir örnek

26571 adet kazık

Bu çok anlamsız bir hesaptır!!!!

331 adet kazık

Örnek 12: Ağ gözlü bir topraklayıcıda topraklama direncini hesaplayalım

Eşdeğer yarıçap:

m m mx

r

 A  16 12 , 5  7 , 98





Bir gözün uzunluğu:

 m m  m

l

 2  2 , 5  2  9 Tüm gözlerin uzunluğu:

m l

 208 , 5

Topraklama dirençi (Laurent formülü ile) :



 

 

 



 5 , 47

5 , 208 150 98

, 7 4

150

4 m

m m

m l

R r

Toplam E e E Göz



 EN 50522’e göre:

5 m , 12 16 m

2 m

5m , 2



 



 

  5 , 3

) 5 , 12 16 ( 2

150

2 m m

m

R



A

8. Elektrik Tesislerinde Ölçme ve Denetleme

IEC 60364-600

Topraklamalar Yönetmeliği Topraklama Tesislerinde Ölçmeler

Madde 7- Topraklama Tesislerinde Muayene, Ölçme ve Denetleme Madde 10-a)

ETTY Sayfa 161 Madde 10a)

SORU:

AG elektrik tesislerinde hangi ölçümler yapılmalıdır?

İstenilen değerler nelerdir?

MEGER devri bitmiştir.

Topraklama Tesislerinde Muayene, Ölçme ve Denetleme

PE direnci

< 1,0 

Kablo ve iletkenlerin yalıtkanlık direnci Gerilim ölçme gerilimi direnç SELV/PELV 250V 0,25 M

< 500V SELV/PELV <500V 1 M

>500V <1000V 1,0 M

Potansiyel dengeleme iletkeni <0,1

Yalıtkan zemin ve duvarlar

<500V a kadar  50 k

>500V a kadar  100 k

Topraklama direnci ölçümü

Döner alan ölçümü RCD (KAR) ölçümü

Gerilim polaritesi ölçümü Otomatik açma ile

koruma

9. Türkiye‘de AG projelerinde yapılan hataların

değerlendirilmesi

Projede bohçalama yapılmış Levha topraklama yapılmış

C 20 A veya 32 A

B 20 A 30 mA

300 mA

C 10 A B 16 A

Tip AC ve   Seçici değil

Tam bir facia

NEC’den alınma

Gerilim düşümü TR’dan itibaren  cihaza kadar hesaplanmalıdır.

Ortam sıcaklığı 50°C alınmalıdır.

Genelde 16 mm

‘den sonra kablonun X değeride dikkate alınmalıdır.

Hesaplar

TN sistem

Boçalamanın olduğu yerde halka 

topraklama yapılacak

Ana dağıtım panosu girişi

KAR 300 mA

KAR 30 mA

KAR 30 mA

Tam bir facia

Modern bir dairenin elektrik tesisatı tek kutuplu açılım şeması

Priz ve ışıklandırma Mutfak cihazları

SPD2

Devrelere MCB-RCD, AFDD ve SPD 2 tesis edilmelidir-

E kesici 40 A

40 A

Instrom

Eğitimde sorunlar

Teorik ve pratik bilginin yanısıra Norm ve Standart bilgisi olmayan

elektrik mesleğini yapamaz!

Eğitim üretim içindir!

Bir Meksika atasözü derki:

’’Bir yıl sonrasını düşünüyorsan tohum ek,

10 yıl sonrasını düşünüyorsan ağaç dik,

100 yıl sonrasını düşünüyorsan eğitim yap’’.

Konfüçyüs:

İnsan üç şekilde akıllanır:

1. Taklit ederek  ’’En basit’’

2. Düşünmekle  ’’En asil’’

3. Tecrübe ile  ’’En acısı’’

Elektrik kazaları, yangın ve ölümler!

Elektrikçinin bir ayağı hapiste bir ayağı

mezardadır!

Son söz:

Sürekli eğitim, yaşam boyu öğrenim hedefiniz

olmalıdır!

Çalışmalarınızda ve yaşamınızda başarılar dilerim!

Beni dinlediğiniz için teşekkür ederim.

Yenilikler ve

Öneriler:

Tüm IEC 60364 serileri uygulanmalıdır.

Tesislerde herhangi bir topraklama direnci

istenemez!

Topraklama direnci sadece bir fikir edinmek amacı ile

ölçülmelidir.

Her Linyeye 30 mA RCD takılmalıdır.

IEC 60364-4-42’ye göre AFDD

Tesis edilmelidir.

RCD

Aşırı yük ve kısa devre cihazı değildir, anahtar olarak

kullanılamaz.

C tipli MCB’ler gecikmeli

değildir.

TT Sistemden

TN Sisteme geçilmelidir.

Koruma Potansiyel

dengeleme yapılmalıdır.

Topraklamalar

Yönetmeliğinin 10. Maddesi

uygulanmalıdır!

1,6 katsayısı sadece

sigortalarda geçerlidir!